[zzzzzzzz 0]

На таких ОУ нормального результата гарантированно не получится. :( На дискретных БТ или даже ОУ с БТ на входе результат будет гораздо лучше.

Это почему, интересно?

Насколько известно мне, самые малощумящие рекордсмены как раз ОУ с ПТ на входах. За счет того, что ток канала удален от поверности вглубь кристалла. А входной ток - только ток утечки обратносмещенного перехода. У БП всегда есть ток базы, и, соответственно, токовый шум.

К тому же, моё предложение массово подтверждается практикой таких усилителей. Можно и даташитами "помахать"....

 

Есть еще одна мысль - использовать ОУ с ПТ на входах, охлаждаемые элементами Пельтье. Шум этих ОУ хорошо "вымораживается", как известно.

Можно получать рекордно низкие шумы, недостижимые другими способами вообще. Спросите астрономов, они врать не станут.. :-)

[deemon 0]

Я утверждаю, что Ваши схемные предложения по МШУ для микрофона никуда не годны. Вы согласны с этим или нет?

 

А я считаю , что ГОДНЫ . Смотрите пост номер 3 .

 

 

Насчёт "согласования сопротивлений" - ерунда. Транс нужен, чтобы поднять напряжение источника, только и всего.

 

"Поднимать напряжение" , как вы предлагаете - имеет смысл до тех пор , пока импеданс вторичной обмотки транса не станет сравним с входным импедансом усилительного каскада . Это верно и для усиления мощности , и для минимизации шума , хотя критерии согласования для этих случаев и несколько отличаются ......

Поэтому вместо "поднятия напряжения" трансформатором иногда можно ПОНИЗИТЬ входной импеданс усилителя , чтобы добиться того же эффекта .... вот только для такого источника сигнала , как лента микрофона - трудновато будет создать адекватный входной каскад :) .

Изменено 25 октября, 2007 пользователем Alexandr

[Stanislav 0]

Это почему, интересно?

Насколько известно мне, самые малощумящие рекордсмены как раз ОУ с ПТ на входах. За счет того, что ток канала удален от поверности вглубь кристалла. А входной ток - только ток утечки обратносмещенного перехода. У БП всегда есть ток базы, и, соответственно, токовый шум.

Всё это верно, и я с этим не спорю.

Загвоздка в том, что токовые шумы для данного вида источника (обратите внимание на его импеданс) будут играть ничтожно малую роль по сравнению с шумами каналов ПТ, стоящими во входном каскаде ОУ . Главную роль будут иметь шумы напряжения входа усилителя, а даже у самых лучших оперов с ПТ на входе я не встречал шумы меньше ~5-7 нВ/sqrt(Гц). Автору же нужно максимум 0,3 нВ/sqrt(Гц).

Справедливости ради, нужно сказать, что довольно низкий уровень шумов напряжения можно достичь и на ПТ с p-n переходом, но при этом нужно брать относительно мощный транзистор (или несколько в параллель - я на КП302 так делал) и пропускать через них большой ток, чтобы уменьшить шумы активного сопротивления канала, чего в ОУ не делается.

 

...К тому же, моё предложение массово подтверждается практикой таких усилителей. Можно и даташитами "помахать"....

Это было бы полезно. Предлагайте варианты. :)

 

Есть еще одна мысль - использовать ОУ с ПТ на входах, охлаждаемые элементами Пельтье. Шум этих ОУ хорошо "вымораживается", как известно.

Можно получать рекордно низкие шумы, недостижимые другими способами вообще. Спросите астрономов, они врать не станут.. :-)

Конструкция начинает остро пахнуть жидким азотом. :)

Хотя, даже в этом случае на ОУ вряд ли можно достичь хорошего результата. А вот на дискретных ПТ - можно.

 

...Ерунда - это то , что вы пишете :) "Поднимать напряжение" , как вы предлагаете - имеет смысл до тех пор , пока импеданс вторичной обмотки транса не станет сравним с входным импедансом усилительного каскада .

Поднимать напряжение нужно, пока шумы (в данном случае, тепловые) источника не сравняются с шумами первого каскада усилителя, приведёнными к его входу (речь идёт о шумах напряжения; токовые пока оставим).

Разумеется, если его импеданс после транса станет много больше входного импеданса усилка, дальнейшего выигрыша мы не получим. Но никаким "согласованием" здесь и не пахнет.

Изменено 25 октября, 2007 пользователем Alexandr

[deemon 0]

ТОКОВЫЕ шумы будут играть главную роль , когда вы повысите напряжение с помощью трансформатора .

 

Stanislav, опять же , ОБОСНУЙТЕ неприменимость каскада с ОБ для усиления сигнала ленточного микрофона ! Хватит уже необоснованных утверждений .

