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".

[Alexashka]

Появилось время отписаться. Итак что сделано: немного изменил схему (см.приложенный рисунок, на схеме не показаны 2 аттенюатора по 40дб на входе, привел полностью схему на всякий случай). Т.е нагрузил транзисторный каскад такимже малошумящим источником тока (усиление транзисторного каскада стало несколько тысяч), усиление ОУ уменьшил (впринципе теперь достаточно даже повторителя). Целью этого было проверка снижения шумов при увеличении тока коллектора до 0,6мА..1мА (что с резистором в коллекторе было проблематично получить).
Как видно из схемы, ВЧ коррекция в каскаде BJT+ОУ вообще отсутствует, и нет никаких следов автоколебаний. А учитывая GBWP=5МГц у ОУ и малое усиление предполагается, что в полосе до 360Гц он не вносит сколь нибудь значимого фазового сдвига, и, соответственно, не может увеличивать собственные шумы усилителя.
Получено на выходе О9 1В п-п сигнал при входном сигнале 23мВ и шумы 10мВ эфф. Если сравнить с предыдущими результами (сигнал 1,37В п-п и шумы 14мВ эфф.) видим, что отношение С/Ш не изменилось.

Пробовал заменить входной транзистор на BC850B (со слов многих авторов весьма малошумящий), усиление упало % на 20 и шумы увеличились, в целом С/Ш увеличился примерно в 1,5раза.

Также проверил гипотезу о том, что мощные (ключевые) биполярники работают лучше чем малошощные-малошумящие Для этого поставил на входе MJE13007 (по совету автора статьи кот.тут приводилась выше).
Схему с активной нагрузкой разобрал чтобы не складывать шумы MJE13007 и 2SA970 в коллекторе. Т.е вернул схему как в посте #51, тока пришлось уменьшить номиналы R501, R497, R502 для обеспечения нормального смещения транзюка. И R481 =5,1кОм. Ток коллектора составил 0,35мА.
Получил шумы 9,8мв эфф. и сигнал 1,33В п-п. Т.е С/Ш уменьшился на треть.
В предположении что это было следствием изменившихся параметров усилителя отпаял MJE13007 и припаял обратно 2SC2240. Получил все теже шумы 14,5мВ эфф. и сигнал 1,32В п-п!
И какбы по сравнению с MJE13007 шумы теперь увеличились в 1,5 раза


Итак подытоживая...
1) Шумы каскада не зависят от режима работы по постоянному току -при изменении напруги на коллекторе или коллекторного тока в некоторых приделах. При значительном уменьшении тока коллектора (менее 100мкА) заметно некоторое увеличение шумов. Возможно схема с активной нагрузкой не дает преимущества так как шумы обоих транзисторов складываются?
2) Шумы мощного-ключевого транзистора меньше, чем у хорошего-малошумящего-маломощного. Примерно 1,5нВ/sqrt(Гц), но всеже не опускаются до заветной границы 1нВ, как у OP797
3) Получить приведенный шум близкий к тому, что получен у автора статьи http://www.beis.de/Elektronik/LNPreAmp/LNPreAmp.html не удалось, возможно причны в том, что у него Ic=4mA а не 0,4 как у меня. И еще я обратил внимание, цепочка С5-R10 в его схеме образует ФВЧ с частотой среза 160Гц. Т.е фликкер-шум он практически весь гасит благодаря 100% отрицательной ОС!

Как я понял методики измерения шумов могут быть разные:
Bipolar Junction Transistor 1/f Noise Simulation and Parameter Extraction Technique

Ага, заметили кстати, моя схема один в один совпадает с той, что он предложил как самую удачную
зы.про схему с запиткой в эмиттер у него не понял- что это за эффект "драмматического снижения шумов"?

Ну в целом я доволен результатом, схема малочувствительна к разбросу параметров элементов и температурным изменениям, и у нее неплохие показатели линейности. Один минус- входное сопротивление у нее около 50 Ом, а мне бы его надо увеличить до 1кОм. Пытался дополнительно ввести ОС в эмиттер, чтобы увеличить входное сопротивление, но температурный дрейф растет дико.

Эскизы прикрепленных изображений