На чём собрать малошумящий усилитель?, полоса 2МГц....шум <1мкВ Опции

[yrbis]

...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?

[Stanislav]

...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...

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

[Designer56]

...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?

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.

[yrbis]

модуль от частоты(Омы/ Мгц) получился такой

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

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

[yrbis]

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

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yrbis]

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

[Stanislav]

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.

[yrbis]

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

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Designer56]

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.

[Stanislav]

Не, не секрет...Значит требуется конкретно минимизировать действующее значение шума на выходе усилителя или сигнал шум для частоты 4МГц.

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.

...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.

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.

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

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?

[yrbis]

Designer56:

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.

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:

Только уж определитесь, что именно нужно: минимизировать шум на выходе, или максимизировать отношение С/Ш на выходе. Это несколько разные задачи.

.... минимизировать шум мне надо при заданном усилении, поэтому ИМХО задачи близкие...но для точности.. - надо повысить сигнал/шум...

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.

Во время измерений, датчик стоял на металле...

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

нет, не связан....но в дальнейшем предполагается гальваническая развязка усилителя, поэтому трансформатор желателен.

[Designer56]

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

[yrbis]

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....

[Stanislav]

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.

[Designer56]

Stanislav , есть вариант решения- мы его с вами как-то немного обсуждали уже. Использовать согласующий тр-р с максимальным коэфф. трансформации, с последующим усилением устройством на малошумящих ПТ, малый ток шума которых позволит обеспечить отношение сигнал/шум. попробую восстановить свой старый проект- как раз подобная схема. В остальном согласен с Вами.

[Stanislav]

Stanislav , есть вариант решения- мы его с вами как-то немного обсуждали уже. Использовать согласующий тр-р с максимальным коэфф. трансформации, с последующим усилением устройством на малошумящих ПТ, малый ток шума которых позволит обеспечить отношение сигнал/шум. попробую восстановить свой старый проект- как раз подобная схема...

Было бы интересно посмотреть.
Только здесь засада возможна: и так уже резонансы в рабочей полосе видны, а если делать на бОльший к-т трансформации, рискуем получить очень неравномерную АФХ в интересующей полосе сигнала.
Хотя, попробовать, наверное, стОит...

[yrbis]

...спасибо за консультации
Stanislav:

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.

Входная цепь настраивалась для максимально красивой ачх(полоса, неравномерность) и максимального коэффицента передачи. Трансы мотали с интервалом виток) и можно сказать что это оптимальный вариант...ачх строится на сближении двух резонансов с минимальным подавлением каждого....

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.

Первичная обмотка без отвода сделана из соображений симметрии, т.е. чтоб лучше вычетался синфазный сигнал с витой пары, которой датчик подсоединяется к ёмкостям(1метр )

Транс мы мотаем на чашке из карбонильного железа мр100 Сб12а и это единственный пока известный нам материал с низкой магнитострикцией...на ферритах пермолои...на всём пробовали и железо карбонильное самый лучший вариант(на других сердечниках после зондирующего сигнала, даже ограниченного диодами до 1.5-2 вольт , звенящая борода микросекунд под 20)...мотаем одинарным проводом первичную и двойным вторичную, без прокладок каких - либо

Вот...на биполярных транзисторах (брал bfp182) пока что токо в 1.5 раза лучше чем с ОУ....на полевых в 2 раза(ОЭ и ОИ для теста) так что наверное вариант Designer56 очень даже подойдёт....хочу свой дифкаскад поставить на каждый отвод катушки...4 транзистора вместо 2х должны шум ещё в 1.4 раза уменьшить

[yrbis]

Stanislav:

Для достижения наилучшего отношения С/Ш следует применить недифференциальный каскад усиления ОЭ-ОБ, если это приемлемо.

Ещё раз спасибо за ответы. Я не совсем понял, почему не дифкаскад лучше чем диф по шумам, т.е. раз у меня получается меньше шумов на ПТ мне логичней использовать 4 общих истока, чем два дифкаскада на ПТ? а про каскодное включение щас попробую....

[Designer56]

Stanislav:

Для достижения наилучшего отношения С/Ш следует применить недифференциальный каскад усиления ОЭ-ОБ, если это приемлемо.

Ещё раз спасибо за ответы. Я не совсем понял, почему не дифкаскад лучше чем диф по шумам, т.е. раз у меня получается меньше шумов на ПТ мне логичней использовать 4 общих истока, чем два дифкаскада на ПТ? а про каскодное включение щас попробую....

В дифкакскаде шумы отдельных транзисторов складываются по теореме Пифагора- т.е. в sqrt(2) раз больше шума отдельного траензистора. Макс. коэффициент трансформации ограничивается конструктивными вещами- межобмоточными емкостями, габаритами, индуктивностью рассеяния.

[yrbis]

В дифкакскаде шумы отдельных транзисторов складываются по теореме Пифагора- т.е. в sqrt(2) раз больше шума отдельного траензистора. Макс. коэффициент трансформации ограничивается конструктивными вещами- межобмоточными емкостями, габаритами, индуктивностью рассеяния.

Ну собственно про шумы и вопрос...т.е. Если взять дифкаскад и два отдельных общих истока для обоих случаев усиление растёт в 2 раза а шумы в корень из двух, но Stanislav утверждает, что лучше будет использовать не дифкаскад, вот я и спрашиваю в чём разница....
А трансформатор собственно так и мотался...при расчёте входной цепи оперировал ёмкостью параллельной выходу и эта ёмкость полностью паразитная...т.е. взято минимум число витков на входе и максимум на выходе

[Designer56]

В дифкакскаде шумы отдельных транзисторов складываются по теореме Пифагора- т.е. в sqrt(2) раз больше шума отдельного траензистора. Макс. коэффициент трансформации ограничивается конструктивными вещами- межобмоточными емкостями, габаритами, индуктивностью рассеяния.

Ну собственно про шумы и вопрос...т.е. Если взять дифкаскад и два отдельных общих истока для обоих случаев усиление растёт в 2 раза а шумы в корень из двух, но Stanislav утверждает, что лучше будет использовать не дифкаскад, вот я и спрашиваю в чём разница....
А трансформатор собственно так и мотался...при расчёте входной цепи оперировал ёмкостью параллельной выходу и эта ёмкость полностью паразитная...т.е. взято минимум число витков на входе и максимум на выходе

Нет,Stanislav прав.У вас выходная обмотка расщеплена на 2 части-т.е напряжение на каждой полуоюмотке равно половине общего. Если взять всю вых. обмотку и подключить её к простому усилителю, то выигрыш по шумам по сравнению с диф, каскадом будет в sqrt(2) раз по сравнеию с диф. каскадом.

[yrbis]

ааа, точно...., понял!))) ..значит буду пытаться без средней точки на выходе обойтись

[yrbis]

...я тут посчитал... и с отводом спорный вопрос. Потомучто, когда я землю не отвод, а один конец обмотки и подаю на один усилитель вместо двух, то я ещё и выходное сопротивление моей цепи входной увеличиваю.....а значит увеличиваю шум обусловленный шумовым источником тока. Получается что если у транзистора есть источник шума по напряжению - Еш и по току Iш то шум(всмысле спектральная плотность по напряжению) для двух усилителей и заземлённого отвода..(диф. вариант) будет sqr(2Eш*Еш+Iш*Iш*Z*Z/2), а без отвода у транса и для одного усилителя будет sqr(Eш*Еш+Iш*Iш*Z*Z)..где Z/2 - модуль сопротивления половины обмотки....т.е. шум напряжения уменьшается, а тока растёт....далее конечно можно сказать, что токовый шум ПТ маленький, и следует ожидать выйгрыш, но я это для точности щас замерю...

[Designer56]

...я тут посчитал... и с отводом спорный вопрос. Потомучто, когда я землю не отвод, а один конец обмотки и подаю на один усилитель вместо двух, то я ещё и выходное сопротивление моей цепи входной увеличиваю.....а значит увеличиваю шум обусловленный шумовым источником тока. Получается что если у транзистора есть источник шума по напряжению - Еш и по току Iш то шум(всмысле спектральная плотность по напряжению) для двух усилителей и заземлённого отвода..(диф. вариант) будет sqr(2Eш*Еш+Iш*Iш*Z*Z/2), а без отвода у транса и для одного усилителя будет sqr(Eш*Еш+Iш*Iш*Z*Z)..где Z/2 - модуль сопротивления половины обмотки....т.е. шум напряжения уменьшается, а тока растёт....далее конечно можно сказать, что токовый шум ПТ маленький, и следует ожидать выйгрыш, но я это для точности щас замерю...

Именно...Всё дело в том, что усилитель- есть устройство, увеличивающее мощность сигнала, а трансформатор этого не умеет.Хотя увеличивает напряжение на выходе.Поэтому приходится использовать актвное устройство.Вам нужно почитать поподробнее о проектировании малошумящих устройств.

[yrbis]

Вам нужно почитать поподробнее о проектировании малошумящих устройств.

Это точно, может подскажите чего-нибудь?
...я тут померил и у меня получается, что шум обусловленный током одного транзистора(2sk316 ) даёт вклад в 4 раза больший чем шумовое напряжение! мерил так...выставлял нужное усиление смотрел размах шумовой полоски на осциллографе, затем коротил входы (затворы на землю) и смотрел на изменение этой полоски... она в 2 раза уже стала при закороченном входе...т.е. либо по формулам получается что плотности Eш и Iш*Z отличаются в 4 раза не в пользу Еш либо сама цепь входная шумит как паровоз активными составляющими.....
....Что более вероятно?

[yrbis]

Собственно, если положить что токовый шум у полевого транзистора на 2 порядка меньше шума напряжения, то вполне сходится так как у меня сопротивление всплеск имеет под 600 Ом

[Designer56]

Вам нужно почитать поподробнее о проектировании малошумящих устройств.

