用于壓電集成電路iepe傳感器的差分輸入緩沖電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測試測量技術領域，具體地，涉及一種用于壓電集成電路(IEPE)傳感器的差分輸入緩沖電路。
【背景技術】
[0002]IEPE傳感器是一種使用兩線恒流供電，通過傳感器內電路的阻抗變化來調節輸入兩線間電壓而進行模擬信號傳輸的一種傳感器技術。這種傳感器的內部電路與外殼間是絕緣的。
[0003]圖1示出了現有的用于IEPE傳感器的輸入緩沖電路圖。如圖1所示，現有的用于IEPE傳感器的輸入緩沖電路主要包括:供電電源2c、恒流電路2、交流(AC)耦合電路以及輸出緩沖運放3，其中，所述供電電源2c通過恒流電路2與所述IEPE傳感器I的正端連接，所述AC耦合電路包括交流耦合電容4和交流耦合電阻5，所述交流耦合電容4的一端與IEPE傳感器I的正端連接，所述交流耦合電容4的另一端與所述輸出緩沖運放3連接，所述交流耦合電阻5的一端連接在所述交流耦合電容4和所述輸出緩沖運放3之間的通路上，所述交流耦合電阻5的另一端與IEPE傳感器I的負端連接并接地。所述AC耦合電路可以用于對IEPE傳感器I的正端的電壓信號進行交流耦合，并將經耦合的電壓信號輸出至輸出緩沖運放3，以由該輸出緩沖運放3進行處理輸出。
[0004]從圖1可以看出，在現有的用于IEPE傳感器的輸入緩沖電路中，常常需要提供一個單獨的供電電源2c來向外部的IEPE傳感器I提供一個工作電流，這個單獨的電源電壓較高(電壓幅度例如表示為Vsn)，通常需要進行升壓才能得到，這不但增加了電源的復雜性，還降低了電源效率，也不容易對其進行低噪聲處理。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種能夠簡化電源設計、提高電源效率的用于壓電集成電路IEPE傳感器的差分輸入緩沖電路。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型提供一種用于壓電集成電路IEPE傳感器的差分輸入緩沖電路，該差分輸入緩沖電路包括:第一供電電源和恒流電路，所述第一供電電源通過所述恒流電路與所述IEPE傳感器的正端連接，該第一供電電源用于提供第一電壓信號；差分檢測電路，與所述IEPE傳感器的正端連接，并與所述IEPE傳感器的負端連接，用于檢測所述IEPE傳感器的正端電壓與負端電壓之間的中點電壓，并輸出該中點電壓；第二供電電源，用于提供與所述第一電壓信號幅度相同、相位相反的第二電壓信號；負端阻抗控制電路，與所述差分檢測電路、所述第二供電電源和所述IEPE傳感器的負端連接，用于根據所述差分檢測電路輸出的所述中點電壓調節所述IEPE傳感器的負端與所述第二供電電源間的阻抗，以使所述IEPE傳感器的負端電壓信號與所述IEPE傳感器的正端電壓信號形成為一對差分信號；以及信號處理電路，與所述IEPE傳感器的正端連接，并與所述IEPE傳感器的負端連接，用于對所述IEPE傳感器的正端電壓信號進行交流耦合、以及對所述IEPE傳感器的負端電壓信號進行交流耦合，并將經耦合的正端電壓信號和經耦合的負端電壓信號輸出至輸出緩沖運放。
[0007]優選地，所述差分檢測電路包括:第一差分檢測電阻和第二差分檢測電阻，其中，所述第一差分檢測電阻的一端與所述IEPE傳感器的正端連接，所述第一差分檢測電阻的另一端與所述第二差分檢測電阻的一端連接，所述第二差分檢測電阻的另一端與所述IEPE傳感器的負端連接。
[0008]優選地，所述負端阻抗控制電路包括:差分反饋運放和結型場效應晶體管(JFET)，其中，所述差分反饋運放的正輸入端接地，所述差分反饋運放的負輸入端連接在所述第一差分檢測電阻和所述第二差分檢測電阻之間的通路上，所述差分反饋運放的輸出端與所述JFET的柵極連接，所述JFET的源極與所述IEPE傳感器的負端連接，以及所述JFET的漏極與所述第二供電電源連接。
