Инструментальный усилитель до 200 МГц, подскажите ОУ или схему Опции

[Okorok]

Уважаемые коллеги!

Требуется небольшой по размерам входной усилительный каскад со следующими свойствами:
1) Диапазон частот: до 200 МГц (-3дБ)
2) Вход дифференциальный симметричный
3) Выход на коаксиальный кабель 50 или 75 Ом
4) Коэффициент подавления синфазной составляющей входного сигнала: не хуже 35-40 дБ
5) Питание +/-5 В
6) Входное напряжение до +/- 2,5 В.

Почти подходит MAX4444, но хотелось бы значительно меньше шумов.
Думал: банальная задача для схемы на трех ОУ, но не тут-то было.

Можете порекомендовать хороший ОУ или схему?

[Tanya]

Уважаемые коллеги!

Требуется небольшой по размерам входной усилительный каскад со следующими свойствами:
1) Диапазон частот: до 200 МГц (-3дБ)
2) Вход дифференциальный симметричный
3) Выход на коаксиальный кабель 50 или 75 Ом
4) Коэффициент подавления синфазной составляющей входного сигнала: не хуже 35-40 дБ
5) Питание +/-5 В
6) Входное напряжение до +/- 2,5 В.

Почти подходит MAX4444, но хотелось бы значительно меньше шумов.
Думал: банальная задача для схемы на трех ОУ, но не тут-то было.

Можете порекомендовать хороший ОУ или схему?

Что-то близкое можно построить на АД8129 (оконечный) с коэффициентом 10, а на входе парочка по стандартной схеме по Вашему вкусу... Проверено. Шум в точности, как в даташите. Подавление СС было лучше, чем ожидалось... Вы, правда усиление требуемое не огласили...

[Okorok]

Что-то близкое можно построить на АД8129 (оконечный) с коэффициентом 10, а на входе парочка по стандартной схеме по Вашему вкусу... Проверено. Шум в точности, как в даташите. Подавление СС было лучше, чем ожидалось... Вы, правда усиление требуемое не огласили...

Общее усиление от 4 до 10, тут ничего необычного.

АД8129, к сожалению, до 200 МГц (-3дБ) по даташиту не дотягивает, тем более при нагрузке 150 Ом.

С "парочкой на входе" у меня как раз и проблемы. Малошумящие высокочастотные ОУ попадаются для усиления от 5 и выше, а мне нужно справляться с 2,5 В входного напряжения без искажений.
Т.е. я ищу малошумящий высокочастотный усилитель, стабильный при усилении +1.

Кстати, а можно ли подключать ОУ с дифференциальноым выходом (как АД8138) к однофазной нагрузке?

Сообщение отредактировал Okorok - Jul 12 2007, 14:39

[ПоАл]

Подключать к однофазной нагрузке не пробовал. Но и особого криминала при этом вроде как не видно.

[Alex_IC]

Общее усиление от 4 до 10, тут ничего необычного.

АД8129, к сожалению, до 200 МГц (-3дБ) по даташиту не дотягивает, тем более при нагрузке 150 Ом.

С "парочкой на входе" у меня как раз и проблемы. Малошумящие высокочастотные ОУ попадаются для усиления от 5 и выше, а мне нужно справляться с 2,5 В входного напряжения без искажений.
Т.е. я ищу малошумящий высокочастотный усилитель, стабильный при усилении +1.

Кстати, а можно ли подключать ОУ с дифференциальноым выходом (как АД8138) к однофазной нагрузке?

Я пробовал подключать. Результат тут.
Причем у разных можификаций ОУ с диф. выходом, ситуация меняется. В одних это ухудшение более значительное, в других менее - но, как и следует того ожидать, всегда наблюдается ухудшение коэффициента шума.

[Okorok]

Я пробовал подключать. Результат тут.
Причем у разных можификаций ОУ с диф. выходом, ситуация меняется. В одних это ухудшение более значительное, в других менее - но, как и следует того ожидать, всегда наблюдается ухудшение коэффициента шума.

Этого я и боялся. Спасибо.

Итак, остался открытым вопрос:
Высокочастотный малошумящий ОУ с коэффициентом усиления +1.

[Stanislav]

Требуется небольшой по размерам входной усилительный каскад со следующими свойствами:
1) Диапазон частот: до 200 МГц (-3дБ)...

А от?

[Okorok]

А от?

10кГц - 200МГц (-3дБ).

Была бы полоса Уже - поискал бы транформатор.

[Georgy]

Высокочастотный малошумящий ОУ с коэффициентом усиления +1

Analog Devices просмотрел ? http://www.analog.com/en/
Agilent ? http://www.home.agilent.com

PS. Кстати неправильное в названии: инструментальный да на 200 МГц... не бывало.

