静电计的原理
静电计
知识1: 静电计的构造
验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片.
静电计是在验电器的基础上改造而成的.静电计也是主要有相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出.如图所示
知识点2:静电计的设计原理
静电计相当于一个电容很小的电容器,当将静电计的金属球,金属外壳分别与被测电容的两级相连时,静电计就从被测电容上获得电荷达到与被测电容的电压相同,因静电计的电容很小,此过程中引起被测电容上的电荷量的变化可忽略,被测电容两级间的变化也可忽略,即静电计上的电压总是等于被测电容上的电压.则静电计所带的电荷量q=cu正比于被测电压，被测电压越高，静电计所带电荷量越多，静电计指针与金属杆间的静电斥力就越大，指针偏角就越大。利用指针偏角与被测电压间的关系即可测静电电压。验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥。
知识点3：注意事项
（1）使用验电器是判断物体是否带电，验电器在使用前不要带电。
（2）验电器与静电计的两金属杆与外壳一定要保持绝缘
（3）静电计所测的电压不是很准确，但能观察出电容器上电压的变化
静电计的使用：
让静电计与带电的电容器相连，如图，静电计的两部分与电容器的两极板分别等势，故电容器的两极板间的电压与静电计两部分间的电压相等，由静电计上的读数可知电容器两极板间的电压
例题．在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵敏静电计相接，极板A 接地．下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是()
A．极板A上移
B．极板A右移
C．极板A左移
D．极板间插入一云母片
光电二极管前置放大器设计
光电二极管前置放大器设计 许多常用传感器的输出阻抗超过几兆欧，因此，其相应的信号调理电路必须仔细设计，以满足低偏置电流、低噪声和高增益的要求。本文分析介绍光电二极管前置放大器，文中讨论了与高阻抗传感器信号调理电路有关的问题，并提供了实际解决方案。 光电二极管前置放大器设计 光电二极管在受到光照时，会产生一个与照度成正比的小电流，因此是很好的光电传感器，可广泛应用于精密光度计、高速光纤接收器等领域。 光电二极管的等效电路如图1所示。光电二极管灵敏度的标准规定方法之一是对来自严格定义的光源给定的光强确定它的短路电流ISC。最常用的光源是工作在2 850K色温下的白炽钨灯。在100fc(呎-烛光)照度(相当于阴天的光强)下，对于小面积(小于1mm2)二极管的短路电流通常是数皮安(pA)到数百微安(μA)。 短路电流在6~9个数量级的光强范围呈理想线性变化，因此常被用作绝对光强的测量。光电二极管两端的开路电压随光强呈对数变化，但因为其温度系数很大，所以二极管电压很少用于光强的精密测量。 分路电阻RSH在室温下通常是1000MΩ左右，且温度每增加10 ℃就减少1/2。二极管电容CJ随结面积和二极管偏压而变化，对于结面积很小的二极管，零偏压时的典型CJ是50pF。
光电二极管可以以两种模式工作，一是零偏置工作(光伏模式,如图2a)，一是反偏置工作(光导模式,如图2b)。在光伏模式时，光电二极管可非常精确地线性工作；而在光导模式时，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲线性。在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流，叫做暗电流(无照电流)。在零偏置时则没有暗电流，这时二极管噪声基本上是分路电阻产生的热噪声。在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。在设计光电二极管过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计的，而不是两种模式的使用都是最优化。 将光电二极管电流转换为可用电压的简便方法,是用一个运算放大器作为电流——电压转换器(如图3所示)。二极管偏置由运算放大器的虚地维持在零电压，短路电流即被转换为电压。在最高灵敏度时，该放大器必须能检测30pA的二极管电流。这意味着反馈电阻必须非常大，而放大器偏置电流必须极小。例如，对于30pA的偏置电流，1000MΩ反馈电阻将产生30mV的相应电压。因为再大的电阻是不切实际的，所以对于最高灵敏度的情况使用1000MΩ。这样对于10pA的二极管电流，放大器将给出10mV输出电压；而对于10nA的二极管电流，输出电压为10V。这样便给出60dB的动态范围。对于更大的光强值，必须使用较小的反馈电阻来降低电路增益。对于这个最高灵敏度范围，我们应能很容易区分无月夜的光强(0.001fc)和满月夜的光强(0.1fc)。
静电计的原理
静电计 知识1: 静电计的构造 验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片. 静电计是在验电器的基础上改造而成的.静电计也是主要有相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出.如图所示 知识点2:静电计的设计原理 静电计相当于一个电容很小的电容器,当将静电计的金属球,金属外壳分别与被测电容的两级相连时,静电计就从被测电容上获得电荷达到与被测电容的电压相同,因静电计的电容很小,此过程中引起被测电容上的电荷量的变化可忽略,被测电容两级间的变化也可忽略,即静电计上的电压总是等于被测电容上的电压.则静电计所带的电荷量q=cu正比于被测电压，被测电压越高，静电计所带电荷量越多，静电计指针与金属杆间的静电斥力就越大，指针偏角就越大。利用指针偏角与被测电压间的关系即可测静电电压。验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥。 知识点3：注意事项 （1）使用验电器是判断物体是否带电，验电器在使用前不要带电。 （2）验电器与静电计的两金属杆与外壳一定要保持绝缘 （3）静电计所测的电压不是很准确，但能观察出电容器上电压的变化
