[DS 0]

Хотелось бы почитать где-то об этом. Как рассчитать шумы и пр. Что изменится, например, если уменьшать R2? И как может быть всё равно, какие резисторы применять?

 

Для рассчета шумов надо в схеме последовательно с резистором, в данном случае R2 пририсовать источник напряжения, который изображает шум резистора. И считаете поведение схемы, учитывая, что у ОУ одинаковые напряжения на входах.

В данном случае ОУ будет пытаться скомпенсировать напряжение шума, но из-за делителя напряжение на выходе ОУ в 1000 раз больше напряжения на R2. Отсюда и усиление шума.

Если уменьшать R2 шум будет снижаться по корню от значения резистора.

 

Малошумность резисторов начинает играть, когда на них падает приличное напряжение. По тепловым шумам они такие же, как и обычные.

[veter 0]

может я не очень внимательно читал топик, но почему фоновую засветку нельзя померить самим ацп. по моему очень упрощает.

 

подобным образом я решил задачу измерения пульсаций освещенности в 2-5 люксов.

[Herz 5]

Хотелось бы почитать где-то об этом. Как рассчитать шумы и пр. Что изменится, например, если уменьшать R2? И как может быть всё равно, какие резисторы применять?

 

Для рассчета шумов надо в схеме последовательно с резистором, в данном случае R2 пририсовать источник напряжения, который изображает шум резистора. И считаете поведение схемы, учитывая, что у ОУ одинаковые напряжения на входах.

В данном случае ОУ будет пытаться скомпенсировать напряжение шума, но из-за делителя напряжение на выходе ОУ в 1000 раз больше напряжения на R2. Отсюда и усиление шума.

Если уменьшать R2 шум будет снижаться по корню от значения резистора.

 

Малошумность резисторов начинает играть, когда на них падает приличное напряжение. По тепловым шумам они такие же, как и обычные.

ОК, но если R2 уменьшить до нуля? Как это отразится на работе схемы?

 

может я не очень внимательно читал топик, но почему фоновую засветку нельзя померить самим ацп. по моему очень упрощает.

 

подобным образом я решил задачу измерения пульсаций освещенности в 2-5 люксов.

Можно, я и меряю. Вместе с сигналом и паузах. Затем вычитаю. По-другому её изменение не будет учтено, а это недопустимо.

[DS 0]

Тогда получится ТИ с сопротвлением в обратной связи R3 и усилением по собственным шумам в R3/R1 т.е. в данном случае 1000. Шум ОУ - 12 нв/гц1/2, будет на выходе 12 мкв. (ОУ считаем идеальным)

Схемы ТИ усилителя с резисторами, шумящей меньше ТИ с одним резистором, нет.

[Herz 5]

Тогда получится ТИ с сопротвлением в обратной связи R3 и усилением по собственным шумам в R3/R1 т.е. в данном случае 1000. Шум ОУ - 12 нв/гц1/2, будет на выходе 12 мкв. (ОУ считаем идеальным)

Схемы ТИ усилителя с резисторами, шумящей меньше ТИ с одним резистором, нет.

А жаль, хотелось как-то обойти этот факт. :) А если сделать ООС частотозависимой и применить вместо R3 комбинацию резистор-конденсатор или просто заменить его ёмкостью? Всё равно ведь у меня стоит после ТИ ФВЧ.

[DS 0]

А жаль, хотелось как-то обойти этот факт. :) А если сделать ООС частотозависимой и применить вместо R3 комбинацию резистор-конденсатор или просто заменить его ёмкостью? Всё равно ведь у меня стоит после ТИ ФВЧ.

 

Тогда сразу возникнет серьезная неустойчивость схемы из-за большого усиления - диод ведь и так емкость имеет, одна частотно - зависимая цепь у Вас и так есть ... И она кстати очень даже влияет на шумы, вот расчет для ad825 c 10 Мом, ескость фотодиода + входная емкость ОУ считаем 30 пф :

выходной шум = 0.4 мкв (тепловой шум 10 Мом) + 12 нв* (10 Мом/500Ком) (500 Ком - сопротивление 30 пф на 10 Кгц) = 0.46 мкв (все на sqrt(hz)).

 

Для Вашей схемы сейчас : 23 нв (тепловой шум 30 Ком) *1000 = 23 мкв. Учитывая втрое больший коэффициент усиления, проигрыш в шумах - 17 раз.

[Herz 5]

Да, неутешительно ... Спасибо.

[Herz 5]

В общем, использование AD825 в ТИ-усилителе и ФВЧ даёт неплохой результат, но всё же проблема остаётся. Без оптического фильтра не хватает динамического диапазона какада, а с использованием - не хватает усиления. То есть, можно, конечно, и дальше увеличивать сопротивление в ОС, но Ку этого операционника с разомкнутой ОС относительно невелик. Пришлось вновь задуматься о компенсации фона. В книже "Микрофотоэлектроника", что любезно прислал мне MosAic, наткнулся на способ компенсации засветки при помощи оптрона, фотодиод которого включен встречно-параллельно основному, а светодиод управляется выходным сигналом через ФНЧ. Таким образом в ОС создаётся компенсирующий противоток, пропорциональный НЧ-составляющей. Припоминаю, что и раньше натыкался на эту идею, но как-то не придавал значения. Однако, один из недостатков - увеличение результирующего шума в корень из 2 раз, ведь фотодиод оптрона вносит такой же шум, как и основной.

