Jump to content
    

Малошумящий ОУ, советский)

Вот появилось у меня чувство патриотизма!)) хочу попробовать почаще ставить отечественные элементы...И всвязи с этим вопрос есть ли малошумящие советские ОУ? с шумом меньше 1 нВ/(Гц^0.5)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот появилось у меня чувство патриотизма!)) хочу попробовать почаще ставить отечественные элементы...И всвязи с этим вопрос есть ли малошумящие советские ОУ? с шумом меньше 1 нВ/(Гц^0.5)
Для начала: при разработке качественного устройства чувство ложного патриотизма должно быть отодвинуто в сторону, потому, как зачастую решение поставленной задачи бывает очень плохо совместимо с возможностями отечественной электроники (если б Вы только знали, кто ей счас командует!).

Были такие усилки ещё и в советское время, только вот неплохо бы Вам описать задачу, в которой именно нужен усилитель с шумами <1нВ/(Гц^0.5). В частности, характеристики источника сигнала.

Share this post


Link to post
Share on other sites

чувство ложного патриотизма
)))))почему ложного-то...!!?

....Обычного и нормального. Я вот задумался на чём наше вооружение делается и космические системы...неужели вся элементная база не отечественная, это как минимум опасно, а ещё и печально. Я щас ультразвуком занимаюсь и собственно для этих целей и нужен малошумящий ОУ. Источником сигнала служит индуктивный датчик(катушка 5мкГн) предварительно до ОУ сигнал проходит входную цепь(со входом ОУ датчик соединён через ёмкости и трансформатор...) ..входная цепь настроена на от 3МГц до 6МГц....ещё требование к питанию +-5В...

С нашими элементами сталкивался два раза в жизни!! оба в ВУЗе(3года назад) пытался собрать инвертирующий усилитель на 140уд2 и 547удХХ точно не помню может с названиями наврал....оба раза работать они отказывались!!!)) ...щас думаю распиновка интернету не соответствовала...pdf'ов на них небыло! да и щас документацию на наши элементы фиг найдёшь и я решил больше про них не вспоминать(тогда я ОУ заменил на tl072 и всё заработало)...

Share this post


Link to post
Share on other sites

чувство ложного патриотизма
)))))почему ложного-то...!!?
ИМХО, дело в том, что за сохранение потенциала отечественной (впрочем, и любой "забугорной"!) микроэлектроники, как основы всей стратегической электронной промышленности, несёт ответственность прежде всего государство, а разработчик электронной техники вынужден делать вещи, по соотношению цена/качество не худшие, чем зарубежные аналоги. Отсюда и противоречие...

 

Я вот задумался на чём наше вооружение делается и космические системы...неужели вся элементная база не отечественная, это как минимум опасно, а ещё и печально.
Это верно.

Насколько я знаю, в основном пока применяется отечественная техника, хотя есть и вещи, где импортозамещение практически невозможно для сохранения ТТХ изделий на должном уровне.

Надо сказать, отечественныые разработки в области электроники для оружейных систем стали отставать от зарубежных аналогов ещё в 80-е (наверное, и раньше были подобные проблемы, но не столь острые: например, на n-МОП с грехом пополам переползли, а на КМОП - увы, горбостройка началась). Тогда отставание в области микроэлектроники компенсировалось достаточно высоким системным уровнем проектирования. Сейчас этого нет и в помине.

 

...Я щас ультразвуком занимаюсь и собственно для этих целей и нужен малошумящий ОУ. Источником сигнала служит индуктивный датчик(катушка 5мкГн) предварительно до ОУ сигнал проходит входную цепь(со входом ОУ датчик соединён через ёмкости и трансформатор...) ..входная цепь настроена на от 3МГц до 6МГц....ещё требование к питанию +-5В...

Такие усилители нужны только для работы с источниками, импеданс которых составляет десятки Ом.

Для Вашего датчика модуль импеданса в рабочей полосе частот составит 100-200 Ом, чему соответствуют тепловые шумы идеального резистора порядка 1,4 - 1,8нВ/sqrt(Гц).

