运算放大器测量电路（电容传感器）

运算放大器测量电路（电容传感器）

运算放大器测量电路利用运放的高增益和高输入阻抗特性，将变极距型电容传感器接入反馈回路，实现输出电压与极板间距的线性关系。

工作原理

在理想条件下（放大倍数 $K=\infty$，输入阻抗 $Z_i=\infty$），运放反相输入端为虚地。传感器电容 $C_x$ 接入反馈回路，固定电容 $C_0$ 接输入端。输出电压为 ${\dot{U}}_o=-(C_0/C_x){\dot{U}}_i$。

对于变极距型平板电容器 $C_x=\epsilon A/d$，代入得 ${\dot{U}}_o=-({\dot{U}}_i{C}_0/\epsilon A)d$，输出电压与极板间距 $d$ 成线性关系。

特点

• 最大特点是可克服变极距型电容式传感器的非线性
• 实际中运放增益和输入阻抗足够大时，非线性误差可忽略
• 输出与输入反相