МШУ, Покритикуйте схему Опции

[Alexashka]

Назрела необходимость сделать МШУ с малым потреблением. Перебрав все известные ОУ и не удовлетворившись результатом решил попробовать на входе малошумящий биполярный транзистор.
Сейчас в железе собран каскад на одном транзисторе по схеме 1.

На схеме только первый каскад усиления, дальше идет остальная часть усилителя и фильтр НЧ, ограничивающий полосу пропускания в 350Гц.
Работает отлично, шумы 2,8нВ/sqrt(Гц) приведен.ко входу при токе коллектора 260мкА (практически это потребление всей схемы).
Для сравнения в схеме с OPA378 (20нВ/sqrt(Гц)) на выходе интегральный шум в 5 раз больше при соизмеримом токе потребления.
Скорей всего этот вариант схемы не пойдет -нелинейные искажения да и температурная стабильность будет проблемой. Сразу походу вопрос- можно ли получить тут КНИ меньше 0,1% если применить только локальную ОС (в эмиттере). Усиление транзистора нужно сохранить максимальным, чтобы не нахватать шумов по цепям питания и в последующих каскадах.

На второй схеме усилитель с ОУ в обратной связи.

В модели работает не хуже первого варианта, но емкость в 2200мк смущает. Хотелось бы от нее както избавиться, но обрезать НЧ нужно не выше 2Гц. Подскажите, какие еще схемотехнические решения тут можно применить?
ЗЫ. Референс на Х107 чтобы задавать уровень напряжения на коллекторе (и ток коллектора), Х108 призван генерировать "чистое" питание для первого каскада, поскольку шумы питания в данном варианте будут подавляться только в Ку транзистора раз, т.е цепь питания весьма критична к "чистоте".

[Stanislav]

стабильность будет проблемой. Сразу походу вопрос- можно ли получить тут КНИ меньше 0,1% если применить только локальную ОС (в эмиттере).

Конечно, можно.
Для этого следует подать общую ООС в первый каскад усиления с одного из последующих. Ессно, позаботившись об устойчивости усилка.
В Вашей первой схеме её удобнее всего подать в эмиттер.

 

Усиление транзистора нужно сохранить максимальным, чтобы не нахватать шумов по цепям питания и в последующих каскадах.

Подход правильный. Но общая ООС не уменьшит усиление первого каскада - оно останется таким, какое есть.
Необходимым условием сохранения малого уровня шумов является малость фазового сдвига по петле ООС в рабочей полосе частот. Об этом часто принято "забывать".

ЗЫ. Кстати, шумовые параметры Вашего усилка отнюдь не героические... Вы бы требования к нему обнародовали, чтоб можно было определиться. 

ЗЗЫ. И ещё. Оценивать уровень шума транзисторных каскадов по Spice-моделям транзисторов настоятельно не советую. Здесь надо ручками считать...

 

...Вообще тема low noise в операционниках разработана достаточно мощно.

Давайте признаем очевидное: она хорошо разработана только для мозгов потребителя.
Настоящие малошумящие ОУ можно пересчитать по пальцам. Многие уже не производятся. И, всё равно, до дискретных решений им далеко.

Источник сигнала- геофон, низкоимпедансная катушка (около 350Ом), поэтому я както сразу сориентировался на биполярник, полевики отбросил, Вы думаете стоит попробовать на полевичке?

Полный импеданс датчика в рабочей полосе надо приводить. Иначе расчёт будет некорректным, и уровень шума реального устройства может оказаться сюрпризом.

Поскольку какие-то характеристики Вы привели, сразу парочка вопросов:
- каков максимально допустимый ток потребления усилителя?
- каков максимально допустимый к-т шума усилителя при работе с данным источником в заданной полосе частот?
- каков полный импеданс датчика?
Собственно, этими вопросами следовало бы озаботиться ещё до начала проектирования.

ЗЗЗЫ. Думаю, одним из основных шумовых факторов будет фликкер, по причине 2 Гц нижней границы полосы пропускания. 

Сообщение отредактировал Stanislav - Nov 4 2010, 21:10