Уважаемые Гуру!
Пожалуйста подскажите!
Есть схема - усилитель сигнала керамического допплеровского ультразвукового датчика. Несущая частота 2МГц.
как улучшить его избирательность или усиление:
1. желательно без ввода доп. каскада на ОУ. Может быть, LC-контур поставить вместо резистора обратной связи, или параллельно ему, или еще какой совет
2. с вводом нового каскада, какой ОУ выбрать порекомендуете

Для начала хотя бы постоянные RC для номиналов на схеме рассчитайте и осмыслите. Можно еще попробовать соотнести параметр GBW (Gain Bandwidth) выбранного ОУ с 2МГц*R2/R1.

ЗЫЖ это азбука, с которой стОит ознакомиться самостоятельно.

Расскажите суть проблемы - что конкретно не устраивает. Какова ёмкость датчика.
Улучшить сигнал\шум можно заменив схему на более сложную. Добавление L не поможет.

R1*C1=100*1n=0.1uS. Слишком велико по сравнению с 2МГц. Следует уменьшить С1 раз в 5?
R2*C2=0.66uS, вроде нормально, чтобы более высокую частоту срезал?
GBW=20MHz << 2MHz*R2/R1=400MHz, отсюда следует, что недостаточно быстрый ОУ взят?
Но на какой заменить тогда, я выбирал ОУ с высокоомными входами для подключения керамики специально.

емкость пластин около 3600пФ
отсюда следует, что R5+R4 должно быть поменьше, чтобы RC было около рабочей частоты (0.5uS) ?
но при этом падает чуствительность. Если действительно R5+R4 уменьшать, тогда смысл того, что взял ОУ с высокоомными входами?

работает. но много шума. надо как-то повысить усиление на рабочей частоте, чтобы остальное отсеить. повышение R2 результата не дает.
что не верно, как доработать, какую схему можно применить, пожалуйста подскажите

Частота среза RC-фильтра 1-го порядка f=1/(2*pi*R*C)
ФВЧ R1 C1 в Вашей схеме режет низы с 1.6 Мгц, а ФНЧ R2 C2 - верхи с 241 кГц. Весьма странный полосовой усилитель.

Из GBW=20MHz следует, что на 2 МГц из ОУ можно выжать Ку<=10.

Вряд ли Вы отделаетесь одним каскадом, даже если возьмете ОУ с GBW=400 MHz.

Приведите структурную схему Вашей коробочки - я пока не понимаю, зачем делать усилитель с Ку=200 @ 2 Мгц.

Xemul спасибо! Еще позвольте спросить!
Схема - узел ультразвукового допплера. Далее после усилителя следует фазовый детектор на МОП-ключах.
Все остальное без проблем нарисовал, и заработало.
А вот с входным каскадом возникли проблемы из-за отсутствия опыта в этой специфической области.
Данную схему взял из книжки Analog Devices Sensor Signal Conditioning. Там она была для эхолота, но частота около 200кГц.
И вот при попытке ее модифицировать для моего случая словил грабли.

Резюмируя, чтобы причесать эту схему:
1. снижаем Ku до 10, т.к. все равно больше ОУ не позволит (кстати, откуда эта формула 2MHz*R2/R1?), ставим R2=1k
2. теперь оставляя С2=33p мы получаем что частота среза ФНЧ R2C2 2.4МГц, как раз.
3. А какой номинал выбрать для R4+R5, этого не понимаю!
Ставя их высокими (100МОм и выше), получается при включении или при касании пластины очень длинный переходной процесс (в насыщение похоже уходит усилитель), как будто заряжается емкость керамики.
А низкими - усиление падает.
Оптимум какой - чтобы (R4+R5)*Cкерамики = рабочая частота, или нет?

Можно ли еще как-то улучшить работу схемы на этом ОУ, не меняя ОУ, и не вводя другого каскада? Или это максимум чего можно добиться?

Если усиления мало - то второй каскад на ОУ побыстрее, инвертирующее включение?

Для 5 мгц делал так - сигнал от пьезопреобразователя на буферный каскад AD811 с ку=1 далее два последовательно AD603
Все по датшитам. Работало отлично. Даже думаю одного AD603 достаточно для пьезокерамики. Управлял с цапа не припомню
какого (тоже AD пит 5в). Вход схемы защищаем диодами если на датчик идет зондирующий высоковольтный сигнал.
Если нужно проще то на AD811 делаем просто усилок с постоянным ку типа инвертирующего (расчет по книжкам)
Как выбрать ку : осцилографом к пластине - измеряем величину сигнала - далее расчитываем ку

При емкости датчика 3600пФ есть смысл попробовать поставить параллельную индуктивность, полосу отрегулируете параллельным резистором.
Правда если датчик уже настроен на 2МГц, то это не поможет.

