Усилить и оцифровать сигнал порядка мкВ, Посоветуйте решение Опции

[InvisibleFed]

Здравствуйте. Требуется усилить сигнал акустического диапазона (ну точнее, до 50 КГц) с размахом от нескольких мкВ до десятков мВ с минимальными шумами и искажениями. А затем, все это дело еще и оцифровать (АЦП не менее 12-14 разрядов). Два канала. Желательна простая (всмысле доступная не по цене, а по нахождению) повторяемость решения. Кто что может посоветовать, кто с чем работал?

[Stanislav]

Привожу пару графиков ЧХ для антен (сам не знаю для каких - просто дали, когда я спросил о сопротивлении и то не сразу). Там только от 15 до 30 КГц, но мне уточнили, что нужно от 1 до 50 КГц.

Тогда пусть дадут импеданс антенны в этом частотном диапазоне.
Учтите, что индуктивная составляющая там тоже может он может оказаться значительной (см. например, эквивалентную схему и характеристики импеданса кварцевого резонатора - любой пьезоэлемент должен быть на неё похож).

...В отсутсвтии дополнительной информации, предполагаем, что "тенденция" (по графикам) там примерно та-же =) (ну а что еще остается делать?).

Странный какой-то подход... То есть, предлагается гадать на кофейной гуще?

...Кстати, 50 КГц входного сигнала... ну ни разу не встречал такого кодека - даже если пишут - гон на деле.

Ну, не знаю... Вот навскидку:
PCM1804,
PCM4220,
и т.д...

...Совсем низкие частоты действительно никого не интересуют. Поэтому остановимся на диапазоне входного сигнала 1 - 50 КГц.

Лучше давайте остановимся на полосе входного сигнала 15-30 кГц...

...Сигнал должен быть усилен с минимальными искажениями (амплитуда, фаза.. (допустим фиксированный сдвиг фазы для всего диапазона)).

Так не бывает.
Во всяком случае, нужно определить, что же подразумевается под "минимальными искажениями" в конкретных цифрах.

Нужно хорошо подумать, чтобы шумы с него лезли в усилительный тракт.

Если делать импульсный преобразователь в непосредственной близости от усилка - экранировать его нужно со всех сторон обязательно. Не говоря уже о тщательной фильтрации выходных напряжений. Непосредственно на усилок питание нужно подавать с помощью линейных стабилизаторов (LDO, например) с малым уровнем собственных шумов в интересующей полосе.

...Я тоже это имел ввиду, тем более устройство маломощное. А может быть батарейное питание для пред.усилителя ?

Думается, импульсное всё же возможно. Только аккуратность при проектировании нужна.

Уже что-то, можно прикинуть параметры источника с точки зрения шумовых характеристик.
Надеюсь, что эти графики снимались в воде, а не на воздухе.
Итак, судя по графикам, импеданс источника - это десятки Ом активного сопротивления и примерно 12нФ последовательной емкости. Параллельно источнику подключена емкость кабеля, порядка 1-2нФ, и вход усилителя.

Я вижу на графиках порядка 800-1300 Ом активного сопротивления в приведённой полосе частот. Характер реактивного до конца не ясен - в области ВЧ это, конечно, ёмкость, только подключенная, быть может, и параллельно активному сопротивлению (это надо обязательно выяснить). А вот на частоте ~17-18 кГц наблюдается нечто вроде резонанса.
Итак, эквивалентная схема нужна, чтобы разобраться во всём этом деле. За основу предлагаю взять хорошо известную эквивалентную схему кварцевого резонатора.

...Шумовое сопротивление этого источника будет около 12к на 1кГц и около 200 Ом на 50кГц.

Простите, но расчёт непонятен.
И что такое "шумовое сопротивление" в данном контексте?

...Для такого источника необходим усилитель с напряжением шумов ≤1nV√Hz и шумовым током ≤0.1pA√Hz.

Почему? Я имею в виду, почему не 0,5 нВ/√Гц или не 3, например?
С шумовым током тоже пока не всё ясно.

...Осталось выяснить требования к динамическому диапазону и можно приступать к выбору усилителя.
Если особых требований к ДД не предъявляется, то можно использовать полевые транзисторы, например 2SK170, можно несколько в параллель.

Хорошие ПТ, одобрям. Правда, есть и "покруче".
Только всё-таки предлагаю уточнить условия.

а также посмотрите на AD8099; ADA4899

К этим супер-пупер нужно относиться осторожно.
У них шумовой ток по входу весьма велик...

[alexkok]

Простите, но расчёт непонятен.
И что такое "шумовое сопротивление" в данном контексте?

Очепятка, "шумовое" вычеркнуть, можно заменить на "реактивное".

Почему? Я имею в виду, почему не 0,5 нВ/√Гц или не 3, например?

Ну если принять активное, которое я оценил по АЧХ в десятки Ом, то получаем шум источника около 1нВ/√Гц. Можно конечно и 0,5 нВ/√Гц, но даже при 0 нВ/√Гц больше чем 3дБ не выиграем.

С шумовым током тоже пока не всё ясно.

Если я правильно оценил импеданс, то реактивное сопротивление на 1кГц будет около 12кОм и шум при при 0,1 пА/√Гц будет 1,2 нВ/√Гц.