Вход заряда (зарядочувствительный вход) – этот технический термин обозначает вход, предназначенный для подключения источников заряда. Вход заряда имеют преобразователи (усилители заряда), а также приборы для измерения заряда. Источники заряда – это чаще всего пьезодатчики, но встречаются источники заряда, основанные не на пьезоэффекте. Но, в любом случае, эти источники имеют ярко выраженный ёмкостной импеданс.

Различают два разных физических принципа измерения заряда Q=C*U, где С - ёмкость цепи заряда, U - напряжение цепи заряда:

1. Принцип косвенного измерения заряда Q, основанный на измерении напряжения U при заранее известной ёмкости цепи заряда.
2. Принцип непосредственного измерения переменного заряда путём измерения тока в цепи заряда с последующим интегрированием этого тока для получения выходного напряжения, пропорционального входному заряду.

При косвенном измерении заряда применяют специальный экранированный вход напряжения усилителя с экстравысоким входным сопротивлением (гигаомы). Такой вход заряда способен измерить постоянную и переменную составляющие заряда на длительных интервалах времени. У такого устройства встречается управляемый ключ для сброса заряда перед проведением измерения. Погрешность измерения заряда Q=C*U оценивают как погрешность косвенного измерения Q при известных погрешностях измерения C и U. Верхняя граница полосы частот пропускания ограничивается свойствами усилителя. Собственный входной ток подобного усилителя заряда, как правило, составляет величину значительно менее 1 пикоампера.

Для непосредственного измерения (преобразования) переменного заряда используют усилители заряда с низкоомным входом (по типу LE-41), в состав которого входит интегратор тока цепи заряда. Непосредственное измерение тока цепи заряда прибором с входом тока, как правило, не применяется, поскольку речь идёт о сверхмалых токах.

Преимущество непосредственного измерения (преобразования) заряда в том, что данный способ измерения теоретически не зависит от ёмкости цепи заряда, в частности, от длины кабеля до источника заряда.  

Нижняя граница полосы частот пропускания при непосредственном измерении заряда ограничивается активным сопротивлением утечки кабеля и источника сигнала (типично: для пропускания частот порядка 1 Гц сопротивление утечки должно быть более 1 ГОм), а верхняя граница полосы частот пропускания ограничивается свойствами усилителя.

Специфика любого входа заряда и любой зарядочувствительной цепи в том, что эта цепь всегда должна иметь сплошной электропроводный экран без просветов, в противном случае через просветы в экране будет проникать переменный помеховый заряд (инжекция заряда) из окружающей обстановки (типично с частотами, кратными частоте электросети 50 Гц).

Такие жесткие требования к сплошному экрану объясняются тем, что зарядочувствительная цепь представляет собой область пространства с изолированным электрическим полем относительно окружающей обстановки. При наличии просвета в экране электрического поле будет испытывать возмущение из-за проникновения сторонних зарядов.  

Вход заряда, как правило, предполагает его заземление.

На рисунке выше показан зарядовый вход с общей землёй, но существуют и дифференциальные источники заряда (например, два провода от пьезодатчика, как две фазы, и экран в качестве общего провода), а также дифференциальные входы заряда. При подключении дифференциального источника заряда ко входу заряда с общей землёй провод одной из фаз соединяют с экраном.

Литература:

• Электрическое поле и его свойства — см. Бессонов Л. А. ТОЭ, § 1.1 - 1.4 
• Signal Conditioning Basics for ICP^® & Charge Output Sensors

---

Использование термина

Термин применяется при обозначении типа входа зарядочувствительных усилителей (усилителей заряда), например, усилителя заряда LE-41 производства OOO "Л Кард":

4 независимых канала.
Запоминание настроек в энергонезависимой памяти.
Интерфейс управления - RS-485.
Программно управляемая функция контроля обрыва или короткого замыкания входных линий.
Программно устанавливаемая полоса пропускания.

Усилитель заряда: до 22 кГц, 4 канала

LE-41