Это точно, может подскажите чего-нибудь?
...я тут померил и у меня получается, что шум обусловленный током одного транзистора(2sk316 ) даёт вклад в 4 раза больший чем шумовое напряжение! мерил так...выставлял нужное усиление смотрел размах шумовой полоски на осциллографе, затем коротил входы (затворы на землю) и смотрел на изменение этой полоски... она в 2 раза уже стала при закороченном входе...т.е. либо по формулам получается что плотности Eш и Iш*Z отличаются в 4 раза не в пользу Еш либо сама цепь входная шумит как паровоз активными составляющими.....
....Что более вероятно?

Начните с П.Хоровиц, У.Хилл " Искуство схемотехники" Во втором издании есть пространная глава на эту тему.
Измерение шумового тока полевого транзистора- весьма сложная задача из-за его малости.Требуется подключать последовательно с затвором резистор очень большого номинала- десятки мегом и более.Он сам по себе при нормальной температуре шумит гораздо сильнее, чем от протекающего через него шумового тока.У вас, похоже, именно этот случай.( прибольшой нужде в измнерении шумового тока резистор помещают в сильный холод)

[yrbis]

...Да вроде читал я эти книги, когда студентом был...ну видать плохо......
Собственно вопрос чем мне сможет помочь каскодная схема?...в моём варианте включение общей базы или общего затвора в цепь стока...

[Designer56]

...Да вроде читал я эти книги, когда студентом был...ну видать плохо......
Собственно вопрос чем мне сможет помочь каскодная схема?...в моём варианте включение общей базы или общего затвора в цепь стока...

Каскодняя схема минимизирует емкость Миллера- базо- коллекторную или сток-затворную.В обычной схеме общий эмиттер или общий исток эта емкость увеличивается в коэфф. усиления схемы раз. И, соответственно, создает проблемы- особенно, если источник сигнала- трансформатор.

[Designer56]

Stanislav , есть вариант решения- мы его с вами как-то немного обсуждали уже. Использовать согласующий тр-р с максимальным коэфф. трансформации, с последующим усилением устройством на малошумящих ПТ, малый ток шума которых позволит обеспечить отношение сигнал/шум. попробую восстановить свой старый проект- как раз подобная схема...

Было бы интересно посмотреть.
Только здесь засада возможна: и так уже резонансы в рабочей полосе видны, а если делать на бОльший к-т трансформации, рискуем получить очень неравномерную АФХ в интересующей полосе сигнала.
Хотя, попробовать, наверное, стОит...

to Stanislav'
Я все- таки восстановил этот усилитель- хотя пришлось порыться в старых бумагах изрядно и создать модель 2П903А. Оркада не было тогда,сами понимаете...Все расчеты были на тетрадных листках.Правда, что-то у меня 600кб не хочет брать, пришлось убрать .dat- файл

Прикрепленные файлы

 LowNoiseAmp.rar ( 39.34 килобайт ) Кол-во скачиваний: 246

 

[yrbis]

...Извеняюсь за возможно глупый вопрос..., но как это работает? )) общий эмиттер на Q13 имеет входное сопротивление h21 помножить на то что в эмиттере, а там кз на высоких частотах, а вроде отношение этого сопротивление к R1+R16 даст один из множителей усиления...

[Designer56]

...Извеняюсь за возможно глупый вопрос..., но как это работает? )) общий эмиттер на Q13 имеет входное сопротивление h21 помножить на то что в эмиттере, а там кз на высоких частотах, а вроде отношение этого сопротивление к R1+R16 даст один из множителей усиления...

Там не совсем к.з. по постоянному току, в эмиттере Q13- имеет место динамическое сопротивление стабилитрона- я использовал в оригинале 2С139, это 60 Ом. по переменному- шунтируется конденсатором C2. Усиление этого каскада по переменному току расчитывается как крутизна (при 10 мА тока покоя) помноженная на R15. Т.е. (10мА/25мВ)*680Ом=272. Общее усиление равно 1+ (R7/(R1+R16))=69,8, или 36,88 dB- для случая бесконечного петлевого усиления и без учета влияния резистора R17. в реальности- на 0,5 dB меньше. Вы запускали схему в Оркаде? Там все видно, обратите внимание- ток покроя транзистора VT1 около 100мА! За счет этого и уменьшается ЭДС шума.
ОУ используется для стабилизации режима по пост. току.Взгляните на х-ки 2П903.Я думаю, для вашего случая полезно будет ещё включить после усилителя полосовой фильтр Бесселя 2-го порядка- тогда н.ч. в.ч шумы будут меньше влиять на общее отношение С/Ш.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yrbis]

не, пока пробовал только анализировать,... для себя подчеркнул задание режима транзистора VT1...(про конкретный ток сток-исток и напряжение сток-исток заданное стабилитроном) интересно что ток там конкретно задаётся Q3 и непонятно во что превращается нагрузочная характеристика каскодного каскада..и собственно я про него и говорил т.е для транзисторов VT1 и Q9 усиление равно нагрузка делить на R1+R16, а нагрузкой является входное сопротивление ОЭ на Q13, а там шунт на ВЧ вот это-то и непонятно мне...
Я тут придумал вот что (прик.файл)...номиналы условные, но ток я задавал около 4мА всего, на практике получался оптимальный вариант...(причём, сначала я спаял просто каскодный каскад с повторителем ...и так же максимум сигнал/шум был при 4мА)...соответственно на рисунке только одно плечо, второе такое же заводится на неинвертирующий вход....Получил сигнал/шум в два раза лучший чем был на ОУ...потом посчитал и получается что без транса , но с БП в моём варианте лучше...и действительно на одном каскаде на биполярных транзисторах BFP182, без транса, получилось так же как на 2х полевых 2sk316 с трансом...причём транзистор высокочастотный и при низких токах коллектора(получилось 300мкА) h21 падает токо до ~200МГц которых мне хватает чтоб собрать усилитель с нужной полосой и поэтому каскодный вариант тоже выбросил..(ёмкость коллектор база настолько маленькая, что даже при умножении на скажем 15(коэффицент усиления каскада) такой каскад не портит частотки цепи входной)....вообщем пришёл к параллельному включению каскадов на БП и без трансформатора...

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Designer56]

не, пока пробовал только анализировать,... для себя подчеркнул задание режима транзистора VT1...(про конкретный ток сток-исток и напряжение сток-исток заданное стабилитроном) интересно что ток там конкретно задаётся Q3 и непонятно во что превращается нагрузочная характеристика каскодного каскада..и собственно я про него и говорил т.е для транзисторов VT1 и Q9 усиление равно нагрузка делить на R1+R16, а нагрузкой является входное сопротивление ОЭ на Q13, а там шунт на ВЧ вот это-то и непонятно мне...
Я тут придумал вот что (прик.файл)...номиналы условные, но ток я задавал около 4мА всего, на практике получался оптимальный вариант...(причём, сначала я спаял просто каскодный каскад с повторителем ...и так же максимум сигнал/шум был при 4мА)...соответственно на рисунке только одно плечо, второе такое же заводится на неинвертирующий вход....Получил сигнал/шум в два раза лучший чем был на ОУ...потом посчитал и получается что без транса , но с БП в моём варианте лучше...и действительно на одном каскаде на биполярных транзисторах BFP182, без транса, получилось так же как на 2х полевых 2sk316 с трансом...причём транзистор высокочастотный и при низких токах коллектора(получилось 300мкА) h21 падает токо до ~200МГц которых мне хватает чтоб собрать усилитель с нужной полосой и поэтому каскодный вариант тоже выбросил..(ёмкость коллектор база настолько маленькая, что даже при умножении на скажем 15(коэффицент усиления каскада) такой каскад не портит частотки цепи входной)....вообщем пришёл к параллельному включению каскадов на БП и без трансформатора...

Шунт по переменному в эмиттере Q13 затем, чтобы увеличить петлевое усиление по переменному току, и таким образом обеспечить большую точность и меньший КНИ- усилитель проектировался изначально как усилитель переменного тока.Все-таки вам нужно поподробнее изучить вопросы с шумами.Обратите внимание на картинки- Eш меньше 1нв на частотах более 10 кГц- как раз ваш случай.Это потому, что транзистор имеет большую крутизну-Е шума (плотность) обратно пропорциональна корню кв. крутизны.И ещё- на картинке шумы для Iс= 10ма, а крутизна ПТ растет пропорционально корню кв. от тока стока. По картинке- при Iс= 10ма крутизна ~40 мА/В, а при Iс= 100ма крутизна уже 100 мА/В. Т.е. можно ожидать уменьшение Еш в sqrt(100/40)=1.58 раз, а по мощности шума выигрыш получается в 2,5раза.Но ПТ при этом имеет ничтожный ток шума, в отличии от БТ. Т.е может работать от высокоомного источника сигнала. В этом и состоит идея схемы: Увеличить напряжение на входе за счет тр-ра ( в моем случае- это было в 30раз), при этом импеданс источника сигнала увеличится в (Ктр)^2 раз (в моем случае-в 900 раз)- но вклад от шумового тока не возрастет, в силу его малости для ПТ. БТ же при увеличении тока покоя даст и увеличение шумового тока.
Режим ПТ в схеме задается источником тока Q3, который является нагрузкрй первого каскада.Ток ПТ "подстраивается" под это значение за счет глубокой ОС по пост. току ч/з ОУ. С учетом базовых токов Q13,Q14,Q9,естественно.Да, хочу добавить: усилитель разрабатывался как измерительный для звукового диапазона частот, хотя его полоса по уровню -3 dB -более 20 МГц. В случае ВЧ применения следует зашунтировать С1, С2 ВЧ керамикой 0,1 мкФ.

Для того, чтобы Ваша схема работала, необходимо, чтобы напряжение отсечки VT3,VT5 было больше, чем напряжение отсечки VT2,VT4

[yrbis]

Но ПТ при этом имеет ничтожный ток шума, в отличии от БТ. Т.е может работать от высокоомного источника сигнала...

