[Alexashka 0]

Назрела необходимость сделать МШУ с малым потреблением. Перебрав все известные ОУ и не удовлетворившись результатом решил попробовать на входе малошумящий биполярный транзистор.

Сейчас в железе собран каскад на одном транзисторе по схеме 1.

На схеме только первый каскад усиления, дальше идет остальная часть усилителя и фильтр НЧ, ограничивающий полосу пропускания в 350Гц.

Работает отлично, шумы 2,8нВ/sqrt(Гц) приведен.ко входу при токе коллектора 260мкА (практически это потребление всей схемы).

Для сравнения в схеме с OPA378 (20нВ/sqrt(Гц)) на выходе интегральный шум в 5 раз больше при соизмеримом токе потребления.

Скорей всего этот вариант схемы не пойдет -нелинейные искажения да и температурная стабильность будет проблемой. Сразу походу вопрос- можно ли получить тут КНИ меньше 0,1% если применить только локальную ОС (в эмиттере). Усиление транзистора нужно сохранить максимальным, чтобы не нахватать шумов по цепям питания и в последующих каскадах.

 

На второй схеме усилитель с ОУ в обратной связи.

В модели работает не хуже первого варианта, но емкость в 2200мк смущает. Хотелось бы от нее както избавиться, но обрезать НЧ нужно не выше 2Гц. Подскажите, какие еще схемотехнические решения тут можно применить?

ЗЫ. Референс на Х107 чтобы задавать уровень напряжения на коллекторе (и ток коллектора), Х108 призван генерировать "чистое" питание для первого каскада, поскольку шумы питания в данном варианте будут подавляться только в Ку транзистора раз, т.е цепь питания весьма критична к "чистоте".

[HardJoker 12]

Назрела необходимость сделать МШУ с малым потреблением. Перебрав все известные ОУ и не удовлетворившись результатом решил попробовать на входе малошумящий биполярный транзистор.

 

Работает отлично, шумы 2,8нВ/sqrt(Гц) приведен.ко входу при токе коллектора 260мкА (практически это потребление всей схемы).

 

А как насчет AD604 - 0.80 nV/√Hz, 3.0 pA/√Hz? Вообще тема low noise в операционниках разработана достаточно мощно. Если не нравится AD, можно посмотреть на Burr-Brown (теперь Texas Instr.)

 

Для построения мшу нужны характеристики Fш от Iэ и качественные пассивные компоненты. Да, использовать в мшу в/омные резисторы в принципе не годится. Лучше пойти на дополнительные затраты на двуполярный источник питания, если требуется обеспечить экономичность каскада.

 

Если двигаться дальше в сторону экзотики, можно попробовать реализовать входной каскад на нескольких параллельных транзисторах и помнить о необходимости согласования по шумам с источником сигнала. Ключевое слово - трансформатор.

[yrbis 0]

AD604

у ad604 нижняя граница полосы пропускания зависит от разделительного конденсатора, для герц это тысячи мкФ если не милли

 

укажите полосу, коэффицент усиления может ещё чего-нибудь) а так на вскидку транзисторный каскад обладает плохой термостабилизацией, в резистор 430к ток практически не пойдёт, т.к. при, допустим, бета транзистора = 300, входное сопротивление равно 300*Re = 300*10=3k, т.е. R503 можно из схемы выкинуть.

Ещё параметры источника нужны, конкретно импеданс

[Гость TSerg]

>можно попробовать реализовать входной каскад на нескольких параллельных транзисторах

 

+1

[yrbis 0]

 

ещё 0.8 вольта там не будет при 260 мкА, 3 - 260мкА*Rk = 0.4 В, при этом на базе должно быть больше чем 0.6, т.е напряжение базы больше коллектора, транзистор на грани или в начале насыщения

[HardJoker 12]

у ad604 нижняя граница полосы пропускания зависит от разделительного конденсатора, для герц это тысячи мкФ если не милли

 

А воспользоваться поиском компонентов по параметрам нельзя? Крайне вероятно, что среди всего разнообразия low noise и ultralow noise все-таки найдется экземпляр, работающий в желаемой полосе от dc до 20kHz.

 

Что касается AD604, смотри Data Sheet Rev F, Page 22 of 32, Figure 52. TGC Circuit for Medical Ultrasound Application

 

[firstvald 24]

Мне кажется, надо существенно увеличивать резистор в цепи эмиттера. И коэффициент усиления этого каскада делать порядка десятки. Резистор увеличивать , по крайней мере, до 0.026/260мка=100 Ом, а то он сейчас роли не играет и усиление не определяет.

[Alexashka 0]

ещё 0.8 вольта там не будет при 260 мкА, 3 - 260мкА*Rk = 0.4 В, при этом на базе должно быть больше чем 0.6, т.е напряжение базы больше коллектора, транзистор на грани или в начале насыщения

Виноват, ток указал из моделирования, а напряжение- реально измеренное. Т.е в реальной плате ток коллектора =220мкА, но полного совпадения с расчетной величиной тут бы и не получилось учитывая всего 10 Ом в цепи эмиттера :)

Если поставить в эмиттер 1кОм для стабилизации раб.точки, нужно его блокировать емкостью тоже порядка 2200мкФ.