[Okorok]

1) Analog Devices просмотрел ? http://www.analog.com/en/
2) Agilent ? http://www.home.agilent.com

3) PS. Кстати неправильное в названии: инструментальный да на 200 МГц... не бывало.

1) Смотрел. TI.com, National.com, Linear.com, Maxim-IC.com тоже смотрел. Может, невнимательно смотрел, но, похоже, дело не в невнимательности.

2) Agilent делает дискретные ОУ? Можете порекомендовать что-либо для начала поиска?

3) В даташите на MAX4444 среди возможных применений указано "High-Speed Instrumentation Amplifier".

[Stanislav]

10кГц - 200МГц (-3дБ).
Была бы полоса Уже - поискал бы транформатор.

Вы правильно поняли мой вопрос.
В данном случае, задача может быть решена с помощью двухканального усилителя. Первый (НЧ) канал усиливает полезный и подавляет синфазный сигнал в полосе до десятков мегагерц. Второй (ВЧ) канал, собранный с применением широкополосного трансформатора с заземлённой средней точкой (или одним из концов) вторичной обмотки - в оставшейся. Выходы каналов суммируются и могут усиливаться далее с помощью оконечного широкополосного усилителя (синфазный сигнал на его вход воздействовать уже не будет).
На входе двухканального усилителя нужно обеспечить разделение ВЧ и НЧ составляющих сигнала (что, впрочем, не является столь уж сложной задачей).
Различают два основных типа двухканальных усилителей - Гольдберга и Баккерфилда. Можно поискать в литературе (к сожалению, не подскажу сейчас, какой именно).
Другими способами добиться приемлемых результатов зачастую бывает невозможно.

[Lonesome Wolf]

...Второй (ВЧ) канал, собранный с применением широкополосного трансформатора с заземлённой средней точкой (или одним из концов) вторичной обмотки - в оставшейся. ...

...
4) Коэффициент подавления синфазной составляющей входного сигнала: не хуже 35-40 дБ
...

Боюсь, что получить заданный коэффициент подавления синфазной составляющей с трансформатором будет затруднительно - вряд ли удастся получить достаточную симметрию в диапазоне частот. Хотя...

Да, все-таки, термин "инструментальный усилитель" подразумевает определенный уровень точностных характеристик. Озвучен был только требуемый коэффициент подавления синфазной составляющей входного сигнала. И расплывчатое требование - шумов поменьше.

Хотелось бы поточнее.

[Okorok]

1) Боюсь, что получить заданный коэффициент подавления синфазной составляющей с трансформатором будет затруднительно - вряд ли удастся получить достаточную симметрию в диапазоне частот. Хотя...

2) Да, все-таки, термин "инструментальный усилитель" подразумевает определенный уровень точностных характеристик. Озвучен был только требуемый коэффициент подавления синфазной составляющей входного сигнала. И расплывчатое требование - шумов поменьше.

Хотелось бы поточнее.

1) Возможно, это одна из причин, почему готовые трансформаторы весь указанный диапазон не покрывают. Спасибо за мысль, мне еще в другом месте с этим мучиться придется.

2) О точности я отдельно даже не задумывался.
Подавление синфазной помехи нужно потому, что на фоне помехи амплитудой до 2,5 В (5Vss) нужно разглядеть относительно небольшой полезный сигнал.
Искажения нужны поменьше, но придется, вероятно, выбирать "лучший из худших".
Шумы выжны, т.к. требуемый усилитель - это в общем усилении только первый каскад. Чем был бы доволен: напряжение шумов меньше 5-8нВ/(Гц)^0.5 - вполне безобидное требование, если частоты до 40-50 МГц (подошел бы AD8129).

К термину "инструментальный усилитель" в данной задаче у меня отношение весьма "потребительское".
Что, собственно, нужно: с наименьшими затратами "пространства и электричества" преобразовать сигнал от капризного источника с дифференциальным выходом в однофазный сигнал.

Возможно, как предложил Станислав, проще разделить диапазон.

Сообщение отредактировал Okorok - Jul 13 2007, 08:34

[nicom]

...Т.е. я ищу малошумящий высокочастотный усилитель, стабильный при усилении +1.

А чем плох -1?, Какая Вам разница, где +, а где - ?
Поменяйте названия входов...

В этом случае присмотритесь к AD8099...  AD8099_b.pdf ( 1.18 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 278

От себя добавлю - аккуратнее выбирайте номиналы конденсаторов обратной связи (!!!)...

Вы ничего не упомянули о значениях входных токов (и сопротивлений)... входной каскад, так понимаю...

Может быть нужен FET каскад...
Тогда все еще значительней усложняется...

Да, кроме всего прочего, самый главный элемент - это конструкция... распределенные цепи L и C...

200МГц - это "сурово"... для россыпухи"...