это всё понятно...., но токо нельзя сделать мне трансформатор и получить ощутимый коэффицент передачи, и по расчётам и на практике... вот есть у нас система которая полосу 600кГц-1.5МГц имеет вот там да получилось, а тут никак...и дело просто в настройки входной цепи на нужную полосу...т.е. требования к полосе(не только к ширине но и положению по частотам) однозначно определяют все параметры входной цепи и транса в частности, поэтому от транса и отказались.... кстати ПТ без транса тоже попробую...

[Stanislav]

...Да вроде читал я эти книги, когда студентом был...ну видать плохо......
Собственно вопрос чем мне сможет помочь каскодная схема?...в моём варианте включение общей базы или общего затвора в цепь стока...

Каскодняя схема минимизирует емкость Миллера- базо- коллекторную или сток-затворную.В обычной схеме общий эмиттер или общий исток эта емкость увеличивается в коэфф. усиления схемы раз. И, соответственно, создает проблемы- особенно, если источник сигнала- трансформатор.

Всё верно. А если цепь резонансная, может получиться очень даже неплохой генератор.
Во всяком случае, паразитных резонансов избежать не удастся.
Ещё одно преимущество каскодной схемы - очень высокое выходное сопротивление, позволяющее получить большое усиление и улучшенную линейность.

to Stanislav'
Я все- таки восстановил этот усилитель- хотя пришлось порыться в старых бумагах изрядно и создать модель 2П903А. Оркада не было тогда,сами понимаете...Все расчеты были на тетрадных листках.Правда, что-то у меня 600кб не хочет брать, пришлось убрать .dat- файл

Простите, к стыду своему, должен признаться, что Оркада у меня и сейчас нет. Не могли бы Вы схемку выложить картинкой, как yrbis? В формате .gif, тогда она совсем немного займёт.
Впрочем, сейчас попробую всё-таки установить Оркад...

[Designer56]

[quote name='Stanislav' date='Feb 12 2007, 20:48' post='209837']
[/quote]Простите, к стыду своему, должен признаться, что Оркада у меня и сейчас нет. Не могли бы Вы схемку выложить картинкой, как yrbis? В формате .gif, тогда она совсем немного займёт.
Впрочем, сейчас попробую всё-таки установить Оркад...
[/quote]

Сейчас попробую отправить


Кстати, вх. суммарная емкость на ч-те 3 МГц не более 3 пФ

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Designer56]

Что-то у меня в gif ACDSEE закодировал погано, пришлось в jpg

[Stanislav]

Сейчас попробую отправить.

Ага, спасибо.
Насколько я понял, это усилитель НЧ с низким уровнем шума, для этого выбрана рабочая точка с большой крутизной характеристики.
Ток через входной полевик аж 120 мА... Схема будет жрать около двух ватт.
У Вас усилитель НЧ, с ОС по выходному напряжению и постоянному току. Схема хорошая, я бы, может, поправил только чуть-чуть.
Для данного приложения, мне кажется, схему поддержания выходного потенциала на ОУ можно убрать (хотя, и не факт - разброс параметров полевиков большой).
Далее, можно ИТ на Q3 заменить дросселем (или колебательным контуром) с небольшим последовательным резистором. При этом можно будет снизить напряжение питания. После него я бы всё-таки поставил повторитель на n-p-n, дабы не снижать усиление в 1-м каскаде, а уже за ним каскады с ОЭ + ОК. Возможно, и там каскод применить придётся.
В общем, попробовать, наверное, стОит...
Эта схема, наверное, наилучшее отношение С/Ш даст всё-таки с повышающим трансом. Особенно если ток через ПТ уменьшить.
Кстати, присмотрелся к графикам - выигрыш после 50-60 мА уже незначительный, и эту величину, по-видимому, можно взять в качестве верхней границы тока первого каскада.

ЗЫ.Кстати, можно обойтись и однополярным питанием...

2 yrbis
Поповоду схемы из поста 34.
1. Полевики включать параллельно не нужно - они и так "толстые". Уменьшения шумов можно достичь, просто увеличив ток первого каскада. Резистор R18 при этом придётся уменьшить, и последовательно с ним включить дроссель.
2. Вместо "верхнего" ПТ практичнее применить БТ.
3. Кондёр C11 лучше убрать, R19 уменьшить раза в 2-3, коллектор Q15-заземлить, а выход брать с коллектора Q16, через кондёр..

[Stanislav]

...Да, хочу добавить: усилитель разрабатывался как измерительный для звукового диапазона частот, хотя его полоса по уровню -3 dB -более 20 МГц...

Для шумовых характеристик играет роль только полоса пропускания с разомкнутой ОС (точнее, полоса пропускания 1-го каскада). Если в рабочей полосе будет уже заметный спад усиления, то и шумы заметно возрастут.

[Designer56]

Устройство предназначалось для работы в тестере шумов квантования цифровых каналов связи.Т.е всего того, что остается после вырезания тестового сигнала полосовым фильтром. У фильтра вых. сопротивление-600 Ом, и спользовался стандартный. А это ожидалось не более - 65 dB. Далее, всё это фильтровалось эллиптическим полосовым ф. 9 пор. Активные фильтры такого порядка сами изрядно шумят.Поэтому до фильтрации сигнал следовало усилить. Потом, просто хотелось проверить свою мысль, к тому же, хотелось сделать МШУ для магнитной головки заодно- я тогда баловался аудиотехникой.

[Stanislav]

Устройство предназначалось для работы в тестере шумов квантования цифровых каналов связи.Т.е всего того, что остается после вырезания тестового сигнала полосовым фильтром. У фильтра вых. сопротивление-600 Ом, и спользовался стандартный. А это ожидалось не более - 65 dB. Далее, всё это фильтровалось эллиптическим полосовым ф. 9 пор. Активные фильтры такого порядка сами изрядно шумят.Поэтому до фильтрации сигнал следовало усилить. Потом, просто хотелось проверить свою мысль, к тому же, хотелось сделать МШУ для магнитной головки заодно- я тогда баловался аудиотехникой.

Мы на КП302 делали... Там таких героических шумов, как у Вас, всё-таки не нужно...

[Designer56]

...Да, хочу добавить: усилитель разрабатывался как измерительный для звукового диапазона частот, хотя его полоса по уровню -3 dB -более 20 МГц...

Для шумовых характеристик играет роль только полоса пропускания с разомкнутой ОС (точнее, полоса пропускания 1-го каскада). Если в рабочей полосе будет уже заметный спад усиления, то и шумы заметно возрастут.

Да, поэтому я и не стремился нагружать первый каскад на высокое входное, а так же по причине возможной потери устойчивости- источник тока пришлось сделать на тр-ре средней мощности, у него проходная емкость приличная, всё равно пришлось бы корректировать

Мы на КП302 делали... Там таких уж героических шумов, как у Вас, всё-таки не нужно...

Есть ещё лучшая штука из маломощных- 2П333, но его в Ташкенте делали...сейчас не знаю, доступен ли он. Его аналог- 2N4393

[Stanislav]

...Да, хочу добавить: усилитель разрабатывался как измерительный для звукового диапазона частот, хотя его полоса по уровню -3 dB -более 20 МГц...

Для шумовых характеристик играет роль только полоса пропускания с разомкнутой ОС (точнее, полоса пропускания 1-го каскада). Если в рабочей полосе будет уже заметный спад усиления, то и шумы заметно возрастут.

Да, поэтому я и не стремился нагружать первый каскад на высокое входное, а так же по причине возможной потери устойчивости- источник тока пришлось сделать на тр-ре средней мощности, у него проходная емкость приличная, всё равно пришлось бы корректировать.

Простите, но здесь, по-моему, методологическая (или идеологическая? ) ошибка.
Для обеспечения минимума шумов входной каскад должен иметь максимально возможное усиление, при желательном сохранении широкой полосы (поэтому, каскод - хорошее решение). Лучше уж сделать коррекцию - тогда шумы будут меньше.
К слову, один из "рекордных" малошумящих оперов начала 90-х AD797 имел только один каскад усиления напряжения, но какой! Его к-т усиления на малом сигнале при большом сопротивлении нагрузки доходил до примерно до 100 000 000.
Коррекцию же была оставлена на милость потребителя (в зависимости от глубины ООС).

На мой взгляд, сопротивление нагрузки входного каскОда малошумящего усилителя должно выбираться максимально возможным, для обеспечения максимально возможного его усиления. Но ИТ в качестве нагрузки для требований yrbis-а я бы не стал рекомендовать - только лишних шумов наловить можно. Лучше индуктивность, или резонансный контур с большим характеристическим сопротивлением и небольшой добротностью.

Мы на КП302 делали... Там таких уж героических шумов, как у Вас, всё-таки не нужно...

Есть ещё лучшая штука из маломощных- 2П333, но его в Ташкенте делали...сейчас не знаю, доступен ли он. Его аналог- 2N4393

Такой не знаю даже. 20 лет назад для радиолюбителей был точно недоступен.

[НЕХ]

cm.BF862

[Designer56]

[quote name='Stanislav' date='Feb 13 2007, 02:06' post='210001']
quote]Для шумовых характеристик играет роль только полоса пропускания с разомкнутой ОС (точнее, полоса пропускания 1-го каскада). Если в рабочей полосе будет уже заметный спад усиления, то и шумы заметно возрастут.
[/quote]Да, поэтому я и не стремился нагружать первый каскад на высокое входное, а так же по причине возможной потери устойчивости- источник тока пришлось сделать на тр-ре средней мощности, у него проходная емкость приличная, всё равно пришлось бы корректировать.[/quote]Простите, но здесь, по-моему, методологическая (или идеологическая? ) ошибка.
Для обеспечения минимума шумов входной каскад должен иметь максимально возможное усиление, при желательном сохранении широкой полосы (поэтому, каскод - хорошее решение). Лучше уж сделать коррекцию - тогда шумы будут меньше.
К слову, один из "рекордных" малошумящих оперов начала 90-х AD797 имел только один каскад усиления напряжения, но какой! Его к-т усиления на малом сигнале при большом сопротивлении нагрузки доходил до примерно до 100 000 000.
Коррекцию же была оставлена на милость потребителя (в зависимости от глубины ООС).