Не хочу электролит ставить, хотя возможно придется.

Полоса пропускания всего усилителя 2...350Гц, усиление порядка 5тыс. Но в первом каскаде нужно получить Ку от 50 до 100, тогда требования по шумам к остальной части будут уже не критичны.

 

А как насчет AD604 - 0.80 nV/√Hz, 3.0 pA/√Hz? Вообще тема low noise в операционниках разработана достаточно мощно. Если не нравится AD, можно посмотреть на Burr-Brown (теперь Texas Instr.)

Не пойдет, я рассчитываю сделать потребление порядка 200-300мкА, 1000мкА максимум!

А так то да, хорошие по шумам операционники есть, но все жрут.

[yrbis 0]

В схеме без термостабилизации ток расти будет

 

[Alexashka 0]

Для построения мшу нужны характеристики Fш от Iэ и качественные пассивные компоненты. Да, использовать в мшу в/омные резисторы в принципе не годится. Лучше пойти на дополнительные затраты на двуполярный источник питания, если требуется обеспечить экономичность каскада.

 

Если двигаться дальше в сторону экзотики, можно попробовать реализовать входной каскад на нескольких параллельных транзисторах и помнить о необходимости согласования по шумам с источником сигнала. Ключевое слово - трансформатор.

Да вроде подобрал неплохой транзистор, по шумам можно будет думаю еще улучшить, когда все спаяю на одной плате и помещю в экран, сейчас наводок еще много лезет. Но даже то, что удалось получить меня вполне устраивает, нужно теперь придумать как снизить КНИ и обеспечить полосу пропускания от 2Гц.

По моделированию КНИ с транзистором с ООС только по постоянному току дает от 0,05 до 0,2%, что вобщемто уже многовато. С ОУ в обратной связи снижается на 1-2 порядка. Вопрос собственно по схемотехнике связки BJT+OPAMP, может кто подскажет конкретную литературу? (построение ОС, оптимизация шумов, выбор компонентов и т.д)

[ledum 0]

Гляньте в Радиоежегоднике за 1986год статью Н.Сухова. С нынешними ОпАми можно попробовать сотворить что-то однополярное.

[Alexashka 0]

Гляньте в Радиоежегоднике за 1986год статью Н.Сухова. С нынешними ОпАми можно попробовать сотворить что-то однополярное.

Транзистор похоже в микротоковом режиме?...да связь по эмиттеру чутка попроще получается :) Но тут похоже от 20Гц и выше, а от 2Гц будут те же 2200мк в цепи ОС.

Зер гут! хорошая статейка, кратенько и по существу :)

[HardJoker 12]

Не пойдет, я рассчитываю сделать потребление порядка 200-300мкА, 1000мкА максимум!

А так то да, хорошие по шумам операционники есть, но все жрут.

 

Тут может быть неучтенная засада. Суть в том, что работа транзисторов в микрорежиме имеет существенные особенности и отличается от обычного случая с рабочими токами на уровне единиц мА и выше. Основные h-параметры, Fш и т.п. будут иметь другие значения, отличные от указанных в качестве справочных. Подробно можно посмотреть в книжке Игумнов, Д.В.; Николаевский, И.Ф.: "Транзисторы в микрорежиме".

[alexkok 0]

Да вроде подобрал неплохой транзистор, по шумам можно будет думаю еще улучшить, когда все спаяю на одной плате и помещю в экран, сейчас наводок еще много лезет. Но даже то, что удалось получить меня вполне устраивает, нужно теперь придумать как снизить КНИ и обеспечить полосу пропускания от 2Гц.

Имхо есть смысл попробовать FXJ598

По моделированию КНИ с транзистором с ООС только по постоянному току дает от 0,05 до 0,2%, что вобщемто уже многовато. С ОУ в обратной связи снижается на 1-2 порядка. Вопрос собственно по схемотехнике связки BJT+OPAMP, может кто подскажет конкретную литературу? (построение ОС, оптимизация шумов, выбор компонентов и т.д)

Кни при каком уровне входного сигнала?

[Alexashka 0]

Имхо есть смысл попробовать FXJ598

 

Кни при каком уровне входного сигнала?

Источник сигнала- геофон, низкоимпедансная катушка (около 350Ом), поэтому я както сразу сориентировался на биполярник, полевики отбросил, Вы думаете стоит попробовать на полевичке?

Самый максимум 1мВ, вообще возможно что он пойдет как дополнительный предусилитель -будет включаться когда уровень сигнала будет опускаться до значений порядка микровольта. Но если милливольт позволит пропускать, тогда вообще отлично.