ELETTRONICA PER LA LETTURA E LA CARATTERIZZAZIONE DI SENSORI PIEZOELETTRICI RISONANTI A ELEVATO Q

This thesis focuses on the development and analysis of a preamplifier circuit designed for the characterization and readout of a resonant piezoelectric sensor, the Quartz Tuning Fork (QTF). The QTF is used, in photoacoustic spectroscopy, as an acousto-electric transducer to detect weak acoustic signals generated by gas particles when irradiated by a pulsed laser source. One of the main aspects examined is the shift in the frequency response of the readout circuit, introduced by the preamplifier. The aim of the thesis is to understand the causes of this shift and propose a solution to restore the peak of the frequency response of the readout circuit at the resonant frequency of the sensor. The study highlighted that the frequency shift is due to the single-ended use of the THS4567 operational amplifier. Using instead a double-ended configuration, the circuit is able to correctly follow the frequency behavior of the sensor, solving the shift problem.

Questa tesi si focalizza sullo sviluppo e l'analisi di un circuito preamplificatore progettato per la caratterizzazione e la lettura di un sensore piezoelettrico risonante, la Quartz Tuning Fork (QTF). La QTF è utilizzata, nella spettroscopia fotoacustica, come trasduttore acusto-elettrico per rilevare deboli segnali acustici generati dalle particelle di gas quando irradiate da una sorgente laser impulsata. Uno degli aspetti principali esaminati è lo shift nella risposta in frequenza del circuito di lettura, introdotto dal preamplificatore. L'obiettivo della tesi è comprendere le cause di questo shift e proporre una soluzione per ripristinare il picco della risposta in frequenza del circuito di lettura in corrispondenza della frequenza di risonanza del sensore. Lo studio ha evidenziato che lo shift in frequenza è dovuto all'uso single-ended dell'amplificatore operazionale THS4567. Utilizzando invece una configurazione double-ended, il circuito riesce a seguire correttamente il comportamento in frequenza del sensore, risolvendo il problema dello shift.