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JPH05267958A - 電荷信号増幅器 - Google Patents

電荷信号増幅器

Info

Publication number
JPH05267958A
JPH05267958A JP5019194A JP1919493A JPH05267958A JP H05267958 A JPH05267958 A JP H05267958A JP 5019194 A JP5019194 A JP 5019194A JP 1919493 A JP1919493 A JP 1919493A JP H05267958 A JPH05267958 A JP H05267958A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
integrator
current
charge signal
signal amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5019194A
Other languages
English (en)
Inventor
Franz Wohlstreicher
ヴォールシュトライヒャー フランツ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPH05267958A publication Critical patent/JPH05267958A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
    • G01L23/10—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
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    • G01L9/08—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 積分コンデンサＣに抵抗Ｒが並列接続されて
いる積分器３を備えた、電荷信号を送出するセンサ１用
の電荷信号増幅器において、測定量とセンサ信号との比
例性を改善する。 【構成】 積分器は電圧積分器３として形成され、電圧
積分器に、電流／電圧変換器２が前置接続され、電圧積
分器の出力側と電流／電圧変換器との間に、別の電圧積
分器４と電圧／電流変換器５との直列接続から成る負帰
還結合路が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、積分コンデンサに抵抗
が並列接続されている積分器を備えた、電荷信号を送出
するセンサ、例えば圧電式圧力センサに対する電荷信号
増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関における燃焼室の測定により、
障害のある燃焼過程、例えば点火中止および機関ノック
のシリンダを選択的に検出可能である。このために、点
火プラグとシリンダヘッドとの間に組み込まれまたはシ
リンダヘッドの内部孔に固定されて、燃焼室の圧力に直
接さらされる圧電センサが用いられる。これらセンサ
は、シリンダ内における圧力経過に比例する電荷信号を
送出する。
【０００３】センサから供給された電荷信号は、電荷信
号増幅器を用いて増幅されかつ電圧信号に変換される。
電荷信号増幅器は、理想的な場合には、電流積分器であ
る。
【０００４】電荷信号を送出する圧電センサおよびその
他のセンサは、測定量（燃焼室圧力）とセンサ信号との
間の比例性に悪影響を及ぼす特性を有している。例えば
内燃機関の突然の負荷変化が原因で生じる、センサによ
って惹き起こされる、電荷信号の温度によるドリフトの
ため、給電電圧領域内の有効信号領域は著しく制限され
る。更に、電荷信号増幅器の電流周波数特性（障害周波
数特性）により、出力信号内に高い直流成分が生じる
（温度が原因で生じる信号ドリフトのヒステリシス）。
【０００５】公知の電荷信号増幅器（図１）は実質的に
は、積分コンデンサに並列に接続されている抵抗ととも
に作動される。これにより生じる、電荷信号周波数特性
における１次の高域通過特性によって、電荷信号増幅器
が連続的に積分される漏れ電流のため短時間内に飽和状
態になることが防止される。
【０００６】電流周波数特性（障害周波数特性）は、１
次の低域通過特性に相応し、これにより温度歪は殆ど減
衰されない。
【０００７】更に、この公知の電圧増幅器は数多くの場
合において発振を来す傾向にある。
【０００８】
【発明の課題】これに対して本発明の課題は、温度ドリ
フト並びにヒステリシスが著しく僅かでありかつ発振を
来すことのない電荷信号増幅器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決され
る。
【００１０】本発明による回路構成（図２）は、有利に
は電流増幅器として形成されている安定した電流／電圧
変換器と、出力分圧器に接続されている、積分コンデン
サに対する並列抵抗が比較的低い値を有することができ
る（このことは車両に使用する際に、積分能力、漏れ電
流に関して不変の要求である）電圧積分器とに分割され
ている。
【００１１】更にこの回路は、信号処理において大きな
利点を有している。負帰還路における積分器によって、
２次の高域通過特性を呈する電荷信号周波数特性が得ら
れる。センサの温度勾配歪は、公知の電荷信号増幅器の
場合より２倍も申し分なく抑圧され、温度に起因して生
じる別の作用も改善される。負荷変化の際の出力電圧の
ドリフトは１／２程度の大きさになる。
【００１２】電流周波数特性は帯域通過特性を有し、こ
れによりヒステリシス歪は完全に抑圧される。これによ
りセンサは、負荷変化の際にドリフトする出力信号のヒ
ステリシス効果を殆どもはや示さない。
【００１３】更に、本発明の回路では、２つの積分器に
対して著しく小さなコンデンサを使用することができ
る。容量値が小さくてもよければ、電荷信号増幅器の出
力段に対する要求が低くなる。というのはその場合電荷
信号増幅器は大きな充電電流を供給する必要がないから
である。小さな容量値を有するセラミックコンデンサは
非常に僅かな許容偏差（１％）で入手可能であり、これ
により比較的高い温度領域に対しては著しく大きな許容
偏差しか入手できないフィルムコンデンサとは異なっ
て、車両において発生する比較的高い温度において電荷
信号増幅器を使用することが可能になる。容量値が直接
出力電圧の大きさを決定するので、許容偏差が小さいと
いうことは重要である。
【００１４】従来の電荷信号増幅器では大きな容量値が