В принципе, достаточно, чтобы шумы следующих за первым каскадов не вносили существенный вклад в общий шум- т.е. усиление входного должно быть достаточным для того, чтобы приведенное ко входу напряжение шума вх. каскада, помноженное на его Ку было существенно большим, чем напряжение шумов всех остальных каскадов. С учетом того, что они складываются по теореме Пифагора, естественно.

[/quote]

[Stanislav]

В принципе, достаточно, чтобы шумы следующих за первым каскадов не вносили существенный вклад в общий шум- т.е. усиление входного должно быть достаточным для того, чтобы приведенное ко входу напряжение шума вх. каскада, помноженное на его Ку было существенно большим, чем напряжение шумов всех остальных каскадов. С учетом того, что они складываются по теореме Пифагора, естественно.

Согласен. Однако, оптимальное отношение С/Ш в широкополосном усилителе всё же достигается при максимизации усиления первого каскада, с дальнейшей коррекцией (если она нужна, конечно).

[yrbis]

cm.BF862

спасибо, токо 2sk316 такой же...
кстати может кому прегодится...BFP740, AT-31033, вот тут интересно

[Designer56]

В принципе, достаточно, чтобы шумы следующих за первым каскадов не вносили существенный вклад в общий шум- т.е. усиление входного должно быть достаточным для того, чтобы приведенное ко входу напряжение шума вх. каскада, помноженное на его Ку было существенно большим, чем напряжение шумов всех остальных каскадов. С учетом того, что они складываются по теореме Пифагора, естественно.

Согласен. Однако, оптимальное отношение С/Ш в широкополосном усилителе всё же достигается при максимизации усиления первого каскада, с дальнейшей коррекцией (если она нужна, конечно).

Я привел эту схему "как она была сделана"- с тетрадных листков. попробовал смоделировать её с учетом Ваших предложений- взгляните. частотные х-ки даны для двух вариантов.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

Я привел эту схему "как она была сделана"- с тетрадных листков. попробовал смоделировать её с учетом Ваших предложений- взгляните. частотные х-ки даны для двух вариантов.

Простите, но Вы меня не совсем правильно поняли.
Я говорил о полосе и к-те усиления с разомкнутой ОС (точнее, о к-те усиления 1-го каскада с разомкнутой ОС). В "моём" варианте он будет выше, а шумы на НЧ - меньше.
Кстати, а какое примерно вых. сопротивление ИТ в нагрузке? Может, попробовать уменьшить ток через каскад раза в 2 для его увеличения?

[Designer56]

[quote name='Stanislav' date='Feb 14 2007, 21:10' post='210980']
[/quote]Простите, но Вы меня не совсем правильно поняли.
Я говорил о полосе и к-те усиления с разомкнутой ОС (точнее, о к-те усиления 1-го каскада с разомкнутой ОС). В "моём" варианте он будет выше, а шумы на НЧ - меньше.
Кстати, а какое примерно вых. сопротивление ИТ в нагрузке? Может, попробовать уменьшить ток через каскад раза в 2 для его увеличения?
[/quote]
Разумеется,в этом вы правы. Навскидку сопротивление ИТ килоом 50. я хотел получить макс. возможную крутизну ПТ для минимизации шумов напряжения- отсюда и ток. Кстсти, и усиление вх. куаскажа при этом увеличивается.

[Stanislav]

Разумеется,в этом вы правы. Навскидку сопротивление ИТ килоом 50. я хотел получить макс. возможную крутизну ПТ для минимизации шумов напряжения- отсюда и ток.

Думаю, что гораздо меньше.
Если это будет так, к-т усиления каскада составит около 4000 на НЧ. При этом второй каскад усиления напряжения может и не понадобиться, и коррекция будет не нужна - на выходе достаточно иметь повторитель с высоким вх. сопротивлением.

[Designer56]

Разумеется,в этом вы правы. Навскидку сопротивление ИТ килоом 50. я хотел получить макс. возможную крутизну ПТ для минимизации шумов напряжения- отсюда и ток.

Думаю, что гораздо меньше.
Если это будет так, к-т усиления каскада составит около 4000 на НЧ. При этом второй каскад усиления напряжения может и не понадобиться, и коррекция будет не нужна - на выходе достаточно иметь повторитель с высоким вх. сопротивлением.

Нет, если меньше, то не намного- на НЧ, разумеется. А вообще второй каскад, если в первом варианте, без повторителя, работает не столь очевидно, как кажется- если его вх, сопротивление мало, то ток первого, вернее, его диф. составляющая от вх. напряжения, проходит через базо-эмиттерный переход второго и усиливается в Вст. раз. Т.е. получается, что общее усиление без ОС не зависит от сопротивления в эмиттерной цепи второго каскада.

кстати, вы заметили, устойчивость ухудшилась- как и следовало ожидать

Вообще,я сейчас думаю, было бы лучше сделать вт. каскад на p-канкльном МОП, но тогда у меня небыло его под рукой.

[Stanislav]

Нет, если меньше, то не намного- на НЧ, разумеется. А вообще второй каскад, если в первом варианте, без повторителя, работает не столь очевидно, как кажется- если его вх, сопротивление мало, то ток первого, вернее, его диф. составляющая от вх. напряжения, проходит через базо-эмиттерный переход второго и усиливается в Вст. раз. Т.е. получается, что общее усиление без ОС не зависит от сопротивления в эмиттерной цепи второго каскада.

Это верно только при высоком вых. сопротивлении каскода, ГСТ, и относительно низком вх. сопротивлении второго каскада.
Если я правильно понял, Вы выбрали большой ток первого каскада ради получения большого к-та усиления по напряжению (или преобразования напряжение-ток) в первом каскаде. В связи с этим, считаю, что сопротивление его нагрузки также должно быть максимально возможным, чтобы не ухудшать шумовые характеристики усилителя в целом, потому как они определяются именно первым каскадом.
При 120 мА вых. сопротивление ИТ по приведённой схеме в 50 кОм, простите, представляется маловероятным.
Правда, это не столь уж важно: вх. сопротивление последующего каскада (ежели он без повторителя) весьма малО.
Мне кажется, сразу после первого каскада можно было поставить повторитель "на выход", с заведением ОС. Или включит доп. каскад усиления с повторителем, что уже было сделано в обсуждаемой теме.

...кстати, вы заметили, устойчивость ухудшилась- как и следовало ожидать

Конечно. Но ведь и усиление с разомкнутой ОС существенно возрасло (это видно даже на модели).

...Вообще,я сейчас думаю, было бы лучше сделать вт. каскад на p-канкльном МОП, но тогда у меня небыло его под рукой.

Мне эта мысль также кажется правильной.

[khach]

cm.BF862

спасибо, токо 2sk316 такой же...
кстати может кому прегодится...BFP740, AT-31033,

Лучше не ставить вч полевики в НЧ схему. Можно глюков наловить из-за самовозбудов.
Классика по шумам 2SK170. Вот эти перцыhttp://www.linearsystems.com/ пытаются вообще уйти в экстрим со своей LSK170 серией (вроде рекорд 0.28 нВ/SQR(Hz)). Как вариант старый заслуженный BF245, если его удасться найти.
Кстати, порекомендуйте методику измерения шумов транзистора в широком диапазоне частот до нескольких мегагерц (но не УКВ).

[jam]

cm.BF862

спасибо, токо 2sk316 такой же...
кстати может кому прегодится...BFP740, AT-31033,

Лучше не ставить вч полевики в НЧ схему. Можно глюков наловить из-за самовозбудов.
Классика по шумам 2SK170. Вот эти перцыhttp://www.linearsystems.com/ пытаются вообще уйти в экстрим со своей LSK170 серией (вроде рекорд 0.28 нВ/SQR(Hz)). Как вариант старый заслуженный BF245, если его удасться найти.
Кстати, порекомендуйте методику измерения шумов транзистора в широком диапазоне частот до нескольких мегагерц (но не УКВ).

Согласен, от ВЧ транзисторов на 2 МГц лучше не будет, тут нужен полевик с большой крутизной, входную ёмкость которого можно впрячь в источник. Поскольку усилитель резонансный , то можно нагрузить такой полевик на rcl - и напряжения дать на полную - вольт 20 кажется он может. Лучше чем это не получится - если хочется экономить ток, то можно попробывать нагрузить полевик на ОБ например bc860 , но тут уже без spice не обойтись.

СергейВ.

Сообщение отредактировал jam - Feb 17 2007, 14:17

[jam]

cm.BF862

спасибо, токо 2sk316 такой же...
кстати может кому прегодится...BFP740, AT-31033,

Кстати, порекомендуйте методику измерения шумов транзистора в широком диапазоне частот до нескольких мегагерц (но не УКВ).

сначала считаю в оркаде, что бы понятно было , чего ожидать.
Усилитель нагружен на ОУ, который работает на кабель(обычно беру ад8055) ведущий к осцилографу.
На осцилографе тройник бнц, на который вешается сначала 50 ом, а потом воздушный кпе, вот кручу этот кпе и смотрю как меняется полоска на осцилографе. Ширина полоски это грубо говоря рмс шума.
СергейВ.

[Designer56]

cm.BF862

спасибо, токо 2sk316 такой же...
кстати может кому прегодится...BFP740, AT-31033,

Лучше не ставить вч полевики в НЧ схему. Можно глюков наловить из-за самовозбудов.
Классика по шумам 2SK170. Вот эти перцыhttp://www.linearsystems.com/ пытаются вообще уйти в экстрим со своей LSK170 серией (вроде рекорд 0.28 нВ/SQR(Hz)). Как вариант старый заслуженный BF245, если его удасться найти.
Кстати, порекомендуйте методику измерения шумов транзистора в широком диапазоне частот до нескольких мегагерц (но не УКВ).