Сообщение отредактировал alexkok - Aug 5 2009, 01:57

Спасибо большое за идеи.
Maxxxx позвольте спросить.
У вас входной повторитель был на AD811. У него сопротивление входное 1.5МОм.
А если я сделаю повторитель как раз на AD745 который у меня сейчас. Надо ли параллельно пьезопластине ставить резистор?
А то у AD745 входное сопротивление под гигаом, заряд будет на пластинах накапливаться и в насыщение ОУ уводить, верно или нет?

Почему не поможет? Смотря какого типа резонанс датчика...если он на резонансе ведет себя как высокодобротный последовательный контур - то да. Но кварцы, к примеру, встречались и ведущие себя как параллельный контур, насколько помню. Пробовать надо.

Кстати, отчего автор гонится за высоким входным сопротивлением? На такой частоте и при такой емкости ему любой ОУ годится, было бы усиление на нужной частоте...



Редко когда не ставят, рассчитывая на утечку датчика и огромное входное сопротивление ОУ.
но это нужно только на самых низких частолтах - а так отчего не поставить - не помешает...

Резистор надо ставить обязательно.Есть у пьезокерамики неприятная особенность-при мех воздействии на пластинах накапливается заряд.После вкл пластины в схему она убивает всё полупроводниковое.
У кварца всегда 2 резонанса,причем рядом расположенных.

Да, вот с накапливанием заряда я и столкнулся, когда пробовал без резисторов. Повезло еще что не сильно стукнул, поэтому ничего не выбило.
Получается, что высокоомный ОУ нафик не нужен , т.к. его шунтирует все равно этот резистор который в параллель к пластине.
Из каких соображений номинал этого резистора выбирать, вот какой вопрос.

Евгений Германович - то что 2 резонанса из этого что следует? Шунтить индуктивностью? Если да, то как ее рассчитать?

Из каких соображений Вы делаете усилитель с Ку=100? Не проще ли будет усилить сигнал до требуемого уровня после фазового детектора?
Полезно будет снять АЧХ датчика в полосе от десятков кГц до 3-5 Мгц, чтобы понять куда приходятся его резонансы и каким образом можно/нужно обрезать полосу.
Возможно, интересней будет усилитель в виде интегратора тока.

2 МГц - Ваша рабочая/верхняя частота fв, R2/R1 - Ку на этой частоте. fв * Ку < GBW (точнее, для любой частоты в рабочей полосе должно выполняться f * Kу(f) < GBW)

Задача плохо решается для датчика с такими параметрами и при такой рабочей частоте, поэтому и предложил подумать в сторону интегратора тока (с ним, правда, другие напряги вылезают).

Вряд ли. имхо, стОит сначала развязаться от выходного сопротивления датчика, а потом уже усиливать.

У Вашего датчика вообще может не быть резонансов в непосредственной близости от рабочей частоты. Чтобы не гадать, снимите его АЧХ.

Попробуйте инверитрующий усилитель тока на высокочастотном ОУ с полевыми транзисторами (аналог совкового 544уд2), чтобы не маяться с наводками и емкостью кабеля. Как первый каскадик. R1 - несколько мегаом.

Сообщение отредактировал АНТОН КОЗЛОВ - Aug 5 2009, 15:20

Xemul здраствуйте!

Чем лучше усиливать сигнал после детектора, чем до? Рабочие частоты ниже, только поэтому?
После детектора у меня диф. сигнал идет, 2 симметричные схемы. Придется в 2 раза больше ОУшек ставить

пластины заказные, под 2МГц заказывались каждая. Включены в параллель (емкость я суммарную указывал). Каждая пластина, при подаче на нее синусоиды с генератора через резистор имеет резонансы около 2МГц, резко возрастает амплитуда (+-50кГц).

Антон - с интегратором придется ставить ключ для сброса заряда накопившегося на пластине?

Может, лучше первый каскад просто повторитель, чтобы развязаться от сопротивления датчика, а второй каскад уже усиление. Лучше будет, чем сразу на нем в 10 раз усиливать?