必要であるため、それを高温において車両に使用するこ
とは殆ど不可能である。
【００１５】
【実施例】次に本発明を実施例につき図面を用いて詳細
に説明する。
【００１６】図１には、積分器３として形成されている
演算増幅器ＯＰから成る、公知の電荷信号増幅器の回路
が個別部品を使用した回路技術において示されている。
この演算増幅器の積分コンデンサＣには抵抗Ｒが並列に
接続されておりかつ演算増幅器は電荷信号増幅部を有す
る電流積分器の機能を果す。その利点および欠点は、冒
頭で既に述べた。この電流増幅器は、圧電センサ１によ
って得られた電荷信号信号Ｑｅを出来るだけ比例する出
力信号Ｕａに変換する。
【００１７】図２には、本発明の電荷信号増幅器の基本
回路が示されている。この回路図は個々の機能を示して
おりかつ種々の技術、例えば集積された構成、個々の機
能ブロックとして実現した実施例を示す。
【００１８】圧電センサ１の出力信号、即ち電荷信号Ｑ
ｅないしセンサ電流Ｉｓは、電流／電圧変換器２におい
て電圧信号に変換されかつこの信号は後置接続された電
圧積分器３において出力信号Ｕａに変換される。この出
力信号Ｕａは、電圧積分器３の出力側から積分器４およ
び電圧／電流変換器５を介して電流／電圧変換器の入力
側に負帰還される。この基本回路の作用および利点は同
様、冒頭に既に詳しく説明した。
【００１９】更に図３には、図２の基本回路に相応する
本発明の電荷信号増幅器の実施例が示されており、個別
回路部品技術によれば演算増幅器によって実現されてい
る。
【００２０】この実施例において電流／電圧変換器２
は、抵抗Ｒ１とともに形成されている演算増幅器ＯＰ１
から成る電流増幅器として実現されている。この演算増
幅器は圧電センサ１の入力信号ＱｅないしＩｓを電圧信
号に変換する。この電圧信号は、入力抵抗Ｒ２と負帰還
結合されている積分コンデンサＣ１とこれに、出力分圧
器Ｒ３，Ｒ４を介して並列に接続されている抵抗Ｒ５と
によって形成されている演算増幅器ＯＰ２から成る、後
置接続された電圧積分器３によって出力信号Ｕａに積分
される。この信号は引き続いて、例えば圧力および／ま
たはノック信号に処理される。
【００２１】出力信号Ｕａは、負帰還路において、入力
抵抗Ｒ６および、ここでは並列抵抗が設けられていない
積分コンデンサＣ２とともに形成されている演算増幅器
ＯＰ３から成る、別の電圧積分器４を介して電圧信号Ｕ
ｇに積分されかつこの信号はそれから抵抗Ｒ７によって
形成されている電圧／電流変換器５を介して電流信号Ｉ
ｇに変換され、この信号はセンサ１の出力信号Ｉｓに重
畳される。
【００２２】図２または図３の電圧／電流変換器５（＝
Ｒ７）は有利には、負帰還結合積分器４の出力信号Ｕｇ
によって制御される、給電接続端子と電流／電圧変換器
２の入力側との間の制御されるバイポーラ電流源として
形成することができる。
【００２３】このことは殊に、回路を集積技術において
実現したいとき有利である。というのは、そうすれば、
２つのコンデンサＣ１およびＣ２を除いて回路全体を集
積可能であるからである。この場合、抵抗Ｒ７と同様に
個別回路部品技術において比較的高抵抗である抵抗Ｒ６
を含めて負帰還結合積分器４も、電流源回路によって実
現可能であるので、これら２つの抵抗は高抵抗に集積し
て実現する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知の電荷信号増幅器の回路略図である。
【図２】本発明の電荷信号増幅器の回路装置の基本回路
図である。
【図３】本発明の電荷信号増幅器の実施例の回路略図で
ある。
【符号の説明】
１ センサ、 ２ 電流／電圧変換器、 ３，４ 電圧
積分器、 ５ 電圧／電流変換器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 積分コンデンサ（Ｃ）に抵抗（Ｒ）が並
    列接続されている積分器（３）を備えた、電荷信号を送
    出するセンサ（１）に対する電荷信号増幅器において、 前記積分器は電圧積分器（３）として形成されており、
    かつ前記電圧積分器に、電流／電圧変換器（２）が前置
    接続されており、かつ前記電圧積分器（３）の出力側と
    前記電流／電圧変換器（２）との間に、別の電圧積分器
    （４）と電圧／電流変換器（５）との直列接続から成る
    負帰還結合路が接続されていることを特徴とする電荷信
    号増幅器。
  2. 【請求項２】 電流／電圧変換器（２）は電流増幅器と
    して形成されている請求項１記載の電荷信号増幅器。
  3. 【請求項３】 積分コンデンサ（Ｃ１）に並列に接続さ
    れている抵抗（Ｒ５）は、電圧積分器（３）の出力側と
    電圧供給部の基準電位との間に設けられている分圧器
    （Ｒ３，Ｒ４）のタップを前記電圧積分器（３）の入力
    側に接続する請求項１記載の電荷信号増幅器。
  4. 【請求項４】 電圧／電流変換器（５）は、抵抗（Ｒ
    ５）である請求項１記載の電荷信号増幅器。
  5. 【請求項５】 電圧／電流変換器（５）は、制御される
    電流源として形成されている請求項１記載の電荷信号増
    幅器。
JP5019194A 1992-01-14 1993-01-12 電荷信号増幅器 Withdrawn JPH05267958A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP92100530A EP0551538B1 (de) 1992-01-14 1992-01-14 Ladungsverstärker
DE92100530.2 1992-01-14

Publications (1)

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JPH05267958A true JPH05267958A (ja) 1993-10-15

Family

ID=8209239

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JP5019194A Withdrawn JPH05267958A (ja) 1992-01-14 1993-01-12 電荷信号増幅器

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US (1) US5371472A (ja)
EP (1) EP0551538B1 (ja)
JP (1) JPH05267958A (ja)
DE (1) DE59205962D1 (ja)

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