маломощные НЧ ПТ с экстрамалой ЭДС щума имеют относительно болшие значения емкости С-З. Они сконструированы как матрица из множества параллельно соединенных приборов.

[jam]

cm.BF862

спасибо, токо 2sk316 такой же...
кстати может кому прегодится...BFP740, AT-31033,

Лучше не ставить вч полевики в НЧ схему. Можно глюков наловить из-за самовозбудов.
Классика по шумам 2SK170. Вот эти перцыhttp://www.linearsystems.com/ пытаются вообще уйти в экстрим со своей LSK170 серией (вроде рекорд 0.28 нВ/SQR(Hz)). Как вариант старый заслуженный BF245, если его удасться найти.
Кстати, порекомендуйте методику измерения шумов транзистора в широком диапазоне частот до нескольких мегагерц (но не УКВ).

маломощные НЧ ПТ с экстрамалой ЭДС щума имеют относительно болшие значения емкости С-З. Они сконструированы как матрица из множества параллельно соединенных приборов.

2SK170 конечно далеко не идеальный вариант, слишком ёмкость велика, можно взять наши кт341 или bf862 соединённые впараллель, можно поискать у sanyo чего получше - но их достать трудно...

[Designer56]

Разумеется,в этом вы правы. Навскидку сопротивление ИТ килоом 50. я хотел получить макс. возможную крутизну ПТ для минимизации шумов напряжения- отсюда и ток.

Думаю, что гораздо меньше.
Если это будет так, к-т усиления каскада составит около 4000 на НЧ. При этом второй каскад усиления напряжения может и не понадобиться, и коррекция будет не нужна - на выходе достаточно иметь повторитель с высоким вх. сопротивлением.

В исходной схеме второй каскад понадобился для переворота фазы- иначе не сделать было неинв. усилитель простыми средствами.

cm.BF862

спасибо, токо 2sk316 такой же...
кстати может кому прегодится...BFP740, AT-31033,

Лучше не ставить вч полевики в НЧ схему. Можно глюков наловить из-за самовозбудов.
Классика по шумам 2SK170. Вот эти перцыhttp://www.linearsystems.com/ пытаются вообще уйти в экстрим со своей LSK170 серией (вроде рекорд 0.28 нВ/SQR(Hz)). Как вариант старый заслуженный BF245, если его удасться найти.
Кстати, порекомендуйте методику измерения шумов транзистора в широком диапазоне частот до нескольких мегагерц (но не УКВ).

маломощные НЧ ПТ с экстрамалой ЭДС щума имеют относительно болшие значения емкости С-З. Они сконструированы как матрица из множества параллельно соединенных приборов.

2SK170 конечно далеко не идеальный вариант, слишком ёмкость велика, можно взять наши кт341 или bf862 соединённые впараллель, можно поискать у sanyo чего получше - но их достать трудно...

Я, кстати, прикидывал и вариант с параллельным соединением ПТ- получается десятка 2 приборов для получения того же результата по шумам и худшими характеристиками пер. тока. ПТ нужны были из-за высокого импеданса источника- я уже говорил об этом. БТ хороши для низкоимпедансных источников.

[jam]

Разумеется,в этом вы правы. Навскидку сопротивление ИТ килоом 50. я хотел получить макс. возможную крутизну ПТ для минимизации шумов напряжения- отсюда и ток.

Думаю, что гораздо меньше.
Если это будет так, к-т усиления каскада составит около 4000 на НЧ. При этом второй каскад усиления напряжения может и не понадобиться, и коррекция будет не нужна - на выходе достаточно иметь повторитель с высоким вх. сопротивлением.

В исходной схеме второй каскад понадобился для переворота фазы- иначе не сделать было неинв. усилитель простыми средствами.

cm.BF862

спасибо, токо 2sk316 такой же...
кстати может кому прегодится...BFP740, AT-31033,

Лучше не ставить вч полевики в НЧ схему. Можно глюков наловить из-за самовозбудов.
Классика по шумам 2SK170. Вот эти перцыhttp://www.linearsystems.com/ пытаются вообще уйти в экстрим со своей LSK170 серией (вроде рекорд 0.28 нВ/SQR(Hz)). Как вариант старый заслуженный BF245, если его удасться найти.
Кстати, порекомендуйте методику измерения шумов транзистора в широком диапазоне частот до нескольких мегагерц (но не УКВ).

маломощные НЧ ПТ с экстрамалой ЭДС щума имеют относительно болшие значения емкости С-З. Они сконструированы как матрица из множества параллельно соединенных приборов.

2SK170 конечно далеко не идеальный вариант, слишком ёмкость велика, можно взять наши кт341 или bf862 соединённые впараллель, можно поискать у sanyo чего получше - но их достать трудно...

Я, кстати, прикидывал и вариант с параллельным соединением ПТ- получается десятка 2 приборов для получения того же результата по шумам и худшими характеристиками пер. тока. ПТ нужны были из-за высокого импеданса источника- я уже говорил об этом. БТ хороши для низкоимпедансных источников.

Извините за ошибку , имел ввиду кп341 а не кт...
Что касается С\Ш , то тут существенную роль играет ёмкость источника - насколько я понял, в данном усилителе импеданс скорее индуктивный, поэтому большая ёмкость первого транзистора не помеха, даже наобарот , стабильности схеме добавляет... Как вариант можно предложить bf998 штуки четыры впараллель - хоть и mos , но крутизна большая
СергейВ.

[Designer56]

Если я правильно понял, Вы выбрали большой ток первого каскада ради получения большого к-та усиления по напряжению (или преобразования напряжение-ток) в первом каскаде.

Не совсем так- главным образом, для получения низкой ЭДС шума ПТ КП903. Цитирую себя, простите...на картинке шумы для Iс= 10ма, а крутизна ПТ растет пропорционально корню кв. от тока стока. По картинке- при Iс= 10ма крутизна ~40 мА/В, а при Iс= 100ма крутизна уже 100 мА/В. Т.е. можно ожидать уменьшение Еш в sqrt(100/40)=1.58 раз, а по мощности шума выигрыш получается в 2,5раза....
Приэтом Еш не более 5 нВ на ч-те выше 1кГц и не более 0,75 нВ на ч-те более 10 кГц

[jam]

Да - вот ещё немаловажная деталь - после усилителя нужен хороший фильтр чтобы отсечь ненужные шумы, а идеально поставить синхронный детектор или синхронный фильтр, всё-таки сигнал на входе одночастотный...

крутизна ПТ растет пропорционально корню кв. от тока стока. По картинке- при Iс= 10ма крутизна ~40 мА/В, а при Iс= 100ма крутизна уже 100 мА/В. Т.е. можно ожидать уменьшение Еш в sqrt(100/40)=1.58 раз, а по мощности шума выигрыш получается в 2,5раза....
Приэтом Еш не более 5 нВ на ч-те выше 1кГц и не более 0,75 нВ на ч-те более 10 кГц

К сожалению при большом токе кристалл разогревается(даже если и корпус холодный), а от этого крутизна падает - тут есть некий для каждго транзистора свой оптимум ... А ещё можно охладить до -120 .....

Сообщение отредактировал jam - Feb 17 2007, 19:44

[Designer56]

... Как вариант можно предложить bf998 штуки четыры впараллель - хоть и mos , но крутизна большая
СергейВ.

А какая у них ЭДС шума? МОПы обычно сильно проигрывают по этому параметру

Да - вот ещё немаловажная деталь - после усилителя нужен хороший фильтр чтобы отсечь ненужные шумы, а идеально поставить синхронный детектор или синхронный фильтр, всё-таки сигнал на входе одночастотный...

крутизна ПТ растет пропорционально корню кв. от тока стока. По картинке- при Iс= 10ма крутизна ~40 мА/В, а при Iс= 100ма крутизна уже 100 мА/В. Т.е. можно ожидать уменьшение Еш в sqrt(100/40)=1.58 раз, а по мощности шума выигрыш получается в 2,5раза....
Приэтом Еш не более 5 нВ на ч-те выше 1кГц и не более 0,75 нВ на ч-те более 10 кГц

К сожалению при большом токе кристалл разогревается(даже если и корпус холодный), а от этого крутизна падает - тут есть некий для каждго транзистора свой оптимум ... А ещё можно охладить до -120 .....

Есть такой момент- я нахлобучивал радиатор на его корпус, и соединял его с истоком для минимизации вх. емкости- корпус изолирован от кристалла.

[jam]

... Как вариант можно предложить bf998 штуки четыры впараллель - хоть и mos , но крутизна большая
СергейВ.

А какая у них ЭДС шума? МОПы обычно сильно проигрывают по этому параметру

28ma/v на 10ma - для одного Fшума на 50 ом - 3.5дб на 10МГц - ниже растёт, видимо ниже 5МГц их применять не стоит...
Делал на них усилители с полосой 30МНz на 7pf- впечатление хорошее...

[Designer56]

... Как вариант можно предложить bf998 штуки четыры впараллель - хоть и mos , но крутизна большая
СергейВ.

А какая у них ЭДС шума? МОПы обычно сильно проигрывают по этому параметру

28ma/v на 10ma - для одного Fшума на 50 ом - 3.5дб на 10МГц - ниже растёт, видимо ниже 5МГц их применять не стоит...
Делал на них усилители с полосой 30МНz на 7pf- впечатление хорошее...

Да, на ВЧ- я так и думал. Но мне нужен был НЧ МШУ в свое время

[jam]

... Как вариант можно предложить bf998 штуки четыры впараллель - хоть и mos , но крутизна большая
СергейВ.

А какая у них ЭДС шума? МОПы обычно сильно проигрывают по этому параметру

28ma/v на 10ma - для одного Fшума на 50 ом - 3.5дб на 10МГц - ниже растёт, видимо ниже 5МГц их применять не стоит...
Делал на них усилители с полосой 30МНz на 7pf- впечатление хорошее...

