चार्ज एम्पलीफायर

आवेश प्रवर्धक एक इलेक्ट्रॉनिक विद्युत धारा समाकलित्र है जो निविष्ट विद्युत धारा के एकीकृत मान या अंतःक्षिप्त किए गए कुल आवेश के आनुपातिक विद्युत-दाब निर्गम का उत्पादन करता है।

दाब विद्युत संवेदित्र के साथ आवेश प्रवर्धक का आरेख

प्रवर्धक एक पुनर्निवेशन संदर्भ संधारित्र का उपयोग करके निविष्ट विद्युत धारा को समायोजन करता है, और संदर्भ संधारित्र के मान के व्युत्क्रमानुपाती लेकिन निर्दिष्ट समय अवधि के समय प्रवाहित कुल निविष्ट आवेश के आनुपातिक निर्गम विद्युत-दाब का उत्पादन करता है।

परिपथ इसलिए आवेश-से -विद्युत-दाब परिवर्तक के रूप में कार्य करता है। परिपथ का लाभ पुनर्निवेशन संधारित्र के मानो पर निर्भर करता है।

आवेश प्रवर्धक का आविष्कार वाल्टर किस्लर ने 1950 में किया था।

डिजाइन

आवेश प्रवर्धको का निर्माण सामान्य रूप से एक ऋणात्मक पुनर्निवेशन संधारित्र C_f के साथ एक परिचालन प्रवर्धक या अन्य उच्च लाभ अर्धचालक परिपथ का उपयोग करके किया जाता है

प्रतिलोमक नोड में निविष्ट आवेश सिग्नल q_in और निर्गम से पुनर्निवेश आवेश q_f प्रवाहित होता है। किरचॉफ के परिपथ नियमों के अनुसार वे एक दूसरे को क्षतिपूर्ति करते हैं।

$q_{in}=-q_{f}$.

निविष्ट आवेश और निर्गम विद्युत-दाब व्युत्क्रमित चिन्ह के साथ आनुपातिक हैं। पुनर्निवेशन संधारित्र C_f प्रवर्धन समायोजित करता है।

$v_{out}={\frac {q_{f}}{C_{f}}}=-{\frac {q_{in}}{C_{f}}}$

मिलर प्रभाव के कारण परिपथ का निविष्ट प्रतिबाधा लगभग शून्य है। इसलिए सभी विपथित धारिता (केबल धारिता, प्रवर्धक निविष्ट धारिता, आदि) वस्तुतः आधार हैं और निर्गम सिग्नल पर उनका कोई प्रभाव नहीं है।

पुनर्निवेशन प्रतिरोधक R_f संधारित्र को वियोजित करता है। और R_f बिना दिष्ट धारा वृद्धि बहुत अधिक होगी ताकि परिचालन प्रवर्धक के छोटे दिष्ट धारा निविष्ट समायोजित विद्युत धारा भी निर्गम पर अत्यधिक प्रवर्धित दिखाई दें। R_f और C_f आवेश प्रवर्धन की निम्न आवृत्ति सीमा निर्धारित करते हैं।

$f_{l}={\frac {1}{2\pi R_{f}C_{f}}}$

व्यावहारिक आवेश प्रवर्धको में वर्णित दिष्ट धारा प्रभावों और परिमित वियोजन प्रतिरोधों के कारण परिपथ स्थिर आवेशों के मापन के लिए उपयुक्त नहीं है। उच्च गुणवत्ता वाले आवेश प्रवर्धक, हालांकि, 0.1 हर्ट्ज से कम आवृत्तियों पर अर्धस्थैतिक माप की स्वीकृति देते हैं।कुछ निर्माता माप से पहले C_f को मैन्युअल रूप से निस्सरण करने के लिए R_f के अतिरिक्त पुन: स्थापन स्विच का भी उपयोग करते हैं।