[Okorok]

1) А чем плох -1?, Какая Вам разница, где +, а где - ? Поменяйте названия входов...

2) В этом случае присмотритесь к AD8099...
От себя добавлю - аккуратнее выбирайте номиналы конденсаторов обратной связи (!!!)...

3) Вы ничего не упомянули о значениях входных токов (и сопротивлений)... входной каскад, так понимаю...

4) Может быть нужен FET каскад... Тогда все еще значительней усложняется...

5) Да, кроме всего прочего, самый главный элемент - это конструкция... распределенные цепи L и C...
200МГц - это "сурово"... для россыпухи"...

1) +1 нужен для высокого входного сопротивления. Надо.

2) AD8099 видел. Он стабилен для больших коэфф. усиления. Для единицы - менингит с подбиранием обратной связи, и то - без гарантии удачи (если учитывать ограничения в компоновке и т.д.).
Значения конденсаторов в даташите - рекомендации, т.е. их не только ВЫбирать, но и практически ПОДбирать нужно.
AD8099 не один такой и не первый. Есть старый добрый CLC425, и много попыток его превзойти: весьма малошумящие, весьма высокочастотные, но для относительно больших коэффициетнов усиления.

3) Беда в том, что вход требуют универсальный широкополосный. Вн. сопротивление источника сигнала от 5 до 500 Ом. Из-за этого см. п.1.

4) FET каскад - может, и хорошо, но страшно. Опыта нет. Возможно, это был бы выход: два FET на входах и один ОУ сзади, например, тот же AD8099. Но возникает вопрос с согласованием выходов FET с не совсем симметричными входами ОУ. Два ОУ на входе, думаю, лучше.

5) Да, верно. Однофазные усилители до 200 МГц уже "разгонял", а тут придется еще над симметричностью компоновки поработать. Лучше бы, конечно, заполучить все в одном корпусе.

Т.к. хорошего решения не вижу, буду, наверное, разделять "универсальный" вход на два поддиапазона.

[Stanislav]

Боюсь, что получить заданный коэффициент подавления синфазной составляющей с трансформатором будет затруднительно - вряд ли удастся получить достаточную симметрию в диапазоне частот. Хотя...

При чём здесь симметрия? Мы говорим о подавлении синфазного сигнала, а на трансе с заземлённым выводом вторички в полосе, скажем, 5-200 МГц требуемое подавление получить несложно.

Т.к. хорошего решения не вижу, буду, наверное, разделять "универсальный" вход на два поддиапазона.

И правильно. Кроме того, для создания "трансформаторного" двухканального усилителя (по схеме Гольдберга), сдаётся, достаточно только одного транса и только одного широкополосного ОУ.

[Okorok]

1) При чём здесь симметрия? Мы говорим о подавлении синфазного сигнала, а на трансе с заземлённым выводом вторички в полосе, скажем, 5-200 МГц требуемое подавление получить несложно.

2) И правильно. Кроме того, для создания "трансформаторного" двухканального усилителя, сдаётся, достаточно только одного транса и только одного широкополосного ОУ.

1) Речь идет о симметрии обмоток трансформатора. Т.к. кол-во витков в обмотке ВЧ трансформатора около 10 (5+5), один криво уложенный виток может сделать 40 дБ CMRR недостижимыми. Ферритовый сердечник сглаживает не все.

2) С трансформатором, конечно, все решается - если ограничить полосу.

Сообщение отредактировал Okorok - Jul 13 2007, 14:34

[Stanislav]

Симметрия нужна, если собирать из дискретных ОУ. С трансформатором, конечно, все решается - если ограничить полосу.

Простите, Вы о чём? Ничего не понял...

1) Речь идет о симметрии обмоток трансформатора. Т.к. кол-во витков в обмотке ВЧ трансформатора около 10 (5+5), один криво уложенный виток может сделать 40 дБ CMRR недостижимыми. Ферритовый сердечник сглаживает не все.

А я говорю, что можно получить требуемые 35-40 дБ КОСС даже на трансе без заземлённой средней точки вторичной обмотки...
Вторичка, состоящая из двух половинок, в данном случае только желательна.

2) С трансформатором, конечно, все решается - если ограничить полосу.

Не понял. Каким образом ограничить?

[Andr2I]

2Tanya

Что-то близкое можно построить на АД8129 (оконечный) с коэффициентом 10, а на входе парочка по стандартной схеме по Вашему вкусу... Проверено. Шум в точности, как в даташите. Подавление СС было лучше, чем ожидалось... Вы, правда усиление требуемое не огласили...

А не пробовали на ad139 или ad138 получать коэффициент усиления меньше 1? Например, 0,1? Оно на первый взгляд странно, но тем не менее когда читал описание этих усилителей ничего противоречещего не нашел. Очень интересно, возможно ли такое на практике?