静电计的使用： 让静电计与带电的电容器相连，如图，静电计的两部分与电容器的两极板分别等势，故电容器的两极板间的电压与静电计两部分间的电压相等，由静电计上的读数可知电容器两极板间的电压 例题．在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵敏静电计相接，极板A 接地．下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是() A．极板A上移 B．极板A右移 C．极板A左移 D．极板间插入一云母片
ad549中文资料
极低偏置电流运算放大器AD549 1 概述 AD549是具有极低输入偏置电流的单片电路静电计型运算放大器。为达到高精度的目的，输入偏置电压和输入偏置电压漂移均通过激光调节。这种极低输入电流性能由ADI公司专有的topgate工艺技术完成。该技术可以制造与具有极低输入电流的JFET并与双极性电路隔离的集成运放。输入级具有1015Ω的共模阻抗，其输入电流与共模电压无关。 AD549适用于低输入电流和低输入偏置电压的场合。它特别适合用作各种电流输出的传感器，如光电二极管、光电倍增管以及氧气传感器等的前置放大器。该产品也可用作精密积分器或低衰减采样保持器。AD549的封装与标准FET和静电计运算放大器兼容，因此用户花少量成本即可对系统升级，提高已有系统的性能。 AD549有TO-99密封封装。金属外壳与8管脚相连，使得金属外壳与同样电压的输入终端独立连接，达到降低外壳泄漏的目的。 AD549具有四种性能等级。其中J、K和L型号的温度范围是0℃到70℃。S型号专用于军事，其温度范围：-55℃到125℃。 AD549的输入电流在整个共模输入电压范围内都得到保证，其输入失调电压和漂移由激光分别调节到0.25mV和5μV/℃(AD549K)；1mV和20μV/℃(AD549J)。700μA的最大静态电流使输入电流和偏置电压的热效应降到最低。模拟性能包括1MHz的均匀增益带宽和3V/μs的压摆率。当输入为10V时，建立时间是5μs 到0.01%。 2 AD549的引脚及特性参数 图一所示是AD549的引脚图，表一所示是其特性参数。 图一AD549引脚图 表一AD549的主要特性
nV/ nV/ nV/ nV/ fA/
静电计的工作原理
静电计的工作原理 教材上说得比较简单,学生在理解"根据指针所指刻度，可以电容器两极板间的电 势差"不易弄情,笔者试着分析如下: 将静电计的金属球和金属外壳分别与被测量的导体用导线连接，例如分别与平行板电容器的正负极板相连．当电荷停止移动后，静电计的金属杆与外壳之间的电势差，跟平行板电容器两极板间的电势差相等．由于静电计也是一个电容器，其指针所带电荷量跟指针和外壳间的电势差成正比，电势差越大，指针带电荷量越多，张开的角度也越大，所以根据指针所指刻度，可以定量地知道指针与外壳问的电势差，也就知道了平行板电容器两极板间的电势差．由于静电计的电容量很小，所获得的电荷量与平行板电容器原来所带电荷量相比较可以忽略不静 电计的工作原理 教材上说得比较简单,学生在理解"根据指针所指刻度，可以电容器两极板间的电势差"不易弄情,笔者试着分析如下: 将静电计的金属球和金属外壳分别与被测量的导体用导线连接，例如分别与平行板电容器的正负极板相连．当电荷停止移动后，静电计的金属杆与外壳之间的电势差，跟平行板电容器两极板间的电势差相等．由于静电计也是一个电容器，其指针所带电荷量跟指针和外壳间的电势差成正比，电势差越大，指针带电荷量越多，张开的角度也越大，所以根据指针所指刻度，可以定量地知道指针与外壳问的电势差，也就知道了平行板电容器两极板间的电势差．由于静电计的电容量很小，所获得的电荷量与平行板电容器原来所带电荷量相比较可以忽略不计，故可认为测量前后平行板电容器所带电荷量基本不变，两板电势差也基本不变．
而静电计是用静电方法测量电势差的仪器。实验室常用的静电计是布劳恩静电计，如图1c所示。它的结构是在一绝缘底座上装一鼓形铁壳，铁壳的前面装有透明玻璃，后面装有标有刻度的毛玻璃，在金属壳中绝缘地安装一根金属杆，杆的上端为金属小球，金属杆下部的水平轴上装有金属指针，可绕水平轴灵活转动。圆筒的底部有接线柱，可用来接地或与其他导体相连。这样，静电计的金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容 器。 二、工作原理及用途上的差异 1．验电器原理及其用途 验电器的原理：当验电器指示系统带电后，由于同种电荷的排斥力使指示器发生偏转，它是从力的角度来反映导体带电的情况。当指示系统具有一定的偏转角时，其重力矩与静电力矩平衡。 验电器的主要用途：检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。 （2）静电计原理及其用途 静电计的原理是：从上面的构造分析，我们知道静电计本身其实就是一个电容器。金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳也相
验电器工作的原理是什么