Изменено 25 октября, 2007 пользователем Alexandr

[SIA 0]

Опять же , ОБОСНУЙТЕ неприменимость каскада с ОБ для усиления сигнала ленточного микрофона ! Хватит уже необоснованных утверждений .

ОБ, кстати, действительно не очень выгодно, хотя в теории они отличаются мало. ОЭ лучше по шуму за счет меньшего вклада шума цепей задания режима, т.к. эмиттер можно заземлить, а шунтирующий источник сигнала резистор в базовой цепи может быть на порядки больше, чем в эмиттере. Соответственно его токовым шумом можно будет пренебречь.

[Stanislav 0]

ТОКОВЫЕ шумы будут играть главную роль , когда вы повысите напряжение с помощью трансформатора .

Бред.

Например, я сделал каскад на ПТ с шумом напряжения 1нв/Гц, шумом тока 1пА/Гц и входным сопротивлением 1ГОм. :)

По-Вашему, нужно мотать транс с соотношением витков 1:45000( ), чтобы достичь "согласования импедансов" при 0,5 Ом источнике.

При этом шумы тока, приведённые ко входу, составят аж 4мкВ/Гц.

Я же утверждаю, что для оптимального согласования по шумам нужен транс с соотношением витков порядка 1:10. :) Значительное увеличение этого соотношения приведёт только к ухудшению отношения С/Ш.

Все эти соображения в полной мере относятся и к усилителю со входным каскадом на БТ, только там для Вас всё будет гораздо хуже.

 

...Опять же , ОБОСНУЙТЕ неприменимость каскада с ОБ для усиления сигнала ленточного микрофона ! Хватит уже необоснованных утверждений .

Не имея возможности что-либо доказать Вам логически, предлагаю воспользоваться моделятором. Я делаю схему с ОЭ, или каскод, а затем сравниваем по шумам со схемой приведённой Вами. Ток питания схемы считаем ограниченным, например, 5 мА. Идёт?

Изменено 25 октября, 2007 пользователем Alexandr

[SIA 0]

Например, я сделал каскад на ПТ с шумом напряжения 1нв/Гц, шумом тока 1пА/Гц и входным сопротивлением 1ГОм. :)

По-Вашему, нужно мотать транс с соотношением витков 1:45000( ), чтобы достичь "согласования импедансов" при 0,5 Ом источнике.

При этом шумы тока, приведённые ко входу, составят аж 4мкВ/Гц.

Я же утверждаю, что для оптимального согласования по шумам нужен транс с соотношением витков порядка 1:10. :) Значительное увеличение этого соотношения приведёт только к ухудшению отношения С/Ш.

Все эти соображения в полной мере относятся и к усилителю со входным каскадом на БТ, только там для Вас всё будет гораздо хуже.

 

Не имея возможности что-либо доказать Вам логически, предлагаю воспользоваться моделятором. Я делаю схему с ОЭ, или каскод, а затем сравниваем по шумам со схемой приведённой Вами. Ток питания схемы считаем ограниченным, например, 5 мА. Идёт?

1 нв/1 пА (Гц^0.5) - характерно именно для биполярного входа. LT1115, например.

Оптимальное Rг при этом около 1 кОм, для согласования с 0.5 Ома потребуется трансформатор 1:45.

Приведенная Демоном схема имеет ЭДС шума до 1.41 раза больше ЭДС шума одиночного ОЭ при том же суммарном токе, и бОльший токовый шум из-за прямого (а не ослабленного в h21э раз) влияния источников питания/шума нагрузки.

 

Всё это верно, и я с этим не спорю.

Загвоздка в том, что токовые шумы для данного вида источника (обратите внимание на его импеданс) будут играть ничтожно малую роль по сравнению с шумами каналов ПТ, стоящими во входном каскаде ОУ . Главную роль будут иметь шумы напряжения входа усилителя, а даже у самых лучших оперов с ПТ на входе я не встречал шумы меньше ~5-7 нВ/sqrt(Гц). Автору же нужно максимум 0,3 нВ/sqrt(Гц).

Справедливости ради, нужно сказать, что довольно низкий уровень шумов напряжения можно достичь и на ПТ с p-n переходом, но при этом нужно брать относительно мощный транзистор (или несколько в параллель - я на КП302 так делал) и пропускать через них большой ток, чтобы уменьшить шумы активного сопротивления канала, чего в ОУ не делается.

Есть достаточно малошумящие полевые ОУ, коэффициент шума (но не абсолютная величина эдс шума) у них действительно ниже, чем у биполярных, однако достигается он у полевых ОУ при большем Rг, т.е. сложнее трансформатор. При ограниченном коэффициенте трансформации выгоднее (в том числе по току потребления) биполярный.