Да, на ВЧ- я так и думал. Но мне нужен был НЧ МШУ в свое время

Заинтересовался вашей схемкой с кп903 - где найти его модель в оркад - не поделитесь?
По схеме - на мой взгляд q17 и q4 сигнал\шум не улучшают - не пойму зачем они нужны...

СергейВ.

[yrbis]

to khach:

Вот эти перцыhttp://www.linearsystems.com/ пытаются вообще уйти в экстрим со своей LSK170 серией (вроде рекорд 0.28 нВ/SQR(Hz))

Мне может и не пригодится, а вот телевизионщики наши наверное точно заинтересуются(ПУ с видикона на ПТ делаем)....


токо чё -то я найти эти 0.28 не могу ...не могли бы ткнуть носом?

[jam]

to khach:

Вот эти перцыhttp://www.linearsystems.com/ пытаются вообще уйти в экстрим со своей LSK170 серией (вроде рекорд 0.28 нВ/SQR(Hz))

Мне может и не пригодится, а вот телевизионщики наши наверное точно заинтересуются(ПУ с видикона на ПТ делаем)....


токо чё -то я найти эти 0.28 не могу ...не могли бы ткнуть носом?

Ну он наверно с током перепутал наверное 0.28pa/sqrhz , но бывает и 0.28 нВ/SQR(Hz) - IF3602 от
Interfet
А что касается видеокона - у нас есть задача по регистрации электронов - как по вашему мнению, можно ли для этого видеокон приспособить - ато приходится на каждый pad свой усилитель вешать - а каналов тьма....

И ещё - транзисторы с большой крутизной имеют большие ёмкости - не знаю , какие там в видеоконах ёмкости?

[yrbis]

блин, хоть бы графики нарисовали, конечно с ростом частоты плотность напряжения шума падать должна, но приятно бы было это увидеть, а то на 100Гц...
На счёт регистрации электронов, мне сказать определённо трудно, мы используем видиконы для работы в условиях радиации, причём при диких дозах до 10^8 рад, при этом камера не должна быть чувствительна в том числе и к бета-излучению, но вообще говоря наличие большой дозы радиации по изображению угадать можно плюс мне говорили что спектр излучения на аэс не совпадает с видео-изображением...т.е. наверное при правильной полосе что-то зарегистрировать можно, но чувствительность наверное слабая будет....
....про ёмкость видикона сказать ничё не могу т.к. предусилителями для них не занимался

[Designer56]

... Как вариант можно предложить bf998 штуки четыры впараллель - хоть и mos , но крутизна большая
СергейВ.

А какая у них ЭДС шума? МОПы обычно сильно проигрывают по этому параметру

28ma/v на 10ma - для одного Fшума на 50 ом - 3.5дб на 10МГц - ниже растёт, видимо ниже 5МГц их применять не стоит...
Делал на них усилители с полосой 30МНz на 7pf- впечатление хорошее...

Да, на ВЧ- я так и думал. Но мне нужен был НЧ МШУ в свое время

Заинтересовался вашей схемкой с кп903 - где найти его модель в оркад - не поделитесь?
По схеме - на мой взгляд q17 и q4 сигнал\шум не улучшают - не пойму зачем они нужны...

СергейВ.

Я прикладывал модель 2П903 в http://electronix.ru/forum/index.php?act=A...ost&id=9557, там же и модель усилителя. Q17 служит для создания следящей связи с истока для минимизации емкости Миллера, а Q4- источник тока для увеличения петлевого усиления, кроме того, сложно иным способом создать смещение для последующих каскадов при токе покоя первого 100 мА

[yrbis]

Пока остановился на биполярных транзисторах BFP740; сигнал/шум получается в 3 раза лучше приемлемого по ТЗ...
Тут недавно перелистывал Баскакова РТЦ И С и вспомнил про параметрические усилители и возможность осуществления усиления изменением ёмкости или индуктивности...В книге отличительной особенностью этих усилителей, является низкий уровень шумов. Сам с такими усилителями сталкивался только в вузе на экзамене). Есть ли среди нас кто-нибудь, кто занимался проектированием таких устройств? Есть ли реальный выйгрыш на практике по шумам, в сравнении с обычными транзисторными усилителями. Cам пока пытался смоделировать двухконтурный усилитель на варикапе, но пока не смог придумать как осуществить управление варикапом, не шунтируя и не искажая полезный сигнал. Как рационально осуществить управление варикапом и если варикапом будет управлять источник напряжения, то как не шунтировать им полезный сигнал? Чем хуже/лучше параметрическая индуктивность? Из чего складываются шумы таких усилителей? За ссылки на книги, схемы и любые советы и напутствия буду очень признателен...
Ещё раз параметры входного сигнала: полоса 3..5МГЦ, амплитуда единицы..десятки мкВ

[Stanislav]

Пока остановился на биполярных транзисторах BFP740; сигнал/шум получается в 3 раза лучше приемлемого по ТЗ...

А последний вариант схемки усилителя можно посмотреть?

...Cам пока пытался смоделировать двухконтурный усилитель на варикапе, но пока не смог придумать как осуществить управление варикапом, не шунтируя и не искажая полезный сигнал. Как рационально осуществить управление варикапом и если варикапом будет управлять источник напряжения, то как не шунтировать им полезный сигнал?..

Литературу щас не посоветую, а разделить сигналы, по-моему, можно довольно легко с помощью колебательных контуров. Частота накачки, как я понял, выбирается раза в 2 большей рабочей частоты сигнала?
Кстати, параметрический усилитель для такого широкого относительного диапазона частот (3...5 МГц), по-моему, неполучится...

[Designer56]

по-моему, тоже

[yrbis]

А последний вариант схемки усилителя можно посмотреть?

Проще представить наверное. Это просто ОЭ без каскодного включения с током коллектора 430мкА. Таких каскадов параллельно 4е штуки.

Литературу щас не посоветую, а разделить сигналы, по-моему, можно довольно легко с помощью колебательных контуров. Частота накачки, как я понял, выбирается раза в 2 большей рабочей частоты сигнала?
Кстати, параметрический усилитель для такого широкого относительного диапазона частот (3...5 МГц), по-моему, неполучится...

Накачку в 2 раза большую частоты сигнала критично выбирать, как я понял для одноконтурного усилителя, для двухконтурного резкого требования нет, но предполагал взять 8МГц.
А почему не получится?

[Stanislav]

А последний вариант схемки усилителя можно посмотреть?

Проще представить наверное. Это просто ОЭ без каскодного включения с током коллектора 430мкА. Таких каскадов параллельно 4е штуки.

Я бы после них всё-таки включил каскад с ОБ. +1 транзистор, зато АЧХ и ФЧХ каскада улучшатся заметно.

...Накачку в 2 раза большую частоты сигнала критично выбирать, как я понял для одноконтурного усилителя, для двухконтурного резкого требования нет, но предполагал взять 8МГц.
А почему не получится?

Для такой широкой полосы добротность контуров должна быть малой. Следовательно, не получится хорошего усиления, да и пролезание накачки и комбинационных совтавляющих на выход будет большим.
Впрочем, я двухконтурные усилки не делал до этого, могу и ошибаться в чём-то.

[yrbis]

Я бы после них всё-таки включил каскад с ОБ. +1 транзистор, зато АЧХ и ФЧХ каскада улучшатся заметно.

ну впринципе можно

Для такой широкой полосы добротность контуров должна быть малой. Следовательно, не получится хорошего усиления, да и пролезание накачки и комбинационных совтавляющих на выход будет большим.
Впрочем, я двухконтурные усилки не делал до этого, могу и ошибаться в чём-то.

всё равно интересно, вдруг получится...От пролезания наверное может частично спасти мостовая схема с вычетанием накачки. В инете нашёл, что полоса таких усилителей это плюс минус 10-20 процентов от центральной частоты...20процентов от 4(0.8) близко впринципе от нужной "1".

[sensor_ua]

Размышлизмы. Внимательно почитал
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...26255&st=0#
и
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...6255&st=15#
Я бы "левые" диоды (как уже предлагалось) удалил. Конденсаторы (тогда один) переставил бы в контур (с провалом там понравился вроде) с катушкой на выходе, саму катушку сделал бы с отводом(ами). Сигнал бы снимал с отвода - на апериодический каскад с ОБ с 5 дБ усилением. Дальше - по вкусу.

[yrbis]

Я бы "левые" диоды (как уже предлагалось) удалил.

Их ёмкость на порядок меньше паразитной ёмкости трансформатора, поэтому не мешали...От транса отказался поэтому и диоды щас одни...

Конденсаторы (тогда один) переставил бы в контур (с провалом там понравился вроде) с катушкой на выходе, саму катушку сделал бы с отводом(ами)

не совсем понял какой один конденсатор и куда его поставить?

Сигнал бы снимал с отвода - на апериодический каскад с ОБ с 5 дБ усилением. Дальше - по вкусу.

А что даст шунт этого отвода ОБ'ой?

[sensor_ua]

не совсем понял какой один конденсатор и куда его поставить?

У Вас в трансформаторе 2 катушки вторички - прелагаю их заменить на одну и параллельно повесить емкость, чтобы можно было получить похожую на полученную Вами АЧХ. А вот согласование с достаточно низкоимпедансным каскадом с ОБ сделать, используя отвод. Не нравится с ОБ - делайте по-другому, но согласовывая через отвод, ИМХО, можно "отделить мух от котлет"

[yrbis]

А вот согласование с достаточно низкоимпедансным каскадом с ОБ сделать, используя отвод. Не нравится с ОБ - делайте по-другому, но согласовывая через отвод, ИМХО, можно "отделить мух от котлет

Спасибо, подумаю над этим

[jam]

А вот согласование с достаточно низкоимпедансным каскадом с ОБ сделать, используя отвод. Не нравится с ОБ - делайте по-другому, но согласовывая через отвод, ИМХО, можно "отделить мух от котлет

Спасибо, подумаю над этим

В общих словах при помощи отвода можно добиться наилучшего отношения с\ш для вашего входного транзистора - эта точка обычно находится в 3-4 раза выше чем входное сопротивление транзистора на частоте. Резонансный трансформатор с отводом напрямую на полевик хорош тем, что шунтирует внеполосные шумы на землю по входу. Нагрузкой первого каскада (ещё луше каскод) должна быть низкодобротная rcl цепь с полосой несколько большей чем требуемая, при этом могут возникнуть проблемы со стабильностью усилителя - помогает orcad.
bpf740 даже с малым током могут заводится на вч, что непросто заметить, а схема при этом ведёт себя нестабильно и обычно плохо.
Хочу предложить эксперемент , конечно если время позволяет, с синхронной схемой детектирования.
Для этого можно взять сверхрегенератор с гашением от источника ультразвука (как я понял вы используете короткий импульс для возбуждения)- причём взять в качестве задающей катушки прямо вашу измерительную.......

