...Появилась такая проблема. Имеется источник сигнала с хитрым реактивным внутренним сопротивлением(завтра буду примерно мерить...) требуется в готовую схему вставить предварительный каскад согласованный с этим источником(индуктивный датчик с входной цепью) по шумам...и тут дилемма -на чём строить, какую схему выбрать...Вариант каскодный дифференциальный каскад с полевыми транзисторами на входе...или не каскодный на полевых транзисторах, или на биполярных или просто два транзистора общий эмиттер...Понятно что основные идеи это режим малых токов, низкое питание...собственно изменением тока коллекторов(или стоков) и планируется согласовать каскад с цепью входной...Наверное для проверке придётся несколько схем развести.....усиление хочется получить около 40(хотя бы 10) полоса 3...5МГц действующее значение шума на входе каскада <=1мкв...что подскажите?

Пока импеданс датчика не измерен, говорить о конкретной реализации усилителя нет смысла.

Вообще-то указанная полоса предполагает низкое активную составляющую импеданса источника сигнала. Вычисленное по известной формуле Eш.скв.=sqrt(4kTR*(2МГц)) значение ЭДС шума для комнатной температуры и R=1000 Ом составляет уже 5,7 мкВ.Соответственно, плотность-4нВ/sqrt(Гц).
О режимах: И для усилителя на БТ и для усилителя на ПТ собственная ЭДС шума, приведенная ко входу, уменьшается с ростом тока покоя. Но для биполярного усилителя при этом растет и входной ток шума.Для полевого такой проблемы нет. Но у полевого собственная ЭДС шума больше на порядок, чем у биполярного...Так что действительно, всё зависит от импеданса источника, тем более, что вх. ток шума именно на нем создает дополнительное напряжение шума на входе.

модуль от частоты(Омы/ Мгц) получился такой

А активную составляющую можно измерить в этой полосе? Или хотя бы оценить по виду кривой? Для этого нужна эквивалентная схема датчика.

Чё-то я запутался! Я мерил сопротивление так: Выход это обмотка трансформатора.. брал эту обмотку, вставлял последовательно с ней резистор 20 Ом, параллельно всему этому генератор и резистор 50 Ом...менял частоту и записывал размахи сигналов и сдвиг по времени...далее пересчитывал время в радианы...Дальше считал двумя способами...
первый
U2-выход с резистора, U1-вход на сисьтему, R=20 Ом
R*U1/(R+Z) = U2 беру модуль и предполагаю, что |Z| много больше R, тогда R*|U1|/|Z|=|U2| откуда нарисовался график наверху
второй способ
R*U1/(R+Z) = U2 --> R/(R+Z)=(|U2|/|U1|)*e^(j*fi) где fi это сдвиг фазы u2 относительно u1
из этого нахожу Z=(R-R*(|U2|/|U1|)*e^(j*fi))/((|U2|/|U1|)*e^(j*fi)) и модуль этого уже рисуется такой (см рис) ...раз десять перевпроверял ничё не понимаю.....первый вариант более вероятен так как выход цепи входной это параллельный контур...а во втором варианте последовательный получился

всё, вроде распутался...второй вариант как минимум с большой погрешностью так как R<<|Z| и оперирую отношением R/R+Z выразить точно Z нельзя...короче первый вариант даже с эмуляцией в OrCade совпал....
toStanislav:
Тут идея такая есть: Индуктивность датчика до трансформатора 4мкГн, что по модулю на, например, 3МГц 75 Ом. Коэффициент трансформации равен 1/3 и можно предположить что сопротивление датчика пересчитывается трансформатором на выход в (3^2)*75= 675 Ом и эту цифру подтверждает первый график, и если активное сопротивление датчика у меня 4 Ома, то на выход, надо полагать, оно пересчитается в 32 Ома...и наверное это максимальное значение активной составляющей на выходе

Беда в том, что в интересующей Вас полосе сидит резонанс; из-за этого оптимизация параметров усилителя по минимуму шумов усложняется. Кроме того, не совсем понятно, что именно Вас интересует: интегральное шумовое напряжение на выходе усилителя, или важно выдержать минимально допустимый к-т шума на любой частоте интересующего диапазона (спектр шума при таком импедансе датчика равномерным в интересующей полосе точно не будет), или заданное отношение сигнал/шум на любой частоте диапазона, или что-нибудь иное.
Для ответа на эти вопросы неплохо бы выяснить, каков тип источника сигнала (это я к тому, что если связь источника с датчиком сильная, то приведённый импеданс источника также должен учитываться), каково штатное сопротивление нагрузки датчика, каков тип принимаемого сигнала, каков к-т передачи датчика, и вообще, есле это не секрет, опишите задачу подробнее, т.к., по моему мнению, она сложнее, чем кажется на первый взгляд: здесь нужно учесть массу параметров (всё разрешимо, тем не менее).
ЗЫ. И ещё. Нет ли доступа к хорошему измерителю импеданса? Это решило бы половину проблем.