 

Думаю, что найти отечественный ОУ, могущий работать в данной полосе со сравнимыми шумами напряжения на входе, практически невозможно. Частота единичного усиления такого ОУ по малому сигналу должна составлять сотни МГц. С зарубежными несколько проще, у AD, например, посмотрите. Был у них чудный ОУ AD797, может, это пригодится. Сейчас появилось семейство AD80xx, их не пробовал, что за звери - точно не знаю, но, вроде, то, что нужно.

 

Вообще-то, предварительные каскады таких усилков лучше делать на согласованных парах биполярных транзисторов, только с местной (без общей) ООС.

Или, если условия допускают, вообще на одиночных БТ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вообще-то, предварительные каскады таких усилков лучше делать на согласованных парах биполярных транзисторов, только с местной (без общей) ООС.

Изначально так и делали, только параметры шумовые на транзисторах не получались лучше чем, на микросхемах max4106(0.7нВ/кореньиз Гц, 350МГц) ...т.е. бились бились, а на ОУ всё равно проще и даже лучше...вот их щас и использую....у analogdevices пробовали ad8099, она очень чувствительна к питанию т.е. из неё и какого-нибудь ещё усилителя всегда получался генератор (ОС только по питанию и земле) причём генерация может быть достаточно маленькой по амплитуде десятки мВ...спасало например раздельное питание(свой линейный стабилизатор)

100-200 Ом
интиресно , а я думал что шум надо только резисторов учитывать...(почитаю где-нибудь...)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот появилось у меня чувство патриотизма!)) хочу попробовать почаще ставить отечественные элементы...И всвязи с этим вопрос есть ли малошумящие советские ОУ? с шумом меньше 1 нВ/(Гц^0.5)

В своё время такие усилители разрабатывал киевский КНИИМП. Это были аналоги AD OP27, OP37. Киевское НПО "Кристалл" и посейчас их выпускает, в т.ч. с приемкой "5", и поставляет В РФ. ИМС имеют обозначение 140УД25, УД26 соответственно. Шумы у них- 3nV/sqrt(Hz)- максимально.Я эти изделия использовал, в т.ч. в спецтехнике. Всё соответствует. Для дальнейшего уменьшения шумов напряжения усилителя существует способ: Включается, например, 4 усилительных каскада с Ку, скажем, 25, параллельно, затем их выходные напряжения суммируются. При этом приведенные ко входу шумы снижаются в sqrt(n)=sqrt(4)=2 раза. Общий Ку=25*4=100.Т,е. получается усилитель с Ку=100 и Enoise=sqrt(3nV/sqrt(Hz)). Причём входные токи получаются достаточно малы-порядка 150nA.В настоящее время из КНИИМП выделилась лаборатория, которая занималась ОУ, вернее, все ключевые сотрудники, в самостоятельную фирму. Они выпускают гражданский вариант этих ОУ в пластмассе. Называются они 1011УР27,1011УР37. Для варианта корпуса SO-8, 1011УФ27,37. Эти изделия у меня лежат в столе. Я их пробовал, правда, до промышленной серии прибор пока не дошёл, но на опытных образцах видно соответствие параметров Данных ИМС заявленным.На всякий случай их адрес: http://www.krystall.net.

Зеленогградский Ангстрем по программе импортозамещения выпустил 140УД26, с принмкой, естественно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

В своё время такие усилители разрабатывал киевский КНИИМП. Это были аналоги AD OP27, OP37. Киевское НПО "Кристалл" и посейчас их выпускает, в т.ч. с приемкой "5", и поставляет В РФ. ИМС имеют обозначение 140УД25, УД26 соответственно. Шумы у них- 3nV/sqrt(Hz)- максимально.Я эти изделия использовал, в т.ч. в спецтехнике. Всё соответствует. Для дальнейшего уменьшения шумов напряжения усилителя существует способ: Включается, например, 4 усилительных каскада с Ку, скажем, 25, параллельно, затем их выходные напряжения суммируются...
Интересно, как Вы собираетесь получить с помощью УД25 и УД26 Ку=25 на частоте в 6 МГц?