Поэтому хотелось бы вернуться к тому, с чего начиналась тема - к структуре, подобной OPA380. Что можно сказать о шумах схемы, приведенной ниже? С фоновой засветкой она справляется вполне хорошо, хотя ФВЧ вторым каскадом я бы всё же оставил.

Кроме того, нашёл у AD ОУ с лучшими характеристиками: AD8065. Как Вам?

[Tanya 4]

В общем, использование AD825 в ТИ-усилителе и ФВЧ даёт неплохой результат, но всё же проблема остаётся. Без оптического фильтра не хватает динамического диапазона какада, а с использованием - не хватает усиления. То есть, можно, конечно, и дальше увеличивать сопротивление в ОС, но Ку этого операционника с разомкнутой ОС относительно невелик. Пришлось вновь задуматься о компенсации фона. В книже "Микрофотоэлектроника", что любезно прислал мне MosAic, наткнулся на способ компенсации засветки при помощи оптрона, фотодиод которого включен встречно-параллельно основному, а светодиод управляется выходным сигналом через ФНЧ. Таким образом в ОС создаётся компенсирующий противоток, пропорциональный НЧ-составляющей. Припоминаю, что и раньше натыкался на эту идею, но как-то не придавал значения. Однако, один из недостатков - увеличение результирующего шума в корень из 2 раз, ведь фотодиод оптрона вносит такой же шум, как и основной.

Поэтому хотелось бы вернуться к тому, с чего начиналась тема - к структуре, подобной OPA380. Что можно сказать о шумах схемы, приведенной ниже? С фоновой засветкой она справляется вполне хорошо, хотя ФВЧ вторым каскадом я бы всё же оставил.

Кроме того, нашёл у AD ОУ с лучшими характеристиками: AD8065. Как Вам?

А Вам сразу примерно это предлагали... Надо оптическим фильтром отстроится от Вашего излучения (полоса рядом с Вашей) и второй детектор с механическим аттенюатором (заслонкой) включить встречно, чтобы уменьшить фоновый ток. Таким образом устраняется влияние нелинейности. Шум, как Вы правильно заметили в корень из двух... А что Вам мешает второй каскад поставить? Кроме того есть еще оптические элементы - линзы, зеркала, которые увеличат световой поток... А естественный шум никак не победить (увы)...

Посмотрите еще OPA657 и иже с ними. Два каскада на Ваших частотах будут давать несколько Мегаом трансимпеданса.

Изменено 24 октября, 2006 пользователем Tanya

[Tanya 4]

В общем, использование AD825 в ТИ-усилителе и ФВЧ даёт неплохой результат, но всё же проблема остаётся. Без оптического фильтра не хватает динамического диапазона какада, а с использованием - не хватает усиления. То есть, можно, конечно, и дальше увеличивать сопротивление в ОС, но Ку этого операционника с разомкнутой ОС относительно невелик. Пришлось вновь задуматься о компенсации фона. В книже "Микрофотоэлектроника", что любезно прислал мне MosAic, наткнулся на способ компенсации засветки при помощи оптрона, фотодиод которого включен встречно-параллельно основному, а светодиод управляется выходным сигналом через ФНЧ. Таким образом в ОС создаётся компенсирующий противоток, пропорциональный НЧ-составляющей. Припоминаю, что и раньше натыкался на эту идею, но как-то не придавал значения. Однако, один из недостатков - увеличение результирующего шума в корень из 2 раз, ведь фотодиод оптрона вносит такой же шум, как и основной.

Поэтому хотелось бы вернуться к тому, с чего начиналась тема - к структуре, подобной OPA380. Что можно сказать о шумах схемы, приведенной ниже? С фоновой засветкой она справляется вполне хорошо, хотя ФВЧ вторым каскадом я бы всё же оставил.

Кроме того, нашёл у AD ОУ с лучшими характеристиками: AD8065. Как Вам?

А схема Ваша мне очень не нравится. Она будет менять Вам потенциал на не- и инвертирующем входах. А надо ток туда вливать...

[Herz 5]

А Вам сразу примерно это предлагали... Надо оптическим фильтром отстроится от Вашего излучения (полоса рядом с Вашей) и второй детектор с механическим аттенюатором (заслонкой) включить встречно, чтобы уменьшить фоновый ток. Таким образом устраняется влияние нелинейности. Шум, как Вы правильно заметили в корень из двух...

Да нет, с оптроном и проще, и значительно дешевле. И результат, пожалуй, получше будет.

А что Вам мешает второй каскад поставить?

Ставлю, помогает. Но он ведь усиливает в том числе и шумы первого. С этим трудно мириться, ведь Ку первого не реализуется в полной мере всего лишь из-за смещения, вызванного фоном.

Кроме того есть еще оптические элементы - линзы, зеркала, которые увеличат световой поток... А естественный шум никак не победить (увы)...

