[patron 1]

Схему перепроверял несколько раз и именно из-за непонятности её структуры. Пробовал макетировать - работает, но как-то уж больно хлипко всё : малейшее изменение режимов и всё рассыпается. И вообще я уже забил на неё, поскольку нашёл решения, шумящие на 5 - 6 дБ меньше, мало критичные к режимам и гораздо проще.

Что касается входного конденсатора номиналом 1 нФ при ёмкости сенсора 2,7 нФ - так я пробовал играться его номиналом на макете c другой схемой : в области от 20 Гц и выше я не услышал никакого улучшения по шумам при его увеличении выше 1 нФ. Что в общем-то подтверждается в LTSpice

Изменено 27 февраля, 2020 пользователем patron

[Tuvalu 1]

9 hours ago, patron said:

Что касается входного конденсатора номиналом 1 нФ при ёмкости сенсора 2,7 нФ - так я пробовал играться его номиналом на макете c другой схемой : в области от 20 Гц и выше я не услышал никакого улучшения по шумам при его увеличении выше 1 нФ. Что в общем-то подтверждается в LTSpice

 

Вы, видимо, чего-то не учли. Проверьте для начала, не врёт ли ЛТспайс (я в это абсолютно не верю). Я его не очень хорошо знаю, поэтому делайте эту лабораторную работу сами:

1) Подставьте идеальный усилитель: "источник сигнала-->2,7 нФ сенсор-->1...100 нФ-->R смещения 1ГОм-->идеальный усилитель". Не знаю, как лтспайс, но микрокап ругается на последовательное соединение двух С. Поэтому, я между ними включаю R 100 ГОм на общий. Посмотрите, как меняется шум от ёмкости разделительного С.

2) Поставьте последовательно с этим С резистор 200 Ом - это эквивалент теплового шума (1,8 нВ/^Гц) хорошего JFET-а с небольшими ёмкостями (именно такие подходят для ёмкостных датчиков). Оцените выигрыш 1 нФ/100 нФ.

3) Т.к. в этих экспериментах не учитывается фликкер-шум ПТ, то... Если сделаете два первых пункта и покажете результаты, расскажу, что делать дальше.

Изменено 27 февраля, 2020 пользователем Tuvalu

[patron 1]

Про то, что "..Что в общем-то подтверждается в LTSpice.." - это я запамятовал, т.к. симил про это давно . LRSpice не врёт, т.к. это противоречило бы физике, но расчёты - хорошо, а реальные тесты лучше. 

В конечном итоге наши уши - суд последней инстанции.  Я просто "тупо" подключал параллельно вх. конденсатору другие, с большей ёмкостью и слушал - как это отражается на шумах. Как ?  Да практически никак. Скорее всего это связано с свойствами нашего слуха в области низких частот. Кстати, чрезмерная ёмкость вх. конденсатора приводит к совершенно нежелательным эффектам - но это уже другая пестня. 

 

[НЕХ 4]

Вот такой Тяни-Tолкай :

pushmi-pullyu на ixbt.photo:

Слева просто посредственный активный пробник с малой ёмкостью для наблюдения за неинвертирующем входом.

Справа - дополнительный каскад усиления с общей базой.

GBW ~ 300 MHz получается у такого композитного усилителя с сохранением точности на постоянном токе и нулевом смещении на входе.

Таковы графики напряжения на выходе и на неинвертирующем входе :
OPA140 + BF862 + 2200pF (or 0pF) + 1M + MMBTH81 на ixbt.photo:

 

Характерно, что с ёмкостью датчика 2200 пФ на инвертирующем входе ОУ, схема опережает свой результат на 1.25 мксекунде без имитатора входной ёмкости.

 

[patron 1]

On 2/27/2020 at 3:29 PM, Tuvalu said:

Вы, видимо, чего-то не учли.

Сейчас озадачился вопросом - как ссумировать 2 синфазных сигнала от двух сенсоров с повторителями на ПТ на выходе так, чтобы не потерять в шумах.