СергейВ.

[yrbis]

Хочу предложить эксперемент

...наличие генерации проще на спектранализаторе смотреть

У меня вопрос к знатокам...Про обратную связь и шумы. В одной книге видел заключение одного из параграфа что обратная связь практически не вносит и не уменьшает шумов. Сам предполагал что малошумящий каскад лучше охватить ООС по постоянному току, и отказаться от ООС в рабочей полосе. Полагал что если на выходе действующее значение шума на скажем два порядка больше чем на входе то нелогично хотябы часть этого шума через обратную связь подавать на вход...разъясните пожалуйста как ООС влияет на шумы

[jam]

Хочу предложить эксперемент

...наличие генерации проще на спектранализаторе смотреть

У меня вопрос к знатокам...Про обратную связь и шумы. В одной книге видел заключение одного из параграфа что обратная связь практически не вносит и не уменьшает шумов. Сам предполагал что малошумящий каскад лучше охватить ООС по постоянному току, и отказаться от ООС в рабочей полосе. Полагал что если на выходе действующее значение шума на скажем два порядка больше чем на входе то нелогично хотябы часть этого шума через обратную связь подавать на вход...разъясните пожалуйста как ООС влияет на шумы

Дело в том , что шум на выходе это по большей части усиленный шум на входе, поэтому его можно вычитать, но на деле в цепи обратной связи стоит резистор, который шумит, поэтому ООС вносит много шума, но значительно уменьшает входное сопротивление и время заднего фронта .

[Designer56]

Дело в том , что шум на выходе это по большей части усиленный шум на входе, поэтому его можно вычитать, но на деле в цепи обратной связи стоит резистор, который шумит, поэтому ООС вносит много шума, но значительно уменьшает входное сопротивление и время заднего фронта .

Обратная связь просто уменьшает усиление схемы без ОС в коэффициент петлевого усиления- как для сигнала, так и для шума.При этом в полосе частот, где связь действительно преимущественно отрицательная, во столько же раз улучшается линейность АЧХ, ФЧХ и амплитудной х-ки. Шумы усилительных устройств, например ОУ чаще всего нормируются поэтому как приведенные ко входу, т.е. используется модель нешумящего устройства, последовательно входа которого подключен эквивалентный генератор ЭДС шума, и параллельно- эквивалентный генератор шумового тока.Это очень удобно для расчета шума схемы, если известны параметры входного сигнала- его уровень и выходной импеданс источника-при этом можно расчитать уровень шума [/b]на выходе схемы по отношению к [b]выходному полезному сигналу безотносительно усиления схемы. ООС уменьшает вх. сопротивление, или, точнее, вх. импеданс, только если используется параллельное включение ООС, при последовательном включении всё ровно наоборот- вх. импеданс увеличивается. "Время заднего фронта", т.е. его длительность, так же как и переднего для прямоугольного импульсного сигнала однозначно уменьшается только в случае охвата ООС системы, которая представляет собой инерциальное звнено 1-го порядка или просто усилитеьное звено- но для этого случая фронты и так бесконечно малы. Во всех остальных случаях- ещё нужно посмотреть, какова будет реакция системы на импульс, и будет ли система устойчива вообще.Резисторы ОС вовсе не обязаны вносить много шума, нужно только правильно выбрать их номинал с этой точки зрения.

[Stanislav]

...От пролезания наверное может частично спасти мостовая схема с вычетанием накачки. В инете нашёл, что полоса таких усилителей это плюс минус 10-20 процентов от центральной частоты...20процентов от 4(0.8) близко впринципе от нужной "1".

Учтите только, что генератор накачки тоже должен иметь очень низкий уровень шума.

[jam]

Дело в том , что шум на выходе это по большей части усиленный шум на входе, поэтому его можно вычитать, но на деле в цепи обратной связи стоит резистор, который шумит, поэтому ООС вносит много шума, но значительно уменьшает входное сопротивление и время заднего фронта .

Обратная связь просто уменьшает усиление схемы без ОС в коэффициент петлевого усиления- как для сигнала, так и для шума.При этом в полосе частот, где связь действительно преимущественно отрицательная, во столько же раз улучшается линейность АЧХ, ФЧХ и амплитудной х-ки. Шумы усилительных устройств, например ОУ чаще всего нормируются поэтому как приведенные ко входу, т.е. используется модель нешумящего устройства, последовательно входа которого подключен эквивалентный генератор ЭДС шума, и параллельно- эквивалентный генератор шумового тока.Это очень удобно для расчета шума схемы

В малошумаящих усилителях интересует обычно сколько электронов по входу он способен учуять , поскольку источники обычно реактивные, активные шумят сильно и их стараются не использовать - поделитесь как из Еш и Iш получить электроны?

[yrbis]

Дело в том , что шум на выходе это по большей части усиленный шум на входе, поэтому его можно вычитать, но на деле в цепи обратной связи стоит резистор, который шумит, поэтому ООС вносит много шума, но значительно уменьшает входное сопротивление и время заднего фронта .

Я бы побоялся говорить о вычетании шумов, всё-таки это случайные процессы. А в случаи наличия в петле хотя бы 2х транзисторов, шумы первого и второго некоррелированы, и в этом случаи без боязни- при вычетании они сложатся по модулю.

Учтите только, что генератор накачки тоже должен иметь очень низкий уровень шума.

Это понятно, думаю поможет фильтр. К сожалению пока нет достаточного времени на новую разработку, работай завалили, но думаю додумать параметрический усилитель через пару недель.


all:
Вопрос пока остался открытым, возможно меня не поняли....правильно ли не заводить ООС в малошумящих каскадах?, или ООС(при "0" по Кельвину for Jam) помимо всех положительных свойств, ещё и не способна ухудшить шумовые параметры усилителя(плотности тока и напряжения приведённые ко входу...)

[sensor_ua]

....правильно ли не заводить ООС в малошумящих каскадах?

Размышлизмы 2.
Местная ОС (чаще по току) обычно присутствует. Тем самым достигается устойчивость каскада и выдерживается рабочий режим. Повышение Ку нескольких каскадов и введение ООС (часто подразумевается ОС по напряжению) в случае каскадов, нагруженных на резонансные контура, как-то неособо нужно. В апериодических каскадах с расширением полосы сигнала повышение Ку само по себе непросто реализуемо по критерию устойчивости каскадов. Охват ООС подразумевает общее расширение полосы пропускания вверх. Соответственно, мощность шумов в полосе несколько растёт. Введение достаточно узкополосных фильтров в петлю ОС приводит к необходимости дополнительного запаса по динамическому диапазону сигнала на выходе усилителя. Но ещё фильтры дают задержки... от фазовых искажений не убежать... И чем больше каскадов, тем хуже.
ИМХО, не то, чтобы неправильно, просто не стОит пихать ОС туда, где она может навредить.

[yrbis]

Повышение Ку нескольких каскадов и введение ООС (часто подразумевается ОС по напряжению) в случае каскадов, нагруженных на резонансные контура, как-то неособо нужно

...и где у меня каскад нагруженный на резонансные контура?...наверное имелось ввиду узкополосность, токо помимо узкой полосы может быть требование на быстрый выход из насыщения и отсечки

В апериодических каскадах с расширением полосы сигнала повышение Ку само по себе непросто реализуемо по критерию устойчивости каскадов. Охват ООС подразумевает общее расширение полосы пропускания вверх. Соответственно, мощность шумов в полосе несколько растёт.

...т.е. сами эквивалентные спектральные плотности на входе не изменяются?

[sensor_ua]

...и где у меня каскад нагруженный на резонансные контура?

Дык нету их Просто если пытаться вытянуть бОльший коэффициент передачи на каскаде с узкополосным контуром, возникает противоречие - чем выше добротность, тем проще запереться транзистору Не получается Ку сильно увеличивать... даже чуть-чуть тежеловато.

...т.е. сами эквивалентные спектральные плотности на входе не изменяются?

ИМХО, что мы ни добавим - мы добавим. Шум источника сигнала имеет свою плотность шума, собственный шум усилителя - свою. Чтобы шум рассматривать как сигнал с известными амплитудами и фазами, нужно оперировать в других приближениях.

[jam]

Дык нету их Просто если пытаться вытянуть бОльший коэффициент передачи на каскаде с узкополосным контуром, возникает противоречие - чем выше добротность, тем проще запереться транзистору Не получается Ку сильно увеличивать... даже чуть-чуть тежеловато.

Сильно и не надо добротность нужна не более 2 - но именно для того, что бы увеличить усиление на высоких частотах. Если усилитель зарядочуствительный - то вобще это не надо - там надо только передний фронт усилить, а задний как получится. Но в схеме усиления тока добротность помагает - уменьшает шум процентов на 10.

ИМХО, что мы ни добавим - мы добавим. Шум источника сигнала имеет свою плотность шума, собственный шум усилителя - свою. Чтобы шум рассматривать как сигнал с известными амплитудами и фазами, нужно оперировать в других приближениях.

Повторюсь - источник сигнала в идеале должен быть реактивным - т.е вобще не шуметь, шумные источники в таких делах не годятся.