验电器工作的原理是什么 什么是验电器？ 验电器是一种科学的设备，用于检测人体上是否存在电荷。1600年，英国医生威廉·吉尔伯特（William Gilbert）发明了第一只带有枢转针的电镜versorium。 静电计根据库仑静电力检测电荷，该电荷会引起测试电荷的运动。验电器可以看作是粗略的电压表，因为物体的电荷等于其电容。用于定量测量电荷的仪器称为静电计。 验电器的工作 验电器的工作原理是基于元素的原子结构，电荷感应，金属元素的内部结构以及类似的电荷相互排斥而不同的电荷相互吸引的思想。 验电器由顶部的金属探测器旋钮组成，该旋钮与从连杆底部悬挂的一对金属叶片相连。当不存在电荷时，金属叶片向下松散地悬挂。但是，当带电物体靠近验电器时，会发生两种情况之一。 ?当电荷为正时，验电镜金属中的电子被电荷吸引，并向上移动离开叶片。这导致叶片具有暂时的正电荷，并且因为像电荷一样排斥，叶片分开。除去电荷后，电子返回其原始位置，叶子松弛。 ?当电荷为负时，验电镜金属中的电子会排斥并向底部的叶子移动。这导致叶片获得暂时的负电荷，并且因为像电荷排斥一样，叶片再次分离。然后，当电荷被去除时，电子返回其原始位置，叶子松弛。 验电器通过电子进入或离开叶片的运动来响应电荷的存在。在这两种情况下，叶子都是分开的。重要的是要注意，验电镜无法确定带电物体是正还是负-它仅是对电荷的存在做出响应。 验电器的类型 验电器有两种经典类型，分别为： ?髓球式验电器：髓球式验电器是约翰·坎顿于1754年发明的。它由一个或两个小的轻球组成，这是一种轻质的不导电物质，称为髓。为了找到物体是否带电，将其带到不带电的髓球附近。如果球被吸引到物体上，则表示物体已充电。
简易数字显示交流毫伏表(最终定稿)
简易数字显示交流毫伏表 摘要： 本系统由高级模拟器件、CPLD,可实现具有自动量程转换功能地真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控地正弦波输出等功能.测量部分具有高输入阻抗（R ≥2M,C<2.5pF）,宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％,频率<10-6）地优越性能.可满足多方位地需要. 关键词：静电计频率计高频放大真有效值 1.系统方案选择与论证 1.1设计要求 设计并制作一个简易数字显示地交流毫伏表,示意图如图-1所示. 图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图 1.1.1基本要求 （1）电压测量 a、测量电压地频率范围100Hz～500KHz. b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）. c、要求被测电压数字显示. d、电压测量误差±5%±2个字.
e、输入阻抗≥1MΩ,输入电容≤50pF（本项可不做测试,在电路设计中给予保证） f、具有超量程自动闪烁功能. （2）设计并制作该仪表所需要地直流稳压电源. 1.1.2发挥部分 （1）将测量电压地频率范围扩展为10Hz～1MHz. （2）将测量电压地范围扩展到10mV～200V. （3）交流毫伏表具有自动量程转换功能. （5）其他. 1.2系统基本方案及框图 根据题目要求及适当地发挥,我们地硬件电路主要包括输入信号地有效值测量、输入信号地频率测量.其中前两者构成一个测量系统.测量系统包括：信号调理模块、A/D,D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等.图-3所示.为实现各模块地功能,分别作了几种不同地设计方案并进行了论证,我们选取了较好地方案实现. 图-3 测量系统框图
2021年静电计的原理
静电计 欧阳光明（2021.03.07） 知识1: 静电计的构造 验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片. 静电计是在验电器的基础上改革而成的.静电计也是主要有相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出. 如图所示 知识点2:静电计的设计原理 静电计相当于一个电容很小的电容器,当将静电计的金属球,金属外壳辨别与被测电容的两级相连时,静电计就从被测电容上获得电荷达到与被测电容的电压相同,因静电计的电容很小,此过程中引起被测电容上的电荷量的变更可忽略,被测电容两级间的变更也可忽略,即静电计上的电压总是即是被测电容上的电压.则静电计所带的电荷量q=cu正比于被测电压，被测电压越高，静电计所带电荷量越多，静电计指针与金属杆间的静电斥力就越年夜，指针偏角就越年夜。利用指针偏角与被测电压间的关系即可测静电电压。验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥。 知识点3：注意事项 （1）使用验电器是判断物体是否带电，验电器在使用前不要带电。（2）验电器与静电计的两金属杆与外壳一定要坚持绝缘
（3）静电计所测的电压不是很准确，但能观察出电容器上电压的变更 静电计的使用： 让静电计与带电的电容器相连，如图，静电计的两部分与电容器的两极板辨别等势，故电容器的两极板间的电压与静电计两部分间的电压相等，由静电计上的读数可知电容器两极板间的电压 例题．在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵 敏静电计相接，极板A接地．下列操纵中可以观察 到静电计指针张角变年夜的是() A．极板A上移 B．极板A右移 C．极板A左移 D．极板间拔出一云母片
极低偏置电流运算放大器AD549
