雨巷
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如何构建具有 fC 分辨率和低带宽的电荷放大器？ 我的目标是测量飞过法拉第笼的单个粒子的电荷。粒子在笼中停留的时间为0.1至1秒，其电荷在fC范围内。 我使用 TI 的 TINA 构建了一个应该可以工作的电路，但是当我实际构建该电路时，我发现它没有按预期工作。 有比我更聪明的人可以帮助我或者只是评论一下电路是否有意义吗？ 下面是我设计的第一个电路。在这个配置中，我可以清楚地测量 10pC。 当我想将 fC 范围降低一个数量级时，问题就出现了。 第一个运算放大器的增益达到最大，因为当我增加 R1 时，偏置电流将使运算放大器饱和，如果我降低 C2，感应电荷就会泄漏，并且我无法保持输入的形状信号。 这使得第一个运算放大器的增益为 2x10^7。 我的解决方案是在电压倍增器配置中引入第二个运算放大器，这将使增益增加大约 3 个数量级。到目前为止，一切都很好。 现在问题来了。 来自第一个运算放大器的偏置电流将第二个运算放大器的反相输入的基线提升了几百毫伏。这会导致放大问题，因为同相输入处于地电位。因此，我在第二级的放大方面受到限制，因为这种偏移会增加增益并很容易使第二级放大器过饱和。 我的想法是添加第三个运算放大器作为 U2 反相输入的电压跟随器，对信号进行滤波，但没有奏效。在我看来，这将消除基极电压升高的问题，因为我将向 U2 的同相输入提供相同的基极电压，并且信号只会通过并被放大。这将为我提供我迫切需要的两个数量级。 我在每个电源轨旁边都有电容器（在该图中删除了它们以使其更具可读性）。 根据 TINA 的说法，这种方法应该可行，但实际上我无法实现。绿色为输入信号，红色为输出；一开始，您可以看到过饱和的趋势，但它被电压跟随器 U3 抵消，电压稳定后，我将 100fC 注入电路，输出转换为 40mV，我可以测量。 遗憾的是，这仅适用于 TINA。实际上，我得到了不会衰减的过饱和信号，因此电压跟随器似乎不起作用。 有人可以帮助我或告诉我构建此类电路有哪些好的做法吗？