AD745 - 2.8...3 нВ/Гц^0.5

Изменено 25 октября, 2007 пользователем Alexandr

[zzzzzzzz 0]

Ну, например, неплохой есть AD795, JFET. Токовый шум 600fA/sq(Hz). Шум напряжения, конечно, не такой хороший, 9нВ. Но это вопрос, действительно, схемы включения. Я то имел в виду обойтись без трансформатора. Все входы практически на "земле". Практика показывает, что, чаще всего, разнообразные наводки на цепи смещения и обратные связи играют даже большую роль, чем параметры самого ОУ. Значение правильной схемы включения возрастает для слабых сигналов.

Так, например, 10 Ом сопротивления по входам уже сами будут давать 4 нВ/sq(Hz) примерно.

 

Поковырял AD, хорошие у них ОУ (биполяры) появились, кстати.

AD8099, например. Меньше 1нВ/sq(Hz). Пишут, что освоили для этого новый супер-пупер КНС техпроцесс с "плавающими" в окисле транзисторами и контактами к базе поликремнием. Супер!

А и LT есть тоже неплохие LT1028.

 

Правда, доверия у меня лично к заявлениям AD в последнее время поубавилось, приходилось сталкиваться с явным надувательством - пишут одно, а на практике существенно хуже. Но здесь эту тему развивать не хочется.

 

А что если параллелить не транзисторы, а ОУ? Конечно, придется точно выставлять усиление каждого. Но здесь действительно можно приблизиться к корню из N оперюков по выходному шуму. 4 ОУ - шуму в 2 раза меньше...

[Designer56 0]

Про шум вопрос очень коварный. Попробую разобраться. Эквивалентный акустический шум, обусловленный усилителем приемлимый - 18 дБ, хороший - 15дБ, отличный - 11 и ниже. 18дБ для микрофона чувствительностью 12 мВ/Па составляет 1.6мкВ (приведенный ко входу), а для этого микрофона с чувствительностью 0.3 мкВ/Па около 0.04 мкВ - 18 дБ (ну это получить не проблема, но хочется большего), 0.017 мкВ - для 11дБ(вот это интересно!), ну и 0.028 мкВ для 15 дБ.

Обратите внимание, что это именно акустический шум- т.е. отсчитывается он от порога слышимости человеческого уха. Это означает, что микрофон с шумом +18 дБ (именно плюс) создает шум, эквивалентный акустическому на 18 дБ выше порога слышимости. Отношение сигнал/шум у такого микрофона (и его усилителя) нужно считать, исходя из его чувтвительности, и оно получается не маленькое.

 

Попробуем прикинуть параметры трансформатора, исходя из ТЗ автора поста. Итак:

1. источник сигнала - только активное сопротивление R=0.2-0.5 Ом.

2. выходной сигнал 0.1-0.3 мВ

3. напряжение питания - фантомное 48В

4. отношение сигнал шум максимально возможное

5. диапозон раб. частот 20 - 20кГц

6. коэффиент усиления 40 дБ (100 раз) - идеально, 30дБ - допустимо.

7. сопротивление нагрузки - от 2 кОм до ХХ

 

Определяем минимальную индуктивность первички, исходя из Тау=L/R=1/2*pi*fн=7,95мсек. При Rвых=0.5 Ом, Lмин=3,98 мГн.

Берем кольцо К20*12*6 из материала М10000НМ1. Коэфф. индуктивности AL=4730 нГн на вит. в квадрате. Минимальное количество витков первички при этом получается 29, берем для ровного счета 30. Вторичку делаем 300. Имеем: Напряжение на выходе возрастает до 1-3 мВ, выходное сопротивление увеличивается в 100 раз и становится равным 50 Ом. Параметры- вполне приемлемые для усиления любым МШУ на биполярных транзисторах (даже 1 транзисторе). Намотать такой транс- нет проблем. Можно даже увеличить коэфф. трансформации раза в 2-3, при этом выходное сопротивление увеличивается только до величины 200-450 Ом, что опять-таки позволяет обрабатывать сигнал биполярным МШУ. Если же взять сердечник из аморфного металла, например К20*12*6 из материала 5БДСР тип Т, у которого минимальное значение проницаемости в 5 раз выше, то минимальное количество витков первички получается 13 (округленно). При этом чисто конструктивно можно сделать коэфф. трансформации, например 50, что дасть увеличение выходного напряжения до 5-15 мВ и выходного сопротивления до 500 -1250 Ом. Даже в этом случае можно применять биполярный МШУ в режиме микротоков для биполярного транзистора. Хотя, появляется альернатива со стороны ПТ с п-н переходом.