极低偏置电流运算放大器AD549 1概述 AD549是具有极低输入偏置电流的单片电路静电计型运算放大器。为达到高精度的目的，输入偏置电压和输入偏置电压漂移均通过激光调节。这种极低输入电流性能由ADI公 司专有的topgate工艺技术完成。该技术可以制造与具有极低输入电流的JFET并与双极性 电路隔离的集成运放。输入级具有1015Q的共模阻抗，其输入电流与共模电压无关。 AD549适用于低输入电流和低输入偏置电压的场合。它特别适合用作各种电流输出的传感器，如光电二极管、光电倍增管以及氧气传感器等的前置放大器。该产品也可用作精密 积分器或低衰减采样保持器。AD549的封装与标准FET和静电计运算放大器兼容，因此用 户花少量成本即可对系统升级，提高已有系统的性能。 AD549有TO-99密封封装。金属外壳与8管脚相连，使得金属外壳与同样电压的输入 终端独立连接，达到降低外壳泄漏的目的。 AD549具有四种性能等级。其中J、K和L型号的温度范围是0C到70C。S型号专用于军事，其温度范围：-55 C到125 C。 AD549的输入电流在整个共模输入电压范围内都得到保证，其输入失调电压和漂移由 激光分别调节到0.25mV和5卩V/ C (AD549K ) ; 1mV和20卩V/ C (AD549J )。700卩A的最大静态电 流使输入电流和偏置电压的热效应降到最低。模拟性能包括1MHz的均匀增益带 宽和3V/卩s的压摆率。当输入为10V时，建立时间是5卩s到0.01% 2 AD549的引脚及特性参数 图一所示是AD549的引脚图，表一所示是其特性参数。 I --- V CM THIM hc悬空端 图一AD549引脚图 表一的主要特性
验电器、静电计、电压表的区别
浅谈验电器、静电计和电压表 一、验电器 1、验电器的构造 验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片. 2、工作原理：同种电荷相互排斥 电荷量越大、排斥力越大、张角越大 3、验电器的主要用途：检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。 二、静电计 1、静电计的构造 静电计是测量电势差的仪器，是验电器的基础上改造而成的.静电计也是主要由相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出.如图所示 2、工作原理 静电计的设计原理 静电计相当于一个电容很小的电容器, 金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳相当于另一个电极，它们之间是绝缘的。其电容的大小由金属壳的几何尺寸的大小和金属杆及指针的长短、位置所决定. 工作原理分析如下：将一个已充电，电量为Q的平行板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳内表面将出现负的感应电荷，从而金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷荷受到电场力的作用，或者说受到来自杆上的同种电荷排斥力及金属盒内的异种电荷的吸引力， C，由指针就要偏转，如果带电量越多，场强越强，则指针的偏角也越大。设静电计的电容为'
''' U Q C =可知：'' 'C Q U =，当'C 不变时，静电计两极间的电势差与其带电量成正比，即'Q 增大，静电计两极板间的电势差也增大，而平行板电容器两板间的电势差与静电计两板间的电势差相等，所以静电计指针偏角的大小就表示了平行板电容器两板间电势差的大小 验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥，异种电荷相吸 3、应用：1、定性测量两导体的电势差（或者定性测量某导体的电势）2、可以测量直流电路中的电势差。 4、说明： Ａ 静电计的特点 1、电容小—结构决定 2、电容器两板间电压与静电计两板间电压相等：因电容器的金属电极与静电计的电极之间 电势不相等就会有电势差，电荷就会移动，所以电容器两板间电压与静电计两板间电压相等 3、被测电容器电容可认为电量不变: 因静电计的电容很小, 转移到静电计上的电量很少,可忽略，所以被测电容器两极间的电量近似认为保持不变。 4、静电计的电容值不变:因为静电计指针的偏转角变化对静电计的影响很小，所以指针转动过程中可近似认为静电计的电容值不变 Ｂ 既然静电计本身也是一个电容器，那么把静电计并联在直流电路中电势差不为零的两点时，静电计就会被充电，其指针就应该偏转。但实际上在一般直流电路中，由于电压较小，使静电计所带电荷量很小，指针的偏转角度几乎觉察不出来。 静电计上的刻度一般是以静伏（静电系单位）为单位的，而1静伏=300V 。故一般的 直流电压不能使静电计指针有明显偏转。如果把静电计接在具有几百、几千甚至几万伏电压的直流电路中，静电计指针就会有明显偏转，也就可以用静电计来测量某两点间的电压。例如把静电计接在感应圈的副线圈上，指针偏转角度会忽大忽小，说明感应圈输出的是不稳定的脉动电压。 三、电压表 1、电压表的构造 电压表是测量电压的一种仪器，常用电压表—伏特表符号：V ， 构造：一a 、铁芯、线圈和指针是一个整体；b 、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c 、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。
静电计的原理
静电计 令狐采学 知识1: 静电计的构造 验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片. 静电计是在验电器的基础上改革而成的.静电计也是主要有相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出. 如图所示 知识点2:静电计的设计原理 静电计相当于一个电容很小的电容器,当将静电计的金属球,金属外壳辨别与被测电容的两级相连时,静电计就从被测电容上获得电荷达到与被测电容的电压相同,因静电计的电容很小,此过程中引起被测电容上的电荷量的变更可忽略,被测电容两级间的变更也可忽略,即静电计上的电压总是即是被测电容上的电压.则静电计所带的电荷量q=cu正比于被测电压，被测电压越高，静电计所带电荷量越多，静电计指针与金属杆间的静电斥力就越年夜，指针偏角就越年夜。利用指针偏角与被测电压间的关系即可测静电电压。验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥。 知识点3：注意事项 （1）使用验电器是判断物体是否带电，验电器在使用前不要带电。（2）验电器与静电计的两金属杆与外壳一定要坚持绝缘