[0009]優選地，所述JFET為P溝道JFET。
[0010]優選地，所述負端阻抗控制電路還包括反饋耦合電容，該反饋耦合電容的一端與所述差分反饋運放的負輸入端連接，該反饋耦合電容的另一端與所述差分反饋運放的輸出端連接。
[0011]優選地，所述負端阻抗控制電路還包括反饋限流電阻，該反饋限流電阻的一端與所述差分反饋運放的輸出端連接，該反饋限流電阻的另一端與所述JFET的柵極連接。
[0012]優選地，所述信號處理電路包括:第一交流耦合電容、第一交流耦合電阻、第二交流耦合電容和第二交流耦合電阻，其中，所述第一交流耦合電容的一端與所述IEPE傳感器的正端連接，所述第一交流耦合電容的另一端與所述輸出緩沖運放的正輸入端連接；所述第二交流耦合電容的一端與所述IEPE傳感器的負端連接，所述第二交流耦合電容的另一端與所述輸出緩沖運放的負輸入端連接；所述第一交流耦合電阻的一端連接在所述第一交流耦合電容與所述輸出緩沖運放的正輸入端之間的通路上，所述第一交流耦合電阻的另一端與所述第二交流耦合電阻的一端連接，所述第二交流耦合電阻的另一端連接在所述第二交流耦合電容與所述輸出緩沖運放的負輸入端之間的通路上；所述第一交流耦合電阻與所述第二交流耦合電阻之間接地。
[0013]優選地，所述信號處理電路還包括:第一直流衰減電阻和第二直流衰減電阻，其中，所述第一直流衰減電阻與所述第一交流耦合電容并聯，所述第二直流衰減電阻與所述第二交流耦合電容并聯。
[0014]在上述技術方案中，通過負端阻抗控制電路對IEPE傳感器與第二供電電源間的阻抗調節，可以將電壓的傳輸變為差分輸入，相比于單端電壓，這樣可以提升整個差分輸入緩沖電路的抗干擾能力，并且電源的復雜性得以降低，電源的效率得以提高，降低了電源噪聲。
[0015]本實用新型的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0016]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0017]圖1是現有的用于IEPE傳感器的輸入緩沖電路圖；
[0018]圖2是本實用新型一種實施方式提供的用于IEPE傳感器的差分輸入緩沖電路示意圖；
[0019]圖3是本實用新型一種實施方式提供的用于IEPE傳感器的差分輸入緩沖電路的詳細的電路圖；
[0020]圖4是本實用新型另一種實施方式提供的用于IEPE傳感器的差分輸入緩沖電路的詳細的電路圖；以及
[0021]圖5是本實用新型一種按照圖4實施方式提供的信號處理電路的頻響特性示意圖。
[0022]附圖標記說明
[0023]I IEPE傳感器2 恒流電路
[0024]2a第一供電電源 2b第二供電電源
[0025]2c供電電源3 輸出緩沖運放
[0026]4 交流耦合電容 5 交流耦合電阻
[0027]4a第一交流耦合電容4b第二交流耦合電容
[0028]5a第一交流耦合電阻5b第二交流耦合電阻
[0029]6a第一直流衰減電阻6b第二直流衰減電阻
[0030]7a第一差分檢測電阻7b第二差分檢測電阻
[0031]8 差分反饋運放 9 JFET
[0032]10反饋限流電阻 11反饋親合電容
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0034]圖2是本實用新型一種實施方式提供的用于IEPE傳感器的差分輸入緩沖電路示意圖。如圖2所示，該差分輸入緩沖電路可以包括:第一供電電源2a和恒流電路2，該第一供電電源2a通過恒流電路2與IEPE傳感器I的正端連接，所述第一供電電源2a可以用于提供第一電壓信號(例如，該第一電壓信號的電壓幅度可以為圖1中的單獨的供電電源2c提供的電壓信號的幅度的一半，即，可以表示為Vsn/2)。所述差分輸入緩沖電路還可以包括差分檢測電路，該差分檢測電路與IEPE傳感器I的