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?

[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