दाब विद्युत संवेदित्र के लिए आवेश प्रवर्धक

व्यावहारिक आवेश प्रवर्धको में सामान्य रूप से विद्युत-दाब प्रवर्धको, पारक्रमित्र संवेदनशीलता समायोजन, उच्च और निम्न पारक फिल्टर, समाकलित्र और समानता संवीक्षण परिपथ जैसे अतिरिक्त चरण सम्मिलित होते हैं।

आवेश प्रवर्धक के निविष्ट पर आवेश सिग्नल कुछ fC (फेम्टोकूलम्ब = 10⁻¹⁵C) जितना कम हो सकता है। केबल के मुड़े होने पर सामान्य समाक्षीय संवेदित्र केबल का एक परप्रेरित प्रभाव आवेश विस्थापन होता है। यहां तक ​​कि केबल की आंशिक गति भी अपेक्षाकृत अधिक आवेश सिग्नल उत्पन्न कर सकती है जिसे संवेदित्र सिग्नल से अलग नहीं किया जा सकता है। इस तरह के प्रभावों को कम करने के लिए आंतरिक वियोजन के एक प्रवाहकीय लेपन के साथ विशेष कम ध्वनि वाले केबल विकसित किए गए हैं।

अनुप्रयोग

सामान्य अनुप्रयोगों में दाब विद्युत संवेदित्र और प्रकाश चालकीय डायोड जैसे उपकरणों से संकेतों का प्रवर्धन सम्मिलित है, जिसमें उपकरण से आवेश निर्गम को विद्युत-दाब में परिवर्तित किया जाता है।

आयनीकरण विकिरण को मापने वाले उपकरणों में आवेश प्रवर्धको का भी बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है, जैसे आनुपातिक गणित्र या प्रस्फुरण गणित्र, जहां आयनीकरण घटना के कारण पता लगाए गए विकिरण के प्रत्येक स्पंद की ऊर्जा को मापा जाना चाहिए। संसूचक से आवेश स्पंदों को एकीकृत करने से निविष्ट स्पंद ऊर्जा का एक अत्यधिक विद्युत-दाब निर्गम में स्थानांतरण होता है, जिसे बाद में प्रत्येक स्पंद के लिए मापा जा सकता है। सामान्य रूप से यह विभेदात्मक परिपथ या बहुसरणी विश्लेषक में जाता है।

आगे के अनुप्रयोग आवेश-युग्मित उपकरण प्रतिबिंबित्र और समतल -पैनल एक्स-किरण संसूचक सरणी के रीडआउट परिपथिकी में हैं। प्रवर्धक एक पिक्सेल मे संधारित्र के अंदर संग्रहीत बहुत छोटे आवेश को एक विद्युत-दाब स्तर में परिवर्तित करने में सक्षम होता है जिसे आसानी से संसाधित किया जा सकता है। कुछ गिटार प्रेक्षण अधिगम प्रवर्धक भी आवेश प्रवर्धको का उपयोग करते हैं।

आवेश प्रवर्धको के लाभों में सम्मिलित हैं:

• कुछ स्थितियों में स्थैतिककल्प माप को सक्षम करता है, जैसे कि कई मिनट तक संचरित वाले दाब पर निरंतर दबाव
• आवेश निर्गम और बाहरी आवेश प्रवर्धको के साथ दाब विद्युत पारक्रमित्र का उपयोग आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में उच्च तापमान पर किया जा सकता है
• लाभ केवल पुनर्निवेशन संधारित्र पर निर्भर है, विद्युत-दाब प्रवर्धको के विपरीत, जो प्रवर्धक के निविष्ट धारिता और केबल के समांतर धारिता से अपेक्षाकृत अधिक प्रभावित होते हैं।

यह भी देखें

• मिलर प्रमेय प्रयुक्त करके आभासी शून्य प्रतिबाधा प्राप्त करना
• आवेश स्थानांतरण प्रवर्धक

बाहरी संबंध

• Interface Circuits for Polyvinylidene fluoride film
• Schematic diagram
• Piezo signal conditioners tutorial