（3）静电计所测的电压不是很准确，但能观察出电容器上电压的变更 静电计的使用： 让静电计与带电的电容器相连，如图，静电计的两部分与电容器的两极板辨别等势，故电容器的两极板间的电压与静电计两部分间的电压相等，由静电计上的读数可知电容器两极板间的电压 例题．在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一 灵敏静电计相接，极板A接地．下列操纵中可以观 察到静电计指针张角变年夜的是( ) A．极板A上移 B．极板A右移 C．极板A左移 D．极板间拔出一云母片
“静电计”能够测量电势差的原理解释
“静电计”能够测量电势差的原理解释 物理教材中提到静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。把它的金属球跟一个导体连接，把它的金属外壳跟另一个导体连接（或同时接地），从指针的偏转角度就可以测出两个导体间的电势差。对于其中的原理书中没有过多的解释，现结合验电器的原理作以下探讨。 验电器的是根据同种电荷相互排斥的原理制成的，让验电器的金属小球带上点，通过金属杆与金属小球相连的两个金属箔片也会带上同种电荷。同种电荷互相排斥，金属箔片就会张开一定的角度。带电小球带的电量越多，金属箔片带的电量也越多，排斥力就越大，张角也就越大。静电计根据验电器的原理，加以改造，可根据张角的大小来判断电压的大小。如右图所示，验电器与静电计在结构上基本相同，与验电器相比，静电计上的两个金属箔其中一个固定（如右图中粗线所示），另一个可以自由张开（作为测电压大小的指针），在加上刻度盘，就成了静电计。与验电器张角大小的原理一致，静电计张角的大小反映的是“金属箔”带电的多少，即张角的大小由“金属箔”带电的多少决定。但静电计又如何反映出电压的大小，可结合验电器从静电感应的角度作出解释： 验电器的金属箔带电，可能是验电器本身的金属小球带电，然后传给金属箔，使其有一定的张角。若验电器本身带的电越多，则张角越大。另外如发生静电感应，也可使金属箔张角发生变化。如右图，如让一带正电小球靠近验电器的金属小球，由于静电感应，验电器的金属小球就会带上负电荷，而金属箔带上正电荷，验电器也会张开一角度。若带电小球离验电器的金属小球越近，则静电感应越强，验电器的金属小球带的负电荷与金属箔带的正电荷都会增加，金属箔的张角也就越大。 电容器的两个极板也存在着静电感应，如果两极板的距离增大，两极板的静电感应势必减弱，这样电容器B板右侧所带的正电量+Q会减少+△Q，减少的部分电量+△Q传给大地，
前置放大器与高阻抗有机光导探测器的匹配研究
〈材料与器件〉 前置放大器与高阻抗有机光导探测器的匹配研究 杨瑞宇，唐利斌，庄继胜，王晓璇 （昆明物理研究所，云南昆明 650223） 摘要：红外有机半导体探测器是一个新兴红外研究领域，并有着广阔的、诱人的应用前景。而与之匹配的前置放大器，不但是展现材料和器件光电特性的核心部件，而且其性能将最终制约探测器的应用范围。研究了红外有机半导体光导探测器与前置放大器的偏置方式、耦合方法和噪声特性等关键技术，并结合实验测试结果，系统讨论了有机高阻光导探测器与前置放大器匹配设计的一般规律。 关键字：有机材料；光导探测器；光电响应；前置放大器；低噪声 中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2009)05-0298-05 The Study on the Matching Between Pre-amplifier and the High Resistance Organic Photoconductive Detector YANG Rui-yu，TANG Li-bin，ZHUANG Ji-sheng，WANG Xiao-xuan (Kunming institute of physics, Kunming Yunnan 650223,China) Abstract：The research of IR-detector based on organic material is becoming a popular field. The wider application appears a prosperous foreground. The pre-amplifier matching the detector, is not only the key component which shows the performance of the IR photoelectric material and device, but also an important factor limiting the application of the detector. The paper investigated the key technologies, the bias mode, the coupling method and the noise property, and discussed the design rule of match between the pre-amplifier and the organic photoconductive detector. Key words：organic material；photoconductive detector；photoelectric response；pre-amplifier；low noise 引言 有机半导体材料相对于无机半导体材料，以高性价比、溶解性好、易加工成大面积柔性器件和通过分子剪裁可调控光电性能的优势，近年来在国内外半导体研究领域受到广泛关注，并有相应较为成熟的工程化产品面世。目前，有机半导体材料的应用研究主要集中在有机发光二极管、有机场效应晶体管和有机光伏太阳能电池上，并已成功地应用于信息、能源、环保、医疗、农业、国防等各个领域[1]。