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".

Да нет, на этот транзистор приводятся графики NF для тока коллектора от 10мкА и выше. Для моего случая (импеданс источника 350 Ом) требуемые значения (NF=1...2дб) можно получить при токах коллектора порядка 100мкА. Да вроде особенностей там никаких нет- токовый шум снижается, а сопротивление эмиттера (и резистивный шум) увеличивается. Первое хорошо, второе- не хорошо, но все решается оптимизацией тока коллектора. Единственный проблем, то что у меня Uкэ будет порядка 0.4-1В, но тут видится только некоторое снижение усиления каскада..

А на специальные пары транзисторов для этих целей не смотрели?

Если использовать без согласующего трансформатора, то у биполярного шумы должны быть меньше.
Но если пытаться выжать предельную чувствительность и ставить трансформатор, то имхо полевик даст лучшую чувствительность.

У биполярных без ООС Кни по второй гармонике численно примерно равен входному напряжению в милливольтах.
А у этого полевика прикидочно будет порядка 0.01% по второй гармонике при 1мВ.

Типа MAT12 ? Смотрел, по шумам отличные транзисторы, но живьем нет попробовать. Диф каскад конечно удобнее- подавление помех по питанию будет порядка сотни, и ОС можно сделать без супербольших конденсаторов. С другой стороны, шумы в 1,4 раза больше чем у одиночного транзистора, да и корпус у них жуткий, почему они не делают в SOT23? Ретро-мода?


Трансформатор-монстр получится, чтобы от 2Гц работал

Это чеж КНИ единица выходит?!

Наткнулся на интересную pdf, может пригодится? (взято отсюда http://www.janascard.cz/PDF/Ultra%20low%20...amplifiers.pdf)
 Ultra_low_noise_amplifiers.pdf ( 206.25 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1225

Вам же милливольты нужны вроде...

1мВ = 1%

Сообщение отредактировал alexkok - Oct 22 2010, 17:00

Я так понимаю надо получить определенное индуктивное сопротивление первичной обмотки, скажем равное сопротивлению источника 350Ом на частоте 2Гц. Получается 28Гн. Вторичка будет раз в 5-10 больше. Большая обмотка получится

1%, ясно...это много.


Прикольно! очень в тему статья, спасибо!

Скорее всего уровень шумов в Вашей системе определяется внешними акустическими шумами, а не шумами усилителя и то, что Вы здесь задали этот вопрос говорит лишь о том, имхо, что человек отвечающий за систему, в Вашей конторе "мышей не ловит", или его вообще нет.
А трансформатор приемлемых габаритов для таких частот, если оно действительно надо, делается на суперпермаллое, что-то типа этого
http://www.ec21.com/product-details/Custom...e--3541942.html
Но, имхо, Вам это не нужно и, скорее всего, можно обойтись операционником с малым потреблением.

ledum Вам подсказал как эта проблема решается.

Сообщение отредактировал alexkok - Oct 24 2010, 08:11

Да нет, не совсем так. Геофон работает отлично, по крайней мере звуки он не ловит (если Вы имели ввиду это) и чувствительность у него неплохая. Проблема зимой- почва твердеет и сейсмические колебания практически не передаются (по крайней мере от человека). Сигнал (если он и есть) теряется в собственных шумах усилителя.
Схемка из ежегодника неплохая, но только для КТ3107 (помню их как раз юзали в микротоковом режиме, где они лучше всего работают), для моего sc2240 сгодится чтото из статейки которую любезно предоставил rloc, в понедельник смоделирую и попробую спаять
Кстати а какой уровень насыщения у этих трансов? Как они будут себя вести при наличии достаточно сильного внешнего поля (скажем в 10 раз сильнее поля земли)?

0.7Тл, вероятно придется экранировать.

0.7 Т.Это трудно экранировать. 7 килоэрстед. (или килогаусс. Кому как удобнее.) Улетит экран... вместе с трансформатором.

Посмотрите www.cirrus.com/en/pubs/proDatasheet/CS3001-02_F9.pdf , может устроит игрушка.

Не особо силен в магнитных расчетах, но если в формулу для магнитной индукции B=мю*мю0*H подставить типовые величины мю=100000, Н=40А/м (среднее поле земли), получим B = 4*Пи*10e-7*10e5*40 = 5 Тл. Это внутри пермаллоя. Так что он видимо уже насытится.


У Линеара есть намного лучше - LT6233, но потребление хотелось бы на порядок меньше.

По Вашей логике магнитные экраны не должны работать. Это, однако, не так. И всегда (мало)сигнальные трансформаторы экранируют. Что и Вам придется, если будете их делать.
Если намотать обмотку на тонкий тороид, то такое поле будет везде внутри примерно одинаковое и, действительно, можно насытить сердечник... А в поле Земли... Будет экранирование внутренних частей наружными. Размагничивающий фактор...

Зазор не учёл.


Надо эффективную проницаемость брать, она практически равна единице, а не 100000.