电荷放大器作为将压电传感器产生的电荷转换为正常电压信号的有效方法。电荷放大器使用基本积分器拓扑，即反馈路径中的电容器产生与输入电流积分成正比的输出电压，反馈路径中的电阻器可防止放大器饱和。

　　单电源系统
　　输出电压将高于和低于连接到同相输入端子的电压。如果您的运算放大器有负电源轨，则可以将该端子接地；如果您使用单电源系统，则通常需要提供偏置电压。在上图中，偏置电压为V CC /2。这是一个合乎逻辑的选择，因为当不存在输入信号时，输出将处于电源范围的中间，因此可用于正负信号摆幅的电压最大化。
　　然而，V CC /2 绝不是适合所有设计的选择。如果您知道输出信号的正偏差多于负偏差，则可以选择更接近地的偏置电压。例如，我曾经设计过一个放大器电路，其中输入信号是脉冲形状的正偏移，但放大器之前的交流耦合导致脉冲末端出现小的负偏移。如果我没记错的话，我使用了 3.3 V 电源电压和 0.5 V 偏置电压。 0.5 V 偏置足以保留负偏移的特性，并且正偏移的动态范围明显高于我使用 V CC /2偏置电压获得的动态范围。
　　输入电阻

　　上图所示的电路可以受益于放置在压电传感器和反相输入端子之间的输入电阻：

　　该电阻器通过限制可能连接到反相输入端子的任何电压产生的电流量来保护运算放大器。我们当然不希望压电传感器产生危险电压；相反，这里关注的是诸如 ESD 冲击之类的故障。如果您在良好的环境中操作，并且在使用敏感组件时小心地将自己接地，那么您可能不需要担心破坏性电流。但传感器通常用于危险电气条件普遍存在的工业环境中，在这些情况下，包含保护电路是有意义的。
　　即使您不需要 R IN作为保护元件，您仍然应该考虑将其包含在您的电路中。一位 AAC 贡献者向我解释说，连接在传感器和反相输入端子之间的电阻可以防止与振幅峰值甚至高频振荡相关的问题。他建议电阻在 100 Ω 到 1 kΩ 范围内。
　　频率响应
　　理想化积分器（即反馈路径中仅具有电容器且没有输入电阻器的版本）在低、中和高频下表现出相同的行为。然而，一旦我们开始添加电阻器，我们就必须考虑电路的频率响应。
　　低频衰减
　　反馈电阻器 R F使电路在低频时表现得像高通滤波器。截止频率计算如下：FHP=12πRFCF
　　反馈电阻不影响增益。因此，您可以根据系统所需的增益选择 C F值，然后确定可创建适当频率响应的R F值。这里的权衡是低频增益与电阻器对电容器放电的能力以及为反相输入端子提供直流偏置电流路径的能力。从方程中可以看出，较低的 R F电阻会产生较高的截止频率，这意味着较低频率的传感器信号将被衰减。这就是为什么 R F选择的值通常非常大的原因 — 1 MΩ 可能是一个很好的起点，根据所需的低频性能向下调整至 100 kΩ 或向上调整至 10 MΩ。
　　高频衰减
　　在上一篇文章中，我指出，在许多情况下，压电传感器信号的电荷放大优于电压模式放大，因为电荷放大器的增益不受电缆电容的影响。当我们加入电阻器 R IN时，这种情况会有所改变。频率范围中间的增益仍然与电缆电容无关，但与反相输入端子串联的电阻与电缆电容相结合，产生高频滚降。因此，我们现在有一个高通响应（由 R F引起）和一个低通响应（由 R IN引起）。
　　以下等式给出了低通截止频率；请注意，C P包括压电传感器的内部电容、电缆电容以及与传感器并联的任何其他电容。　　FLP=12πRINCP
　　在大多数情况下，这种高频滚降不会对电路产生负面影响，因为截止频率将远高于压电传感器测量的物理变化的频率范围。但是，最好了解这种影响，如果由于某种原因您有异常大的输入电阻或并联电容，那么这种影响可能会很重要。
　　了解电荷放大器频率响应

　　如果您尝试模拟电荷放大器电路的频率响应，您可能会对结果感到困惑。例如，我为 C F = 100 nF、R F = 1 MΩ、R IN = 100 Ω 和 C P = 1 nF的电路生成了以下波特图。

　　该图显示低频下没有衰减，一个极点在 1 Hz 附近，第二个极点在 1 MHz 附近。考虑到仿真中使用的组件值，这两个频率是有意义的，但总体行为与上述频率响应不一致。为了理解这种情况，我们必须记住，就电路作为积分器的功能而言，电路的幅度响应与增益响应并不相同。理想积分器的频率响应对应于一条均匀斜率为 –20 dB/十倍频程的线。因此，积分发生在电路的波特图斜率为 –20 dB/十倍频程的频率处，并且当斜率偏离该值时，电路的积分器增益会降低。