[Tanya]

2Tanya
А не пробовали на ad139 или ad138 получать коэффициент усиления меньше 1? Например, 0,1? Оно на первый взгляд странно, но тем не менее когда читал описание этих усилителей ничего противоречещего не нашел. Очень интересно, возможно ли такое на практике?

Возможно, это описано, например, для инвертирующего включения ОУ - надо увеличить коэфициент усиления шума... - поставить, например, между входом и землей резистор небольшого номинала. Смещение при этом увеличится...
Про диффусилитель даже не думала... Зачем использовать устройство, предназначенное для усиления от 10 и выше таким образом?
Можно на выходе делитель поставить...
0.1... такой надобности не возникало... пока...

[Andr2I]

2Tanya

Возможно, это описано, например, для инвертирующего включения ОУ - надо увеличить коэфициент усиления шума... - поставить, например, между входом и землей резистор небольшого номинала. Смещение при этом увеличится...
Про диффусилитель даже не думала... Зачем использовать устройство, предназначенное для усиления от 10 и выше таким образом?
Можно на выходе делитель поставить...
0.1... такой надобности не возникало... пока...

А для чего увеличивать коэффициент усиления шума? Если ОУ в инвертирующем включении можно просто увеличить входной резистор (при условии стабильности ОУ при единичном усилении). Конечно это выразится в эффективном увеличении входного шума, но на выходе реально шума больше не станет.
AD138 и AD139 могут работать при единичном усилении, значит такое включение допустимо (как пример, входные резисторы по 5 К, а в обратной связи по 500 ом). Надобность - входное сопротивление.

[Tanya]

2Tanya
А для чего увеличивать коэффициент усиления шума? Если ОУ в инвертирующем включении можно просто увеличить входной резистор (при условии стабильности ОУ при единичном усилении). Конечно это выразится в эффективном увеличении входного шума, но на выходе реально шума больше не станет.
AD138 и AD139 могут работать при единичном усилении, значит такое включение допустимо (как пример, входные резисторы по 5 К, а в обратной связи по 500 ом). Надобность - входное сопротивление.

А Вы пробовали так включать? Подайте ступеньку и посмотрите.... Это все описано... во многих местах. Например, в даташите на ad8067.

[Lonesome Wolf]

При чём здесь симметрия? Мы говорим о подавлении синфазного сигнала, а на трансе с заземлённым выводом вторички в полосе, скажем, 5-200 МГц требуемое подавление получить несложно.
И правильно. Кроме того, для создания "трансформаторного" двухканального усилителя (по схеме Гольдберга), сдаётся, достаточно только одного транса и только одного широкополосного ОУ.

Как я понимаю - возможно это мое понимание несколько ограничено - трансформатор нужен для преобразования дифференциального сигнага в single-ended. Так вот, если я не ошибаюсь, из-за паразитных емкостей КОСС будет ограничен на высоких частотах. Или это не так?

[Andr2I]

2Tanya

А Вы пробовали так включать? Подайте ступеньку и посмотрите.... Это все описано... во многих местах. Например, в даташите на ad8067.

Пока не пробовал, но думаю получиться. AD8067 - не показатель - для него сразу написано "Stable for gains >≥8", поэтому для такого включению он не подходит. Когда-то пробовал похожее на LM124 - все работало.
А что по Вашему я должен увидеть после подачи ступеньки - "звон" (так он почти всегда есть) или генерацию (так она и без ступеньки будет)?

[Tanya]

2Tanya
Пока не пробовал, но думаю получиться. AD8067 - не показатель - для него сразу написано "Stable for gains >≥8", поэтому для такого включению он не подходит. Когда-то пробовал похожее на LM124 - все работало.
А что по Вашему я должен увидеть после подачи ступеньки - "звон" (так он почти всегда есть) или генерацию (так она и без ступеньки будет)?

Не знаю, как Вам, а мне ни звон, ни генерация совсем не были пока нужны. Никогда...

[Stanislav]

Как я понимаю - возможно это мое понимание несколько ограничено - трансформатор нужен для преобразования дифференциального сигнага в single-ended...

Вовсе не обязательно. Вторичка транса, равно как и его первичка, может быть дифференциальной.

...Так вот, если я не ошибаюсь, из-за паразитных емкостей КОСС будет ограничен на высоких частотах. Или это не так?

Конечно, так. Только подобрав соответствующий конструктив транса, и, выбрав подходящее кол-во витков, а также их отношение, влияние этих паразитных ёмкостей можно сделать достаточно малым, и подавление в 35-40 дБ на 200 МГц, думается, получить можно. Транс со средней точкой вторички будет иметь в этом смысле некоторое преимущество, но потребует последующего дифф. усилителя.