предусилитель для пьезокерамического гидрофона Опции

[minzh]

Добрый день. Имеется пассивный гидрофон и 30 м кабеля (две жилы в экране). Для работы с ним необходимо собрать предусилитель с коэффициентом усиления порядка 10-20. Предусилитель должен быть размещён в корпусе гидрофона и иметь фантомное питание. Возможно, у кого найдётся готовое схемотехническое решение? Спасибо.

[AlexFTF]

Что такое фантомное питание?

[minzh]

Что такое фантомное питание?

Сигнал и питание передаётся по одним и тем же проводам.

Сообщение отредактировал minzh - Sep 5 2013, 09:22

[Proffessor]

Имеется пассивный гидрофон и 30 м кабеля (две жилы в экране). Для работы с ним необходимо собрать предусилитель с коэффициентом усиления порядка 10-20. Предусилитель должен быть размещён в корпусе гидрофона и иметь фантомное питание. Возможно, у кого найдётся готовое схемотехническое решение?

Если кабель трансляции симметричный (витая пара в экране), напрашивается самое простое решение - дифференциальный каскад на двух полевиках. Пьезокерамический датчик подключается симметрично к затворам полевиков. Стоки транзисторов непосредственно подключены к проводам кабеля. Стоковые резисторы вынести в конец кабеля, и на них подавать питание относительно экрана. Сопротивление стоковых резисторов надо выбирать из компромисса - обеспечить с одной сороны, требуемое усиление, с другой стороны - не завалить верхние частоты из-за емкости кабеля провод-провод и провод-экран.

Сообщение отредактировал Proffessor - Sep 5 2013, 10:35

[minzh]

Если кабель трансляции симметричный (витая пара в экране), напрашивается самое простое решение - дифференциальный каскад на двух полевиках.

Спасибо, но не будет ли надёжнее на операционнике?

[Proffessor]

... не будет ли надёжнее на операционнике?

Надежность не в последнюю очередь зависит от количества компонентов схемы. Супер-надежность микросхем по сравнению с дискретными транзисторами - не более, чем миф.
Если делать на операционнике, то требования к нему появляются специфические:
- JFET-входы;
- дифференциальный выход (такие ОУ большая редкость, тем более JFET).
Если нет ОУ с дифференциальным выходом, надо ставить два ОУ параллельно.
Кроме того, надо городить пассивные цепи развязки для фантомного питания ОУ. А это ненадежные электролитические конденсаторы.
Так что проблем здесь явно больше, чем с вариантом на ПТ.

Сообщение отредактировал Proffessor - Sep 5 2013, 10:59

[Tarbal]

Если кабель трансляции симметричный (витая пара в экране), напрашивается самое простое решение - дифференциальный каскад на двух полевиках. Пьезокерамический датчик подключается симметрично к затворам полевиков. Стоки транзисторов непосредственно подключены к проводам кабеля. Стоковые резисторы вынести в конец кабеля, и на них подавать питание относительно экрана. Сопротивление стоковых резисторов надо выбирать из компромисса - обеспечить с одной сороны, требуемое усиление, с другой стороны - не завалить верхние частоты из-за емкости кабеля провод-провод и провод-экран.

Изящно. И вопрос с питанием решен без применеия развязок.
Здесь и большого усиления по напряжения не надо. Главное понижен импеданс источника, а усилить можно в более комфортных условиях на казенной стороне.
Никто ведь не говорил, что усилитель должен быть однокаскадный, да и симметричный сигнал скорее всего надо будет конвертировать. Вот здесь операционник самое то.

Сообщение отредактировал Tarbal - Sep 5 2013, 13:00

[Alexashka]

Если кабель трансляции симметричный (витая пара в экране), напрашивается самое простое решение - дифференциальный каскад на двух полевиках. Пьезокерамический датчик подключается симметрично к затворам полевиков. Стоки транзисторов непосредственно подключены к проводам кабеля. Стоковые резисторы вынести в конец кабеля, и на них подавать питание относительно экрана. Сопротивление стоковых резисторов надо выбирать из компромисса - обеспечить с одной сороны, требуемое усиление, с другой стороны - не завалить верхние частоты из-за емкости кабеля провод-провод и провод-экран.