Да, это есть. Оптика участвует в работе. :)

Посмотрите еще OPA657 и иже с ними. Два каскада на Ваших частотах будут давать несколько Мегаом трансимпеданса.

Дело в том, что несколько - уже не хватает :) Насчёт OPA657: они всё-таки, как и большинство ОУ Burr-Brown, низковольтные. Да и верится как-то с трудом в такие сверхвысокие показатели. :)

 

А схема Ваша мне очень не нравится. Она будет менять Вам потенциал на не- и инвертирующем входах. А надо ток туда вливать...

?! :blink:

То есть, как это?

[DS 0]

Про 8065 и трансимпеданс я на этом форуме уже писал - я сам купился на его характеристики, и поставил вместо 825 в серийном изделии. Кончилось очень печально.

Этот усилитель не годится для ТИ с высоким сопротивлением в обратной связи из-за того, что у него есть ярко выраженный второй полюс на средних частотах. Поэтому в ТИ схеме с емкостью фотодиода получается как бы положительная ОС по шумам, шумы абсолютно неприемлимые.

OPA655, 656, 657 - коэффициент усиления порядка 1000 - 1500 на 0 частоте, правда долго не падает. Они недаром самим TI даже к операционникам не относятся.

OPA637 тоже шумит больше 825 в ТИ включении. С причинами я не разбирался.

 

Можно склепать составной ОУ из малошумящего биполярного ОУ и полевого транзистора, но больше 50 Мом в обратной связи все равно не поставить. Да и сделать будет тяжело - паразитные емкости после 10 Мом стучат вовсю.

 

Ну, сумеете Вы загнать 50 Мом, допустим. Это улучшит сигнал/шум по сравнению с 10 Мом и 5 кратным усилением в sqrt(5) - стоит ли за это бороться такой ценой ?

 

Схемы с несколькими операционниками при таких больших усилениях - вещь в себе, намаетесь.

[Tanya 4]

А Вам сразу примерно это предлагали... Надо оптическим фильтром отстроится от Вашего излучения (полоса рядом с Вашей) и второй детектор с механическим аттенюатором (заслонкой) включить встречно, чтобы уменьшить фоновый ток. Таким образом устраняется влияние нелинейности. Шум, как Вы правильно заметили в корень из двух...

Да нет, с оптроном и проще, и значительно дешевле. И результат, пожалуй, получше будет.

А что Вам мешает второй каскад поставить?

Ставлю, помогает. Но он ведь усиливает в том числе и шумы первого. С этим трудно мириться, ведь Ку первого не реализуется в полной мере всего лишь из-за смещения, вызванного фоном.

Кроме того есть еще оптические элементы - линзы, зеркала, которые увеличат световой поток... А естественный шум никак не победить (увы)...

Да, это есть. Оптика участвует в работе. :)

Посмотрите еще OPA657 и иже с ними. Два каскада на Ваших частотах будут давать несколько Мегаом трансимпеданса.

Дело в том, что несколько - уже не хватает :) Насчёт OPA657: они всё-таки, как и большинство ОУ Burr-Brown, низковольтные. Да и верится как-то с трудом в такие сверхвысокие показатели. :)

 

А схема Ваша мне очень не нравится. Она будет менять Вам потенциал на не- и инвертирующем входах. А надо ток туда вливать...

?! :blink:

То есть, как это?

А что у Вас второй операционник делает? Меняет напряжение на + входе, а значит и на -....

В духе Вашей идеи надо еще один инвертирующий каскад, а выход интегратора через резистор на (- ) вход.

Про оптрон. То, что мною предлагалось, будет в корне (в зародыше) давить даже импульсные засветки, а Ваша схема с оптроном будет с задержкой работать и импульсных помех совсем не словит. А если словит, то только хуже сделает - выдаст этот импульс искаженным и с задержкой. Таким образом, может не только не избавить Вас от фонового зашкала, а еще и усугубить...

По поводу OPA657. Вот недавно как раз двухкаскадный (ТИ) усилитель на них дал 100К импеданса в полосе около 200МГц. Грубо говоря, произведение усиления на полосу...Ну, Вы знаете...

Посмотрите еще на 8067 -он подобен 657 (К больше 10).

[DS 0]

Так Herzу надо > 3000 на 10 Кгц. А у opa65X - усиление в районе 1000 - 1500, но до очень высоких частот. Для них не подходит формула частота на усиление - смотрите datasheet.

[Tanya 4]

Так Herzу надо > 3000 на 10 Кгц. А у opa65X - усиление в районе 1000 - 1500, но до очень высоких частот. Для них не подходит формула частота на усиление - смотрите datasheet.

Да, не очень внимательно читала, думалось, что много выше.(и усилиение и потребная частота)...........

А вот странный вопрос возник. Ну пусть усиление 1000. На выходе трансимпедансного каскада пусть будет 1 вольт. Входной ток маленький, частоты низкие, тогда сдвиг на входе всего 1 милливольт будет.

Повлияет ли этот милливольт на фотодиод и его ток? Кажется, что нет. Или только кажется?

Изменено 25 октября, 2006 пользователем Tanya