 

...интиресно , а я думал что шум надо только резисторов учитывать...(почитаю где-нибудь...)
Идеальная индуктивность сама по себе не шумит, конечно, и на самых низких частотах шум будет определяться только шумами напряжения входного каскада усилителя. Однако, с увеличением частоты, растёт вклад токовых шумов входа усилителя, подключенного к индуктивному датчику.

Например, на частоте 6 МГц импеданс источника равен ~200 Ом, токовые шумы MAX4106 2,5pA/sqrt(Hz). Умножив одно на другое, получим токовую шумовую "добавку" в 0,5 nV/sqrt(Hz). В предположении, что шумы тока и напряжения ОУ статистически независимы, суммарный шум будет равен sqrt(0,75^2 + 0,5^2) = 0,91 nV/sqrt(Hz) - отличный результат, такой даже на одиночных БТ получить трудно.

БТ для малошумящих усилителей брать нужно с большим бета и малым объёмным сопротивлением базы. Из отечественных можно предложить КТ3102Е. Включать данный БТ нужно в режиме микротоков (наименьшие шумы получаются при токах <0,1мА и напряжении КЭ порядка 1-2В), правда, при этом ещё нужно обеспечить должное усиление на заданных частотах. Если сигнал узкополосный - выход усилительного каскада лучше всего сделать резонансным, включив параллельный колебательный контур в цепь коллектора.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А я раньше думала, что на каждую степень свободы приходится половинка kT.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Тепловой шум и степень свободы несколько разные вещи. Энергия, приходящаяся на ортогональную компоненту теплового шума - sqrt(2kTRdf).

 

Их хороших скоростных ОУ AD8021 с 2.1 нв шума - один из лучших. Сильно я сомневаюсь, что у Вас внешние шумы меньше этого значения. OP27 и 37, а тем более их аналоги по современным меркам не лезут уже ни в какие ворота. Им все-таки уже по 20 лет.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Тепловой шум и степень свободы несколько разные вещи. Энергия, приходящаяся на ортогональную компоненту теплового шума - sqrt(2kTRdf).

Я думала, что если U^2/R*t=kT, то I^2*L*t =kT тоже. Не так? Не изучала я эту дисциплину надлежащим образом.....

Share this post


Link to post
Share on other sites

[Интересно, как Вы собираетесь получить с помощью УД25 и УД26 Ку=25 на частоте в 6 МГц?

 

 

Да нет, конечно, это значение Ку просто для примера приводилось. Хотя, для УД26 полоса ед. усиления- более 60 МГц. Но, конечно, этого недостаточно, для 6МГц. под эти цели нужны более широкополосные, или даже радиочастотные устройства. Если не нужен при этом низкочастотный участок диапазона, то на шумы 1/f можно внимания не обращать, устройства с малым шумом в в.ч. области не так трудно найти, даже среди ОУ. В чём Вы правы, так это в том, что у них при этом большие входные шумовые токи, что может свести на нет все преимущества по малому напряжению шума. Кстати, мне приходилось делать малошумящий усилитель, правда н.ч., на КП903, он хотя и считается мощным, но за счёт относительно большой крутизны имеет малый шум напряжения при малых вх. токах, и , соответственно, малый токовый шум. Но емкости затвора и стока, конечно, всё значительно усложняют.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот появилось у меня чувство патриотизма!)) хочу попробовать почаще ставить отечественные элементы...И всвязи с этим вопрос есть ли малошумящие советские ОУ? с шумом меньше 1 нВ/(Гц^0.5)

 

Думаю что в виде исключения, в этом случае на патриотизм придется забить)

 

Наверно на дискретах еще чтото можно сделать.