Первое, что приходит на ум - ессно подать на инверт. сумматор на ОУ - идеальное суммирование. Но, как уже было посчитано и обыграно выше, - последовательное сопротивление на инв. вход ОУ д.б. не более 100 Ом а лучше ещё меньше. На такую низкую нагрузку повторитель на ПТ работать не сможет (не говоря уже о каскаде со съёмом со стока). 

Можно конечно взять 2 неинвертирующих ОУ, с достаточно высоким вх. импедансом, а поскольку вых. сопротивение ОУ очень низкое, то сложить на третьем - инвертирующем ОУ. Но малошумящие ОУ прожорливы да ещё и стОят не копейки.

Может у кого есть мысли - как решить задачу ?

Изменено 28 марта, 2020 пользователем patron

[Tuvalu 1]

18 hours ago, patron said:

Сейчас озадачился вопросом - как ссумировать 2 синфазных сигнала от двух сенсоров с повторителями на ПТ на выходе так, чтобы не потерять в шумах.

Проще всего - это объединить истоки, сигнал снимать с общего истокового резистора.

[patron 1]

21 hours ago, Tuvalu said:

Проще всего - это объединить истоки, сигнал снимать с общего истокового резистора.

Хм - интересная мысль - надо бы посимить. Основной недостаток "голого" повторителя на ПТ (а тем более каскада усиления со съёмом со стока) - слабая перегрузочная способность, начинают значительно искажать уже на десятках мВ вх. сигнала.

Тут вот почитал апологетов - T&S и других и сваял схемку "по мотивам". Как с точки зрения шумов и т.д - помидоры благодарно принимаются :)

 

 

 

[НЕХ 4]

Если детекторы не заземлены одним из выводов, можно использовать пару повторителей со своими сенсорами и общий трансимпедансный усилитель, подключенный ко входу повторителей - 

composite CFA на ixbt.photo:

 

работа одиночного повторителя с ёмкостью детектора 2200pF - 

only voltage follower на ixbt.photo:

 

а вот с дополнительным трансимпедансным ОУ схема работает на порядок быстрее (полоса 5 МГц при ёмкости 2200pF и усилении 1МΩ) -

OPA656 + composite voltage follower на ixbt.photo:

 

синий луч - выход повторителя, жёлтый - выход ОУ

https://www.researchgate.net/publication/3380589_Shunt_bootstrapping_technique_to_improve_bandwidth_of_transimpedance_amplifiers

24 minutes ago, patron said:

В этой схеме входной JFET питается недостаточным напряжением - ему надо не 0.7 Вольт, а 2..3 Вольта.

Шумы рпр транзистора добавляются к шумам JFET на выходе.

Попробуйте использовать схему Шиклаи и выход брать с истока первого JFET.

Ещё давно известное схемотехническое решение -  flipped voltage follower.

 

[Tuvalu 1]

15 hours ago, patron said:

Основной недостаток "голого" повторителя на ПТ (а тем более каскада усиления со съёмом со стока) - слабая перегрузочная способность, начинают значительно искажать уже на десятках мВ вх. сигнала.

Без указания R_нагрузки и рабочего тока (I_стока) - это абсолютно бессмысленная фраза. Если R_нагрузки существенно больше R_стока, то без видимых искажений двойной размах может достигать почти напряжения питания. А если сдуру нагрузить повторитель на 100 Ом (например, как в идее тремя постами выше - суммирование в ОУ через 100-Омные R), то тут кто угодно начнёт искажать.

 

Про новую схему. Намного лучше такой повторитель: https://www.rmmedia.ru/threads/111592/page-8#post-2137245

Шум определяется исключительно первым ПТ, искажения мизерные. Благодаря слежению (плавающий ПТ), сильно подавлена девиация напряжений З-И и З-С, что практически полностью нивелирует пагубное влияние ёмкостей ПТ. Выходное сопротивление - Омы.