Не, не секрет...Значит требуется конкретно минимизировать действующее значение шума на выходе усилителя или сигнал шум для частоты 4МГц. Сигнал на датчике появляется из-за ультрозвуковой волны, которая деформирует поверхность металла в поле постоянного магнита(эквивалентно рамки в магнитном поле) на поверхности металла, вследствии этого, возникают вихревые токи, поля которых пронизывают катушку(датчик) и наводят в ней эдс по закону фарадея....Сама звуковая волна формируется также этой же катушкой(катушка создаёт вихревые токи - т.е. движение электронов и при наличии постоянной магнитной индукции на них действует сила Лоренца, которая стремится расширить или сузить(в зависимости от направления электронов по, или против часовой стрелки) замкнутые области с токами) для схемотехники наверное можно заменить датчик и металл трансформатором, где первичная обмотка имеет очень малую индуктивность и связь между обмотками тоже слабая... Схема от датчика до входного каскада на рисунке.....Сигнал импульсный....т.е. усилитель принимает всплески ультразвука, когда очередное отражение доходит до поверхности металла...при больших зазорах между металлом и датчиком, около 3мм(т.е. коэффициент связи ещё больше падает) качество детектирования зависит от шумов; отклики все в шумах.. и собственно по-этому и требуется уменьшить средний уровень шума усилителя

Измеритель RLC есть, но он на частотах работает 120Гц 1кГц 10кГц и 100кГц

В схеме не хватает индуктивности рассеяния, или коэфф. связи, если связб слабая, но судя по измеренным значениям импеданса,она не столь слабая, так как в противном случае резонанс не был бы выражен столь ярко.

Ага. Это уже гораздо легче. Только уж определитесь, что именно нужно: минимизировать шум на выходе, или максимизировать отношение С/Ш на выходе. Это несколько разные задачи.
Понятно. Тогда, как мне кажется, при измерении импеданса Вы допустили ошибку: датчик нужно было поднести к железяке, и мерять в реальных условиях работы, потому, как среда тоже вносит свой вклад в суммарный импеданс датчика. Отражением звука в случае измерения можно пренебречь.

Если собираетесь работать с такими датчиками "всерьёз и надолго", измеритель импеданса придётся приобрести или сделать самому - без качественно измеренных параметров оптимизировать усилитель не получится. Как сделать - другой вопрос, но, думается, это не такая уж сложная задача, как кажется на первый взгляд.

ЗЫ. А транс связан с датчиком конструктивно? Или без него можно?

Designer56:

Ну, да.. и сопротивлений обмоток нету и ёмкости паразитные обмоток не рисовал....Катушками L4 L5 L6 я просто нарисовал трансформатор...реальный трансформатор в схеме. Чем ближе коэффицент связи к 1, тем лучше поэтому полагаю его равным 0.95...
Stanislav:
.... минимизировать шум мне надо при заданном усилении, поэтому ИМХО задачи близкие...но для точности.. - надо повысить сигнал/шум...
Во время измерений, датчик стоял на металле...
нет, не связан....но в дальнейшем предполагается гальваническая развязка усилителя, поэтому трансформатор желателен.

Тогда схема замещения не полная- надо учесть потери от вихревых токов, наводимых токами обмотки L3 на железку

Designer56: Не, вы меня просто не поняли...это не схема замещения датчика с металлом на трансформатор. Это просто реальная входная цепь вместе с датчиком(датчик - катушка слево на схеме)...т.е . если рисовать схему замещения , то надо к этому датчику пририсовать ещё связанную с ним индуктивность, и я имел введу её когда говорил про слабую связь....

Простите за перерыв, времени маловато...
Сначала позволю себе немного критики: кондёры C2 и C3 на схеме, по-моему, слишком малы (если, конечно, датчик у Вас не резонансный). На частоте 4 МГц только они будуть давать примерно 160 Ом модуля импеданса ещё до транса, и почти 1,5 кОм - после него, что значительно ухудшит отношение С/Ш для усилителя на биполярных транзисторах. Резонанс на 1-м графике, скорее всего, попал в полосу сигнала именно из-за этих ёмкостей. Попробуйте обойтись совсем без них (замкнув), или увеличьте хотя бы раз в 20-30.
Далее, конструкции транса нужно уделить особое внимание, т.к. он в значительной степени будет определять отношение С/Ш. Если делаете его самостоятельно, опишите конструкцию; возможно, надо будет что-то изменить. Навскидку: маловата индуктивность обмоток, надо бы увеличить раза в 2-3.
Должен сказать, что при таком импедансе источника повышающий транс, скорее всего, улучшит отношение С/Ш в системе датчик-усилитель.
"Левые" 4 диода, по-моему, стоит убрать. Лучше заземлить среднюю точку первичной обмотки транса.

Положим более верной оценку импеданса из поста №4 (хотя непонятно, как он получился таким низким - из-за одних емкостей в 500пФ оно должно быть значительно выше; придётся измерить его более тщательно). По всей видимости, для достижения наилучшего отношения С/Ш во входном каскаде лучше всего применить БТ (во всяком случае, на ПТ получить шумы заметно меньшие вряд ли получится). Они должны быть малошумящими и высокочастотными (такие, например, как КТ3102, могут не подойти - не слишком велик к-т передачи тока на рабочей частоте, лучше поискать что-нибудь более ВЧ-овое).
Конструкция датчика подразумевает дифф. включение транзисторов. При этом ток через его плечи придётся ограничить сотнями мкА, если хотите получить низкие токовые шумы входов. Добиться нужной полосы пропускания усилка при таких токах можно только путём каскодного (ОЭ-ОБ) включения плеч ДУ, а в нагрузке могут быть применены элементы частотной коррекции (например, последовательные RL-цепи). Дальше можно ставить практически любой ДУ с нужной полосой пропускания.
Для достижения наилучшего отношения С/Ш следует применить недифференциальный каскад усиления ОЭ-ОБ, если это приемлемо.