石英挠性加速度计伺服电路驱动力矩器的为一个跨导放大器,在供电+V_CC/-V_EE，以及I/V转换的终端R_T给定情况下，跨导放大器受线性范围所限,致使在大量程时没有能力把惯性质量块拉回到机械零位附近。严重时惯性摆组要碰/蹭上/限扼铁。（这在我们解剖已损坏的加表中得到验证）。

  为了在实际工况条件下（比如异常的冲击/振动），提高石英挠性加速度计的工作寿命，斯伦贝切（SLB）公司在其仪器中引入了“功率虚地”的概念。在很大程度上改善了石英挠性加速度计的工作寿命。其原理可等效下示意图：

就是通过在+V_CC、-V_EE到加表电流输出端加两个大电容，建立一个“功率虚地”，在突发大的加速度输入时，直接短路R_T。以使跨导放大器有更大的线性范围来平衡所感知的加速度量，避免/减少惯性摆组“碰/蹭”现象的发生。

初看这个方案几近完美。但实际试用情况和深入分析，还是会看出该方案存在以下不足之处。

·响应宽带被压的很小

这在近钻头测量上，或在巡航弹/智能炸弹上是所不允许的,只有在“准静态”测量上没有问题。

·对C₁、C₂的品质以及容值全温域匹配要求很高。若电容的寄生电感（ESL）大，串联电阻（ESR）大，都不能起到很好的作用。

若两个电容容值不相等，漏电不相等。则会给I/V转换引入一个“附加零位”。

·对于低于f_C的超量程外施加速度没有作用。

这点特别不适合巡航弹/智能炸弹等军工用途。但反观军工的一些应用方案，会发现仍然没有很好的管控/折中宽响应宽带与实际工况条件下可能遇到的超量程情况，致使石英挠性加速度计实际“使用的可靠性”并不高。

基于以上分析，结合近钻头测量以及可能的军工应用，笔者认为，在实际工况条件下，更应该把运算放大器的“虚地”概念理解好并应用好，以解决石英挠性加速度计大量程、过量程、宽响应宽带之间的矛盾，提高该类型加表“使用的可靠性”。

下面介绍一款加表I/V转换的拓普结构：

基本组成分两部分：I/V转换和二阶有源低通

  ·来自正交装配的石英挠性加速度计的输出I_i，经由HJ028、HJ0002以及附属元件组成的I/V转换，转变成电压信号V^'_oi

     V^'_oi=I_i·R_T（R_T为精密采样电阻）

 V^'_oi的共模噪声已处理，其差模噪声由HJ1107及外围元件构成的二阶切比雪夫有源低通（LPF）处理。

·R₁=R₂=510Ω是为防止因加表输出线较长/断路情况下，静电/电浪涌的焦耳能量烧毁HJ028输入级而加的，C_C是消振电容，D₁、D₂的作用是输出软钳位，需要根据后级ADC的转换范围决定。

·这种结构从I_i端看，相当于加表的输出“虚接地”，有利于克服加表伺服电路过早饱和问题，同时相对于斯伦贝切公司的方案而言，不降低响应宽度。

·保证加表输出等于“虚拟地”的前提是运算放大器的驱动能力足够，且工作在线性区，HJ028具有输入阻抗高，输入失调电流小，输出电压范围宽，压摆率高，耐高温等优点，但HJ028的输出驱动能力不够，因此需引入HJ0002缓冲器提高驱动能力，HJ0002必须钳入运放环内才能达到高精度。

·AGND为后续ADC的模拟地，GNDi为加表的输出地。为了更好地清除I_i的共模噪声，一是不能粗暴地将AGND与GNDi用所谓的“地平面”短接！而且三轴正交装配的加表要有三个在加表引出端“分叉”的GNDi。

·HJ028、HJ0002、HJ1107均能耐≥180℃高温，适合石油勘探仪器用，也能满足GJB597和GJB2438的军品要求。

  石英挠性加速度计仍然是目前国内外公认的高精度、低温漂、低时漂、小热迟滞的惯性仪表，且在多个行业大量使用。我们真诚希望客户与供应方加强沟通，把这类加表用好，以提高仪器/装备的可靠性。

航晶微电子应客户要求，充分消化吸收日本JAE公司的JA-25GA石英挠性加速度计的经验。在加表的加工过程中引入微电子加工理念，有效的管控材料应力和加工应力，减小力矩器铜损，加双隔离环等措施，历时四年，研制成功性价比更符合中国国情的仿JA-25GA的石英挠性加速度计（顺便指出：JA-25GA已对中国禁运）。

我们的命名为HJAF2000HT（大表）和HJAF3000HT（小表），目前国内已有四家客户在用。下图是实物图和尺寸图：

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