Это схема конденсаторного микрофона. Лишнее (цепи поляризации, фантом, балансный выход) легко убирается. Описание принципа построения - по ссылке.

 

Quote

В этой схеме входной JFET питается недостаточным напряжением - ему надо не 0.7 Вольт, а 2..3 Вольта.

В принципе, не смертельно. Просто ПТ будет работать в триодном режиме и вся схема как-то функционировать будет. На Вегалабе есть целая тема про пред для электретного микрофона, так там ПТ работает, как раз, в таком же режиме. Точный вердикт по шумам, искажениям и т.д. можно вынести после симуляции, навскидку оценить трудно. С другой стороны, в этой схеме такое включение ПТ не имеет никаких видимых преимуществ, так что возникает вопрос "а стоит ли заморачиваться?"

В известной книжке Милехина "Радиотехнические схемы на ПТ" есть очень похожая схема (рис. 14 в), только последовательно с эмиттером включён резистор. Понятно, для чего.

 

ПС. НЕХ, а можете подробней пояснить работу Вашей схемы?

Изменено 30 марта, 2020 пользователем Tuvalu

[НЕХ 4]

Пояснить сложно, так как всё в схеме очевидно...

JFET с каскодным включением нагружен на генератор тока. ОУ с токовой обратной связью.

[patron 1]

Tivalu : посимил Вашу схему в LTSpice. Модели транзисторов - как у Вас на схеме за исключением 2SK30 - нет такой модели в либах. Попробовал с BF861A : с резистром в эмиттере ГСТ 120 Ом, ток потребления получился 0.8 мА. Померял THD при 100 мВ  и при 1 В - результаты хорошие и отличаются непринципиально.

Для получения тока 2 мА пришлось уменьшить резистор в ГСТ до 10 ом, но это тоже мало повлияло на результаты. Заменил транзисторы на те, что я обычно использую - тоже разница невелика - везде THD не превышают -85 дБ (на графике не очень хорошо видно). Схему я несколько упростил для начала и нагрузку повесил 100 кОм, что гораздо выше, чем реальные вх. цепи - порядка 2 кОм., чуть позже попробую и на 2 кОм. 

Но я всё-таки хотел обыграть вариант с суммированием синфазных сигналов от двух сенсоров. Если использовать просто два повторителя на ПТ с общим резистором в истоках, как Вы рекомендовали, то со схемой всё понятно, а вот как сделать суммирование в Вашей схеме - сразу и не сообразишь

[НЕХ 4]

На мой взгляд pnp транзистор лучше запихнуть внутрь второго повторителя. Как тут -

https://electrooptical.net/static/oldsite/www/sed/QceptTransimpedanceAmpRev1.pdf

(генератор тока внизу нарисован с перепутанными коллектор-эмиттер)

[patron 1]

А вот на нагрузку 2 кОм картина изменилась : при токе 2 мА THD остались под -85 дБ, а вот при токе 0,8 ма (R7 = 120 ohm) 2-я гармоника подскочила до  -70 дБ. Хотя суммарный THD будет за 60 дБ, что тоже неплохо.

 

Сделал "в лоб" : запитал 2 повторителя от одного ГСТ - вроде того сумматора, о котором мы говорили. Что интересно при амплитудах до 100 мВ  весьма вменяемые THD - лежат под -60 дБ. НО !  Но только если сигналы равной амплитуды. Если на одном входе уровень ноль, то искажает не по децки.

Т.е. - плохое решение.

Изменено 30 марта, 2020 пользователем patron

[Tuvalu 1]

1 hour ago, patron said:

Если на одном входе уровень ноль, то искажает не по децки.

Да, ладно! С чего бы это?

[patron 1]

Первый график - на одном входе 1 В, на втором - 0.  Второй - при одинаковых сигналах на входах по 1 В 

Изменено 31 марта, 2020 пользователем patron