Я бы побоялся говорить о вычетании шумов, всё-таки это случайные процессы. А в случаи наличия в петле хотя бы 2х транзисторов, шумы первого и второго некоррелированы, и в этом случаи без боязни- при вычетании они сложатся по модулю.

Шум на практике оказывается коррелированным - можно не бояться.

Это понятно, думаю поможет фильтр. К сожалению пока нет достаточного времени на новую разработку, работай завалили, но думаю додумать параметрический усилитель через пару недель.

ИМХО параметрические усилители требуют развязки, например циркулятора, на таких частотах есть только электронные , но они шумные, да и потом параметрические усилители не такие уж и малошумящие устройства без охлаждения.

Вопрос пока остался открытым, возможно меня не поняли....правильно ли не заводить ООС в малошумящих каскадах?, или ООС(при "0" по Кельвину for Jam) помимо всех положительных свойств, ещё и не способна ухудшить шумовые параметры усилителя(плотности тока и напряжения приведённые ко входу...)

Если ваша схема тёплая, те не 0 по кельвину, шум резистора на 4мгц может оказаться раза в три больше шума первого каскада.

[Stanislav]

all:
Вопрос пока остался открытым, возможно меня не поняли....правильно ли не заводить ООС в малошумящих каскадах?, или ООС(при "0" по Кельвину for Jam) помимо всех положительных свойств, ещё и не способна ухудшить шумовые параметры усилителя(плотности тока и напряжения приведённые ко входу...)

Способна или не способна? Вопрос поставлен как-то коряво...
ООС в малошумяшие каскады заводить можно. Только очень желательно делать её местной а не общей. Глубокая общая ООС в многокаскадном усилителе способна существенно увеличить шумы усилителя. Увеличение уровня шума в этом случае будет частотно-зависимым.
"На пальцах" это можно пояснить так: в любом усилителе всегда существует задержка сигнала по петле ООС. Это приводит к тому, что высокочастотные составляющие выходного усиленного шума не будут коррелированы с шумами входа, и, следовательно, не будут вычитаться из входных. Данный эффект не слишком страшен в случае местной ООС, но в многокаскадных усилках с общей ООС он может привести к значительному подъёму шумов на верхних частотах.

Повторюсь - источник сигнала в идеале должен быть реактивным - т.е вобще не шуметь, шумные источники в таких делах не годятся.

Простите, но что значит "должен быть"?

Дело в том , что шум на выходе это по большей части усиленный шум на входе, поэтому его можно вычитать, но на деле в цепи обратной связи стоит резистор, который шумит, поэтому ООС вносит много шума, но значительно уменьшает входное сопротивление и время заднего фронта .

Шум на практике оказывается коррелированным - можно не бояться.

Это совершенно не так.
ООС сама по себе не вносит много шума, если параметры цепи ООС подобраны правильно. Кроме того, в ООС не обязательно должны стоять резисторы - можно сделать и на кондёрах, и на трансформаторах.
Шум на выходе - это не просто усиленный шум на входе. Любой усилок вертит фазу сигнала. На частоте, например, соответствующей повороту фазы pi/2, выходной шум станет вовсе не коррелирован со входным.
В случае глубокой общей ООС это приведёт к значительному подъёму шумовых составляющих на этой частоте (впрочем, и ниже, и выше неё тоже). И не за счёт шума собственно цепи ООС, а из-за инерционных свойств самого усилителя.

[jam]

Способна или не способна? Вопрос поставлен как-то коряво...
ООС в малошумяшие каскады заводить можно. Только очень желательно делать её местной а не общей. Глубокая общая ООС в многокаскадном усилителе способна существенно увеличить шумы усилителя. Увеличение уровня шума в этом случае будет частотно-зависимым.
"На пальцах" это можно пояснить так: в любом усилителе всегда существует задержка сигнала по петле ООС. Это приводит к тому, что высокочастотные составляющие выходного усиленного шума не будут коррелированы с шумами входа, и, следовательно, не будут вычитаться из входных. Данный эффект не слишком страшен в случае местной ООС, но в многокаскадных усилках с общей ООС он может привести к значительному подъёму шумов на верхних частотах.

Простите, но что значит "должен быть"?

Это совершенно не так.
ООС сама по себе не вносит много шума, если параметры цепи ООС подобраны правильно. Кроме того, в ООС не обязательно должны стоять резисторы - можно сделать и на кондёрах, и на трансформаторах.
Шум на выходе - это не просто усиленный шум на входе. Любой усилок вертит фазу сигнала. На частоте, например, соответствующей повороту фазы pi/2, выходной шум станет вовсе не коррелирован со входным.
В случае глубокой общей ООС это приведёт к значительному подъёму шумовых составляющих на этой частоте (впрочем, и ниже, и выше неё тоже). И не за счёт шума собственно цепи ООС, а из-за инерционных свойств самого усилителя.

Недавно сделал усилитель на входе bf998x2 далее ОБ c нагрузкой rcl дальше эмтерник , потом опять об а с него два каскада на ад8055 и всё это охвачно оос - 5мом, десять штук по 510к последовательно.
Пока временные характеристики не снимал, чуствительность не мерял - но скажу не генерит, усиливает, шум сходится с расчётным - немного освобожусь, померюю всё - просто эта штука к работе не относится... Вот Вам многокаскадная оос....

Что касается источника - если источник шумит, то и все малошумящие штуки дадут не разы , а проценты... было бы из-за чего копья ломать.

Там где усилитель даёт задержку шум резко возрастает, но на выходе усилителя ставится фильтр, срезающий лишний шум - да и сигнала там (на вч) нет...

[yrbis]

. Только очень желательно делать её местной а не общей. Глубокая общая ООС в многокаскадном усилителе способна существенно увеличить шумы усилителя

вот спасибо, вот это я и хотел услышать...

После экспериментов с bfp740 и радости по поводу шумов я был несколько огорчён тем, что эта зараза, если уходит в насыщение от "зондирующих импульсов", то возвращается оттуда через микросекунд 40....на входе(базах ОЭ) всплески ограниченные диодами под вольт 5...Вот и думаю чё с этим делать...
раздумье привело к случайному палению транзисторов bfp740 и в связи с этим, я временно перешёл на транзисторы at31033, время выхода из насыщения такоеже....И собственно вопрос как можно уменьшить время выхода из насыщения и не ухудшить при этом сигнал/шум...собственно уменьшение усиления приведёт к ухудшению сигнал/шум, введение ООС по току резистором в эммитере также существенно уменьшает усиление, так же пробовал мудрить с переходами шотки в база-коллектор всё равно существенно не помогает....используется ОЭ,резистор в эммитере к минус питанию -5 В равен 10k...так же эммитер шунтирован ёмкостью на землю 47нФ(и того ток коллектора ~430мкА) в коллекторе резистор 3.3кОм....такая вот штука при малосигнальном усилении имеет отличные шумовые характеристики и по полосе устраивает.., но при наличии импульса под 5 вольт уходит в насыщение и возвращается оттуда через 40 мкс, а требуется максимум одна мкс...может кто-нибудь знает решение существенно не испортив сигнал/шум?....эмуляция в OrCad даёт тоже самое что и на практике..вот схема и "осциллограммы" входного(на бызах) и выходного(на коллекторах) напряжений...
L2 на схеме это датчик, гигаомы нужны только для работы OrCad...L1 и связь с L2 эмулирует возбуждение датчика....и кстати, я немного в растерянности.., так как насыщение это открытие транзистора, а на практике и в OrCade он медленно выходит из питания т.е. закрыт....

Эскизы прикрепленных изображений

 

[jam]

Поставте диоды раньше, до С1 - мешает цепь r3c5 - её надо на время импульса шунтировать на -0.5v ключами - что нибудь вроде adg701.

В вашей схеме лучше использовать отводы от катушки вместо ёмкостного делителя - резистор r13 значительно ухудшает шумовые характеристики схемы - но без него видимо всё это заведётся.

Сообщение отредактировал jam - Mar 16 2007, 03:17

[yrbis]

Поставте диоды раньше, до С1

...На датчик приходит сигнал с генератора ....его шунтировать нельзя

её надо на время импульса шунтировать на -0.5v ключами - что нибудь вроде adg701

тоже такая идея была только боюсь шуму добавят

В вашей схеме лучше использовать отводы от катушки вместо ёмкостного делителя - резистор r13 значительно ухудшает шумовые характеристики схемы - но без него видимо всё это заведётся.

а вот с этим несогласен. Отвод уменьшит амплитуду сигнала и безтого маленькую и собственно плюсов больше нету, ну только если уменьшение сопротивления источника. В ЭМАП лучше генератор нагружать на отвод, а сигнал снимать с большего числа витков..

[jam]

...На датчик приходит сигнал с генератора ....его шунтировать нельзя

Вам виднее...

тоже такая идея была только боюсь шуму добавят

вроде не должно бы - почему бы не попробывать...

а вот с этим несогласен. Отвод уменьшит амплитуду сигнала и безтого маленькую и собственно плюсов больше нету, ну только если уменьшение сопротивления источника. В ЭМАП лучше генератор нагружать на отвод, а сигнал снимать с большего числа витков..

Имелось ввиду не конкретно отвод, а шумовое согласование транзисторов с источником, это примерно 3-5 активного импеданса источника - у вас согласование производится сначала трансформатором, затем ёмкостным делителем - можно его трансформировать как вверх так и вниз - но одно хочу сказать - согласование по шуму отличается от согласования по мощности, т.е максимального сигнала на выходе.
А ВОТ РЕЗИСТОР!!! его сопротивление явно ниже выходного сопротивления источника - он сильно портит с\ш.

[yrbis]

Во! Вот такое решение почти решило проблему. Для малосигнального режима ёмкость C5 так же шунтирует эмиттеры транзисторов(эквивалентно 2*47нФ для каждого на землю), плюс повышение Косп. А вот в случаи попытки уйти в насыщение на обкладках относительно медленный, почти синфазный переходной процесс, для которого шунта практически нету и соответственно падает усиление

Эскизы прикрепленных изображений