有机半导体，在现阶段的光电特性研究和应用中，主要集中于可见光、紫外、红外光谱的应用研究。有机红外探测器仍属于前沿课题，受限于研究历史较短，器件、材料的基础理论尚未完全成熟。红外有机光导探测器较之其他半导体主流器件，虽然有材料、器件工艺简单，成本低廉的优点，但仍不能得以补偿其响应率、灵敏度较低的缺憾。因此，由后续的放大器电路放大其微弱光电信号，并提高和补偿器件性能的方法不失为一良策。 通常，前置放大器的性能主要由其放大器的第一级决定。在红外光导探测器的前置放大器的设计中，除了需要考虑噪声匹配的设计，为了让有机红外光导探测器的性能得到最优的体现，更重要的是还需要考虑到探测器与前置放大器的匹配设计，其主要包括耦合模式的选择、探测器偏置方法的选择和阻抗匹配结构的设计。本研究以昆明物理研究所自主研制红外有机探测器为设计蓝本，对此探测器与前放的匹配进行了详细分析和讨论。本文所选择的探测器，其特点是高阻抗，表现了一定的电容特性。其典型阻抗参数为：等效电阻约为1011 ?，等效电容10pF。 收稿日期：2009-02-11. 作者简介：杨瑞宇（1977-），男，云南昭通人，硕士研究生，研究方向为红外探测器测试及信号处理。基金项目：国防重点基金(编号：A0920060876) 298
静电原理
静电测量 静电测试的目的： ?为静电防护工程设计和改善产品自身抗静电性能设计提供数据和依据。 能设计提供数据和依据 ?在实际运行条件下，判断人体、设备、工装器具等是能成为静放危害 具等是否可能成为静电放电危害源。 ?检测静电防护器材（器具、工具、设备、材料）的性能和质量。 ?评价静电防护措施的效果。 当发静电放电危害后进行模拟测试分析事?当发生静电放电危害后进行模拟测试，分析事故原因，为采取有针对性的措施提供依据。 ?评价静电敏感电子产品的设计和制造质量。
静电测试的主要内容 ?静电基本参量测试技术 ?防静电系统静电性能测试技术?包装材料静电性能测试技术?人体静电参数测试技术
一、静电基本参量测试技术 静电电位测量 1、接触式测量 接触式测量 ?测试原理 利用等电位原理进行测试，把被测带电体用绝缘电 利用等电位原理进行测试把被测带电体用绝缘电缆直接连在输入阻抗为1012?以上静电电压表的测量电极上，由静电电压表头直接读出被测带电体的对地电压，也称为接触式测量。此测试方法仅适用于对静电导体带电电位的测试，测试误差相对比较小，测量准确度可以优于2％，但对于某类测试探头无法接触的场 ％但对于某类测试探头无法接触的场合此类方法不便使用。 ?测试仪器 接触式静电电压表（或简称静电伏特计）是利用静电力矩来进行测试的。
C U U =00使C 《C 0，即尽可能地减小仪表的输入电容。例如，量程了减小由此造成的测量误差，应尽量提高仪表的输入电阻
2、非接触式测量 ?测试原理 运用静电感应或空气电离的原理。前者静电感应原理是将测试探头靠近带电体，利用探头与被测带电体之间产 生的畸变电场测试带电体的表面电位，实质上是对带电体 表面电场的测试后者是利用放射性同位素电离空气在表面电场的测试；后者是利用放射性同位素电离空气，在 带电体与测试仪表输入端、输入端与接地端之间分别产生 电阻分压，测试带电体的对地电位。由于这种测试不是直 接同带电体相接触，因此也称非接触式测量，所使用的测试仪表，又称非接触式测试仪表。 与接触式测量相比，非接触式测量结果受仪表输入电与接触式测量相比非接触式测量结果受仪表输入电容、输入电阻的影响较小，测量准确度可优于15％，但受测试距离、带电体几何尺寸的影响较大。 测试距离带电体几何尺寸的影响较大 ?测试仪器 根据工作原理的不同，该类仪表主要分为静电感应型和电离型两种。
运放选型 amplifier
运放选型 运算放大器的结构形式主要有三种：模块、混合电路和单片集成电路。对于设计工程师来说，不仅是要知道所用产品的型号，而且还应熟悉生产这些产品的工艺，从而能够从一类放大器中选出一种放大器做特定的应用。表1 给出了各种运算放大器结构的性能情况。 模块 目前使用几种工艺生产运算放大器，性能最高的放大器是以模块的形式由分立元件构成的。因为使用分立元件，所以可选用像高压输出晶体管、超低电流的FET管以及阻值很高的电阻等等这类专门制作的元件。在模块的设计中，在电气测试时（密封之前）通过对直流参数（比如失调电压）或交流参数（比如建立时间）进行细调的方法来选择电阻和电容是可能的。 模块工艺的缺点是实际的尺寸较大和价格高。由于每个模块都是单独构成的，大量加工制造是不现实的，并且制造成本相对地也是很高的，但是对于那些对性能有极高级别要求的特殊应用来说，由于模块运算放大器的规范由生产厂来保证，所以它们还是有吸引力的。模块运算放大器包括斩波稳定放大器、可变电抗静电计放大器和宽带高速放大器。 斩波稳定放大器 当需要放大（或缩小）电平极低的电压信号时，要使用斩波放大器。斩波放大器的内部是交流耦合的--有效的差动输入信号被斩波成方波，这个方波被解调和放大。交流耦合消除了许多与运放有关的误差，因此失调和漂移极低。斩波放大器的主要性能指标: 低失调电压 10 A 低失调漂移 0.1 V/℃ 长期稳定性 1 V/年 高开环增益 107V/V 低温升漂移 3 V 静电计放大器 当需要尽可能高的输入阻抗和最低的偏置电流时，要使用静电计放大器。静电计放大器内部也是交流耦合的，输入信号被加到包括低漏流的变容二极管（电压可变电容）的电桥上，该电桥由高频载波信号所激励。输入电压引起电桥的不平衡，合成的交流误差信号被交流耦合到下一级，在那里被同步解调和放大。使用低漏流可变电容产生的输入电流低至10fA（1fA=10-15A），获得这样的低电流是以较高的失调电压为代价的。 高速放大器 用模块的形式可以很容易地构成高速放大器，集成电路结构的许多限制在这里不适用。例如，集成电路放大器由生产厂制作工艺造成的晶体管缺陷而引起的速度限制就不存在，模块的设计就可以使用具有所要求频响的经挑选的晶体管，由于许多宽带放大器被用在驱动75 负载的视频领域，所以必须提供大的输出电流。 对于这样输出特性所要求的功率，靠模快的较大热媒质来耗散要容易得多。超高速放大器性能如下：快的建立时间 100ns(到0.01%) 转换速率 1000V/ s 全功率带宽 10MHz 输出电流 10mA 混合放大器 很多与模块结构同样的好处也适用于混合放大器，和模块的情形一样，可以把单一封装里用不同的（以及不相容的）工艺制作的元件组合起来，混合结构超过模块结构的优点是有较小的尺寸和较低的成本。通常把混合工艺应用于运算放大器是为了改善偏置电流、输出驱动能力或有超过单片或分立设计器件的带宽。
