Малошумящий предусилитель Опции

[spongebob]

Всем привет!

Надо получить усиление в диапазоне 40-60 раз.
Входной сигнал на уровне 100 мкВ (может быть и менее).
Частота порядка 40-60 кГц.
Питание 5 В.

Как я понимаю, нужно что-то очень малошумящее. Далее сигнал будет усиливаться обычными ОУ.
Какой усилитель добавит минимум шумов в сигнал?

1. Однокаскадный с ОЭ?
2. Малошумящий ОУ?
3. Обычный ОУ?

Сигналы коммутируются с нескольких источников с помощью 4052.
Как лучше поступить?

1. Несколько предусилителей, а потом коммутатор?
2. Коммутатор, а потом один предусилитель?

Какого порядка может коммутировать сигналы коммутатор? Зависит от сопротивления нагрузки после него?

[spongebob]

После предусилителя идет коммутатор, полосовой активный фильтр и еще один усилитель.
Может быть, с помощью C4 и R6, дополнительно ограничить полосу снизу, чтобы шумов было поменьше и помех всяких? Ведь датчики работают на частоте около 40 кГц.

А нужен ли вообще C3 перед коммутатором? Коммутатор ведь имеет однополярное питание и, если мы оставим разделительный конденсатор, то отрицательные полуволны не пройдут через него.
Не пойму пока, нужны ли вообще разделительные конденсаторы между каскадами, ведь каждый каскад смещается одинаково на 2.5 В.

[Herz]

После предусилителя идет коммутатор, полосовой активный фильтр и еще один усилитель.
Может быть, с помощью C4 и R6, дополнительно ограничить полосу снизу, чтобы шумов было поменьше и помех всяких? Ведь датчики работают на частоте около 40 кГц.

Конечно, это разумно. Можно даже и сверху, поставив конденсатор параллельно R2. То есть, выделив нужную полосу.

А нужен ли вообще C3 перед коммутатором? Коммутатор ведь имеет однополярное питание и, если мы оставим разделительный конденсатор, то отрицательные полуволны не пройдут через него.
Не пойму пока, нужны ли вообще разделительные конденсаторы между каскадами, ведь каждый каскад смещается одинаково на 2.5 В.

Нет, в самом деле, разделение по постоянному току здесь ни к чему. Можно смело оставить УПТ.

[spongebob]

Конечно, это разумно. Можно даже и сверху, поставив конденсатор параллельно R2. То есть, выделив нужную полосу.

Это будет ВЧ-коррекция? Пробовал, чтобы мои 40 кГц прошли без заметного ослабления емкость должна быть единицы пФ. А иначе сильно заваливает на ВЧ.

Нет, в самом деле, разделение по постоянному току здесь ни к чему. Можно смело оставить УПТ.

Ну, только в ОС конденсатор на виртуальную землю оставить, чтобы коэффициент усиления по постоянному току был равен 1.

Кстати, а вместо делителя не лучше будет всетаки поставить стабилитрон, чтобы напряжение виртуальной земли было стабильнее и менее зависело от питания?
Как лучше распределить усиление по каскадам? Предварительный усилитель, активный фильтр, дополнительный усилитель...

Подскажите, пожалуйста, как прикинуть, будет ли компаратор, собранный на ОУ, достаточно быстродействующим для данной рабочей частоты? Компаратор на MAX44252 (остался один усилитель, на нем и компаратор сделать можно), сигнал 40 кГц. Допустим, скорость нарастания выходного напряжения по документации == 5 В/мкс, питание 5 В, синусоида наша нарастает от 0 до 5 В (пусть это для максимального усиления) за полпериода == 12.5 мкс, 1 мкс << 12.5 мкс, значит ОУ подойдет?

По поводу пустых строк. Не будут ли лишними пустые строки, разделяющие абзацы для облегчения восприятия текста?

[Herz]

Это будет ВЧ-коррекция? Пробовал, чтобы мои 40 кГц прошли без заметного ослабления емкость должна быть единицы пФ. А иначе сильно заваливает на ВЧ.

Это зависит от номиналов резисторов. Но и единицы пикофарад бывают совсем не вредными, чтобы предотвратить самовозбуждение каскада, например. В любом случае, внеполосное усиление следует снижать.

Ну, только в ОС конденсатор на виртуальную землю оставить, чтобы коэффициент усиления по постоянному току был равен 1.

Это можно, но если у Вас на входе нет постоянной составляющей (из-за разделительного конденсатора), то и усиливать нечего. Разве только собственное смещение, но это актуально для больших Кус.

Кстати, а вместо делителя не лучше будет всетаки поставить стабилитрон, чтобы напряжение виртуальной земли было стабильнее и менее зависело от питания?

Как раз этого лучше не делать. Сейчас у Вас при любых колебаниях питания сигнал гарантированно подтянут к середине. А со стабилитроном симметрия нарушится. Это, впрочем, важно, если сигнал уже достигает величин, сопоставимых с напряжением питания и в случае, когда важен КОСС.

Как лучше распределить усиление по каскадам? Предварительный усилитель, активный фильтр, дополнительный усилитель...

Следует максимум усиления сосредоточить в первом каскаде. Насколько удаётся. А, возможно, его одного и будет достаточно.

Подскажите, пожалуйста, как прикинуть, будет ли компаратор, собранный на ОУ, достаточно быстродействующим для данной рабочей частоты? Компаратор на MAX44252 (остался один усилитель, на нем и компаратор сделать можно), сигнал 40 кГц. Допустим, скорость нарастания выходного напряжения по документации == 5 В/мкс, питание 5 В, синусоида наша нарастает от 0 до 5 В (пусть это для максимального усиления) за полпериода == 12.5 мкс, 1 мкс << 12.5 мкс, значит ОУ подойдет?

Попробуйте. Возьмите, кстати, симулятор, полезная вещь.

По поводу пустых строк. Не будут ли лишними пустые строки, разделяющие абзацы для облегчения восприятия текста?

Я прошу лишь не злоупотреблять. Например, после цитаты незачем нажимать "Enter", интервал и так автоматом получается достаточным. Также ни к чему несколько пустых строк подряд.

[spongebob]

Это можно, но если у Вас на входе нет постоянной составляющей (из-за разделительного конденсатора), то и усиливать нечего. Разве только собственное смещение, но это актуально для больших Кус.

С каких величин начинаются большие Кусы?
Я попробовал промоделировать, закоротив C1. Усилитель в насыщении. Потом понял, что надо бы изменить номинал R6 (от предыдущего раза остался), чтобы скомпенсировать смещение от входных токов, изменил и усилитель заработал. Наверное, лучше эти конденсаторы всетаки оставить на всякий случай...

Как раз этого лучше не делать. Сейчас у Вас при любых колебаниях питания сигнал гарантированно подтянут к середине. А со стабилитроном симметрия нарушится. Это, впрочем, важно, если сигнал уже достигает величин, сопоставимых с напряжением питания и в случае, когда важен КОСС.

Объясните, пожалуйста, какая тут связь с КОСС?

Следует максимум усиления сосредоточить в первом каскаде. Насколько удаётся. А, возможно, его одного и будет достаточно.

Чтобы сигнал/шум было побольше?
Исходя из каких соображений можно выбрать максимальный Кус? Ширина полосы (по диаграмме Боде)?

Попробуйте. Возьмите, кстати, симулятор, полезная вещь.

Да взял уже, проверяю сомнительные вещи, но живое общение ничто не заменит
Эээ... т. е. по параметрам нельзя прикинуть, пойдет ОУ в качестве компаратора или нет? Тут я, наверное, не учел еще и время входа/выхода в/из насыщения...