[deemon 0]

ОБ, кстати, действительно не очень выгодно, хотя в теории они отличаются мало. ОЭ лучше по шуму за счет меньшего вклада шума цепей задания режима, т.к. эмиттер можно заземлить, а шунтирующий источник сигнала резистор в базовой цепи может быть на порядки больше, чем в эмиттере. Соответственно его токовым шумом можно будет пренебречь.

 

А если в эмиттерной цепи вообще НЕТ резистора - например , как в комплементарном варианте ? Базы же у нас по переменному току заземлены , для токовых шумов цепей смещения можно предусмотреть шунт в виде ещё двух электролитов приличной ёмкости , это не проблема .

 

1 нв/1 пА (Гц^0.5) - характерно именно для биполярного входа. LT1115, например.

Оптимальное Rг при этом около 1 кОм, для согласования с 0.5 Ома потребуется трансформатор 1:45.

Приведенная Демоном схема имеет ЭДС шума до 1.41 раза больше ЭДС шума одиночного ОЭ при том же суммарном токе, и бОльший токовый шум из-за прямого (а не ослабленного в h21э раз) влияния источников питания/шума нагрузки.

 

ИМХО , ЭДС шума будет как раз меньше , чем у одиночного каскада при том же токе , так как 2 транзистора у меня включены параллельно по сигналу и последовательно по питанию . При увеличении тока и запараллеливании большего числа транзисторов на входе - ситуация ИМХО будет только улучшаться .

[Designer56 0]

ИМХО , ЭДС шума будет как раз меньше , чем у одиночного каскада при том же токе , так как 2 транзистора у меня включены параллельно по сигналу и последовательно по питанию . При увеличении тока и запараллеливании большего числа транзисторов на входе - ситуация ИМХО будет только улучшаться .

ЭДС шума не уменьшается- она увеличивается пропорционально корень кв. из N включенных параллельно транзисторов (или ОУ). Сигнал при этом увеличивается в N раз. Отсюда выигрыш- в корень из N раз. Зато шумовой вх. ток увеличивается так же в корень из N раз, поэтому, если вых. импеданс источника достаточно велик, можно и не выиграть от паралельного включения приборов, например, БТ, а даже проиграть по шумам. Это, в данном случае, относится больше к случаю применения трансформатора.

[deemon 0]

ЭДС шума не уменьшается- она увеличивается пропорционально корень кв. из N включенных параллельно транзисторов (или ОУ). Сигнал при этом увеличивается в N раз. Отсюда выигрыш- в корень из N раз. Зато шумовой вх. ток увеличивается так же в корень из N раз, поэтому, если вых. импеданс источника достаточно велик, можно и не выиграть от паралельного включения приборов, например, БТ, а даже проиграть по шумам. Это, в данном случае, относится больше к случаю применения трансформатора.

 

А в случае неприменения трансформатора - до какого количества будет выгодно параллелить транзисторы ? В схеме с ОБ - ИМХО будет выгодно параллелить до тех пор , пока сопротивление входа не станет , опять-таки , сравнимо с сопротивлением ленты микрофона . Или же вариант - не параллелить , а применять мощные транзисторы с низким сопротивлением эмиттера .......

[Alexandr 0]

Тему почистил от флейма. Уважаемые форумчане прошу не отвлекаться от темы топика. Необоснованную критику и ответы из серии "бред", "глупость", "почитайте книги" будут расценены как флуд и удалены по п. 2.В правил. Особо злостные нарушители получат предупреждения. Надеюсь на продолжение конструктивного диалога.

[deemon 0]

Вообще , тут забавно другое . Делая высококачественный бестрансформаторный усилитель , мы можем получить такие его габариты , которые превзойдут габариты трансформатора , от которого мы хотим избавиться :) В результате шумы получим больше , да ещё и в потреблении сильно проиграем - ибо после транса нам будет достаточно одного хорошего ОУ , который кушает не так уж и много ............ в общем проигрыш по всем параметрам :(

[Designer56 0]

Или же вариант - не параллелить , а применять мощные транзисторы с низким сопротивлением эмиттера .......

Мы где- то уже обсуждали подобное решение- я даже схему приводил- лет 20 назад делал такую. только на мощном ПТ с п-н переходом.

Вообще , тут забавно другое . Делая высококачественный бестрансформаторный усилитель , мы можем получить такие его габариты , которые превзойдут габариты трансформатора , от которого мы хотим избавиться В результате шумы получим больше , да ещё и в потреблении сильно проиграем - ибо после транса нам будет достаточно одного хорошего ОУ , который кушает не так уж и много ............ в общем проигрыш по всем параметрам

Совершенно верно. Именно это я и хотел сказать.