静电计的工作原理及使用
静电计的工作原理及使用 静电计又叫电势差计或指针验电器，它是中学静电实验中常用的半定量测量仪器。如图1所示，包括小球a、指针be的中心杆A 用绝缘塞D固 定在有前后玻璃窗的圆形金属外壳B上；B 的侧下方有一个接线 柱；整个装置固定在一个绝缘支架 上。 亠： 当A带电时，电荷主要分布在a、b、e和d四个尖端部位，其中e和d 两部分所带电荷以斥力相作用，指针受到一个使它张开的电力矩L1的 作用。由于指针的重心略在旋转轴0点之下，当L i使指针张开后，指针的重力便产生一个使指针复位的重力矩L2。随着指针的偏转，L i渐小 （因为e与d的距离增加，库仑力变小，力臂也变小）而L2渐大（因为重力力臂增加）。当L i与L2相等时，指针停在某一位置（是稳定平衡），指针的张角为a°当A所带电量q较大时，e和d所带电量也较大，L i就大，所以a也就大。由于q 决定a,所以a的大小能表示q的大小。这就是静电计可以当作验电器使用的道理。 由于静电感应，当A带电后，B的内层一定带上与A异号的电荷。若 B不接地，则B的外表面带上与A同号的电荷。若B接地，则B的外表面不带电。由于静电计结构的对称性，可以祖略地认为B上的电荷对指针的作用力不产
生使指针转动的力矩，指针的张角主要由c和d所带电量决定。 一、静电计的第一类用途：作验电器用。 由于B的屏蔽作用，使A的下部较少受外界电场的影响。而A的上端a露在B之外，所以，外电场能由A的上端施加感应。当带电体移近不带电的静电计时，由于静电感应，A的上部a处出现与带电体异号的电荷，而A的下端c和d处出现与a等量的、与带电体同号的电荷。于是指针就张开了。带电体所带电量越多、移得越近，则张角越大。当带电体移去时，指针又回到原位。我们可以用这种感应法检验物体是否带电、带电多少及演示静电感应现象。 某物体与不带电的静电计的a处接触后移去，若此时静电计指针张开，说明静电计因与该物体接触而带电，从而可以判定这个物体是带电体。若物体与不带电静电计的a处接触后移去，静电计指针仍闭合，则证明该物体与a接触的部位不带电。指针是否张开及张开角度大小能用来判定物体与a接触部位是否带电及带电多少。这种接触丿玄法不能对物体未接触部位的带电情况作出判断，更不能用来测V丿 量整个物体所带的电量，有很大局限性。「二 为测量电量，应把静电计a处的小金属球换成一个法拉第圆筒（上端有开口的薄壁金属容器）。把欲测其带电量的物体放入法拉第圆筒（如图
一种微电流放大器的设计与探讨
3 收稿日期:1999年4月1日 一种微电流放大器的设计与探讨 周 怡 ( 武汉冶金科技大学 湖北武汉 430070) 摘 要 介绍一种微电流放大器的设计(附工作原理图),指出应重点注意的一些关键性问题及进 一步提高性能的途径。 关键词 微电流放大器 M OS 场效应 绝缘栅 分类号 T N722173 1 工作原理 本机原理图如图1所示,本机可分为三个部分:I —U 转换放大器、表头电路、电源部分。 图1 原理图 第20卷 第2期 广 西 物 理G UANG XI W U LI Vol.20No.21999
第2期 一种微电流放大器的设计与探讨 微电流放大器的形式有多种多样,有采用静电计管的,有采用特种双极型晶体管的,有采用结型场效应管或绝缘栅场效应管的,还有动电容式的微电流放大器。本机采用绝缘栅M OS 场效应管,较静电计管具有漂移小、寿命长、体积小、功耗小等优点,较动电容式微电流放大器具有响应时间快、价廉、结构简单、容易制造等优点,但也存在着一些缺点,如灵敏度在普通条件下不能提得很高,另外M OSFET较易损坏,当然可以采用一些办法避免。 本机的最大特点是所有零部件都用通用零部件而达到了高性能,较之于某些仪器具有漂移小、灵敏度高、不需预热、能够快速测量等优点。本机性能参数如下: 11测量范围:1×10-7～1×10-14(A)即100nA～10fA 211(V)满量程输入端压降约1×10-5(V) 31零点摆动情况:107～1011(Μ)档基本无漂移;1012(Μ)档漂移量≤5(mV) 41最小可分辨电流1×10-14(A) 51漂移情况:≤10(mV)/小时 61响应时间:1012(Μ)档时≤1(秒),其他各档为表头响应时间 71准确度:表头为115级,高阻误差10%(在要求需高时,可以用精密高阻,误差≤1%) 81功率消耗:仅线路部分时可小于900(mW),整机功耗不大于5(W) I—U转换放大器即电流———电压转换放大器,是本机的关键部分。图中M OS场效应管T1T2组成了共源高输入阻抗双差分前置级,后随运放采用高增益通用集成运放5G24C,两者构成了一个高输入阻抗运算放大器,由高阻R f形成电压并联负反馈,从而实现了I—U转换,其关系式如下:I sr=-U o/R f 式中:I sr为输入电流,U o是放大器的输出电压,R f是反馈高阻。 具体线路上,T1T2必须工作于接近零温度系数工作点上,以降低温度漂移,D1用来补偿恒流源的温度漂移,采用了一些温度补偿措施;还采用了一些消除自激的措施,使工作更稳定;在放大器的输入端即场效应管T1的栅极加了一个可接也可断开的电容,可以保护M OS场效应管免遭静电损坏,另外必要时可加一氖管,平时氖管呈高阻状态,倘若输入端超过一定电压,则氖管中的气体电离,使电压不致于击穿M OS场效应管的绝缘膜。 另外,在工艺制造上必须要求屏蔽良好,防潮性质亦较好,在安装波段开关K1时,必须使高阻两端的分布电容尽量小,使得响应时间尽量短,体现出其优点。 本机的第二部分为表头电路,也用了一块通用的5G24A,电路形式采用同相比例放大,具有输入阻抗高达几百KΜ的优点,使前面的I—U转换放大器的电流放大倍数不致于过高,以免导致工作不稳定。后面表头指示部分有一电压倍率开关,增加读数时的灵活性,另外还加了一只取样电阻R20,使放大器的输出信号可接至X—Y记录仪,增加仪器的使用灵活性。 电源部分采用两块XWY0005A15V集成三端稳压器,构成一组±15(V)的电源,以供给前面运放的工作电压。 (下转第56页) 74