 

Если делаете с временным усилением то - AD604 , он специально для этой цели и сделан. (0.8 микроВ 40 МГц -3Дб)

Его часто используют в ультразвуковых фронтенд .Но он дорогой до чертиков.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Тепловой шум и степень свободы несколько разные вещи. Энергия, приходящаяся на ортогональную компоненту теплового шума - sqrt(2kTRdf).

Я думала, что если U^2/R*t=kT, то I^2*L*t =kT тоже. Не так? Не изучала я эту дисциплину надлежащим образом.....

 

Я ошибся - раз энергия, то без корня - 2kTRdf.

 

Точная формула спектральной плотности белого шума - 4kTR(hf/kT)/(exp(hf/kT)-1), где h - постоянная Планка. Так что из простых соображений не выводится.

Если же рассматривать колебательный контур, то там действительно, тепловые колебаний будут по kT/2 на каждую из двух степеней свободы (решения с sin и cos). Но эти колебания будут присутствовать только на резонансной частоте.

 

604 на частоте 6 Мгц будет иметь коэффициент усиления 3.

Share this post


Link to post
Share on other sites

...Хотя, для УД26 полоса ед. усиления- более 60 МГц. Но, конечно, этого недостаточно, для 6МГц...
По паспорту, вообще-то, F1=20МГц.

Кстати, мне приходилось делать малошумящий усилитель, правда н.ч., на КП903, он хотя и считается мощным, но за счёт относительно большой крутизны имеет малый шум напряжения при малых вх. токах, и , соответственно, малый токовый шум. Но емкости затвора и стока, конечно, всё значительно усложняют.
Полевики при таком импедансе источника ставить не слишком рационально - всё-таки шумы в результате получатся больше, чем на БТ.

Междуэлектродные ёмкости вносят своё вклад и в каскадах на БТ, хотя и в меньшей степени. Всё же, чтобы обеспечить устойчивость и высокий Ку усилителя, особенно резонансного, очень желательно использовать каскодное включение транзисторов.

 

ЗЫ. Шумы напряжения и тока входного каскада всё-таки нельзя считать абсолютно статистически независимыми, поэтому, уровень шума по входу будет всегда немного больше расчётного.

 

 

Точная формула спектральной плотности белого шума - 4kTR(hf/kT)/(exp(hf/kT)-1), где h - постоянная Планка.
Небольшая поправочка: теплового шума. :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

...Хотя, для УД26 полоса ед. усиления- более 60 МГц. Но, конечно, этого недостаточно, для 6МГц...
По паспорту, вообще-то, F1=20МГц.

Кстати, мне приходилось делать малошумящий усилитель, правда н.ч., на КП903, он хотя и считается мощным, но за счёт относительно большой крутизны имеет малый шум напряжения при малых вх. токах, и , соответственно, малый токовый шум. Но емкости затвора и стока, конечно, всё значительно усложняют.
Полевики при таком импедансе источника ставить не слишком рационально - всё-таки шумы в результате получатся больше, чем на БТ.

Междуэлектродные ёмкости вносят своё вклад и в каскадах на БТ, хотя и в меньшей степени. Всё же, чтобы обеспечить устойчивость и высокий Ку усилителя, особенно резонансного, очень желательно использовать каскодное включение транзисторов.

 

ЗЫ. Шумы напряжения и тока входного каскада всё-таки нельзя считать абсолютно статистически независимыми, поэтому, уровень шума по входу будет всегда немного больше расчётного.

 

 

Точная формула спектральной плотности белого шума - 4kTR(hf/kT)/(exp(hf/kT)-1), где h - постоянная Планка.
Небольшая поправочка: теплового шума. :)

 

Да, согласен. Но это давно было, и полевой этот достаточно уникален, особенно для своего времени. Он же к тому же мощный достаточно- я помню, давл ему ток покоя что-то сотни мА, за счёт этого и получал малый собств. шум.И конечно, каскод пришлось делать, даже для НЧ.Хотя усилитель был апериодический.

а вот данные на ОУ:

 

__1101__27.doc__1101__37.doc

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

×
×
  • Create New...