史上最实用较深刻峰值检测电路
史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析 一、前言 峰值检测电路（PＫD，Pｅａk Ｄeｔector)的作用是对输入信号的峰值进行提取,产生输出Vｏ = Ｖｐｅaｋ，为了实现这样的目标,电路输出值会一直保持,直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。 峰值检测电路在AGC(自动增益控制)电路和传感器最值求取电路中广泛应用，自己平时一般作为程控增益放大器倍数选择的判断依据。有的同学喜欢用ＡD637等有效值芯片作为程控增益放大器的判据，主要是因为集成的方便，但个人认为是不合理的,因为有效值和信号的正负峰值并没有必然联系;其次，实际应用中这类芯片太贵了。当然，像电子设计竞赛是可以的，因为测试信号总是正弦波，方波等.(本文参加了TI公司的博文比赛,觉得还行的话,希望大家帮顶一下、回复一个，谢谢大家，我会更努力的：—） 二、峰值检测电路原理 顾名思义，峰值检测器（ＰKＤ，Ｐeａk Detecｔor）（本文默认以正峰值检测为例）就是要对信号的峰值 进行采集并保持。其效果如下如(MＳ画图工具绘制）:
根据这样的要求，我们可以用一个二极管和电容器组成最简单的峰值检测器。如下图(TIＮＡ TI 7．０绘制）: 这时候我们可以选择用面包板搭一个电路，接上信号源示波器观察结果，但在这之前利用仿真软件TINA TI进行简单验证会节省很多时间.通过简单仿真(输入正弦信号5ｋHｚ,2Vpp),我们发现仅仅一个二极管和电容器组成的峰值检测器可以工作，但性能并不是很理想,对１nF的电容器,100ms后达到稳定的峰值,误差达１0%.而且，由于没有输入输出的缓冲，在实际应用中，电容器中的电荷会被其他部分电路负载消耗,造成峰值检测器无法保持信号峰值电压。
验电器与静电器的区别
一、构造上的差异 最常用的金箔验电器，它是检验物体是否带电的最简单的仪器，在玻璃瓶口处有一橡胶塞，塞中插一根金属杆，杆的上端有一金属球，下端悬挂一对金箔（或铝箔）。当带电体与金属小球接触时，箔片因带同性电荷相排斥而张开。为了避免气流的影响，金属棒和箔片封闭在一个玻璃瓶中，棒与瓶间有绝缘材料相隔。 而静电计是用静电方法测量电势差的仪器。实验室常用的静电计是布劳恩静电计，它的结构是在一绝缘底座上装一鼓形铁壳，铁壳的前面装有透明玻璃，后面装有标有刻度的毛玻璃，在金属壳中绝缘地安装一根金属杆，杆的上端为金属小球，金属杆下部的水平轴上装有金属指针，可绕水平轴灵活转动。圆筒的底部有接线柱，可用来接地或与其他导体相连。这样，静电计的金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器。 二、工作原理及用途上的差异 1．验电器原理及其用途 验电器的原理：当验电器指示系统带电后，由于同种电荷的排斥力使指示器发生偏转，它是从力的角度来反映导体带电的情况。当指示系统具有一定的偏转角时，其重力矩与静电力矩平衡。 验电器的主要用途：检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。 2.静电计原理及其用途 静电计的原理是：从上面的构造分析，我们知道静电计本身其实就是一个电容器。金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳也相当于一个电极，它们之间是绝缘的。其电容的大小由金属壳的几何尺寸的大小和金属杆及指针的长短、位置所决定。因为指针的偏转角变化对静电计的电容的影响很小，故在指针转动过程中可近似认为静电计的电容值不变。 现将一个已充电电量为Q的平板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳的内表面将出现负的感应电荷，从而在金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷受到电场力的作用，或者说受到来自杆上同种电荷的排斥力及金属盒内壁的异种电荷的吸引力，使得指针偏转，带电量越多，场强越强，则指针的偏角也越大。 根据，可知当静电计电容保持不变时，静电计两极间的电势差U与其带电量Q成正比，U越大，Q越大，指针所受电场力越大，指针张角因此就越大。由此可见，指针张角大小能定性地反映静电计两极间的电势差的大小。 由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。它不但可以定性测量两导体的电势差（这点上面已有，故不重述），还可以定性测量某导体的电势，甚至还可以测量直流电路中的电势差。既然静电计本身也是一个电容器，那么把静电计并联在直流电路中电势差不为零的两点时，静电计就会被充电，其指针就应该偏转。但实际上在一般直流电路中，由于电压较小，使静电计所带电荷量很小，指针的偏转角度几乎觉察不出来。静电计上的刻度一般是以静伏（静电系单位）为单位的，而1静伏=300V。故一般的直流电压不能使静电计指针有明显偏转。如果把静电计接在具有几百、几千甚至几万伏电压的直流电路中，静电计指针就会有明显偏转，也就可以用静电计来测量某两点间的电压。例如把静电计接在感应圈的副线圈上，指针偏转角度会忽大忽小，说明感应圈输出的是不稳定的脉动电压。 由上可知，验电器与静电计从原理和用途上看都不能说是一回事，它们只是在结构上相似而已。