Извините что вклиниваюсь, вопрос для меня тоже актуальный. А как у такой схемы с линейностью?
Вообще чтобы не иметь проблем с длинной линией, ее нужно питать постоянным током, что становится довольно энергезатратно при большом количестве датчиков. А вообще имея 2 жилы и экран можно ведь передавать по одной жиле питание, по другой сигнал?

P.S. Вообще для задачи ТС обычно применяют параллельный стабилизатор -выходное сопротивление у такой схемы минимально, т.е кабель в принципе не влияет на сигнал, если достаточно тока питания.

[ig_z]

Сопротивление стоковых резисторов надо выбирать из компромисса - обеспечить с одной сороны, требуемое усиление, с другой стороны - не завалить верхние частоты из-за емкости кабеля провод-провод и провод-экран.

Там должна быть каскодная схема. Лично я поставил бы первый полевик усилителем, второй полевик каскодом для уменьшения входной емкости. Это на стороне датчика. На другом конце кабеля обычный биполярный тр-р тоже каскодом. Выбрав оптимальные значения истокового резистора первого полевика и его тока (ну тип полевика), можно получить оптимальные значения линейности, широкополосности и отношения с/ш для данного датчика.

[Tiro]

А вообще имея 2 жилы и экран можно ведь передавать по одной жиле питание, по другой сигнал?

Можно, но не нужно. Правильнее все же передавать питание по 2 жилам и по ним же сигнал. Предложение было правильное, запитать усилитель через резисторы, переменку сигнала отделить конденсаторами на приемной части.

[Tarbal]

Извините что вклиниваюсь, вопрос для меня тоже актуальный. А как у такой схемы с линейностью?

Все линейно.

В истоке стоит резистор и в стоке на другом конце провода. Схемотехнически резистор в истоке осуществляет отрицательную обратную связь. Отношение резисторов дает коэффициент усиления по напряжению. Для борьбы с емкостью линии надо побольше тока вдуть, то есть поменьше номинал резисторов поставить.

Там должна быть каскодная схема. Лично я поставил бы первый полевик усилителем, второй полевик каскодом для уменьшения входной емкости. Это на стороне датчика. На другом конце кабеля обычный биполярный тр-р тоже каскодом. Выбрав оптимальные значения истокового резистора первого полевика и его тока (ну тип полевика), можно получить оптимальные значения линейности, широкополосности и отношения с/ш для данного датчика.

Не согласен. Каскодная схема нейтрализует емкость сток-затвор у обоих каскадов, но не емкость кабеля. Это позволяет бороться с эффектом (забыл имя), когда на высоких частотах усиление падает благодаря этой емкости.
У первого каскада сток не меняет напряжение и нечему идти через емкость, а у второго затвор под постоянным напряжением и емкость сток-затвор не влияет.

Сообщение отредактировал Tarbal - Sep 9 2013, 12:13

[sergk]

Может подойдет преобразователь 4-20мА, типа AD420 или любой другой +оу на JFET

[minzh]

Это позволяет бороться с эффектом (забыл имя)

Наверное, эффект Миллера...

Может подойдет преобразователь 4-20мА, типа AD420 или любой другой +оу на JFET

Это мне? Да, имхо, лучшее решение, но входы у платы только аналоговые.

И ещё вопрос, что с защитой от перегрузки?

[sergk]

minzh:
входы у платы только аналоговые.

посмотрите например http://www.ti.com/lit/ds/symlink/xtr117.pdf
защита по перегрузке (по входу)- стандартная для всех ОУ.

[Tarbal]

Наверное, эффект Миллера...


Это мне? Да, имхо, лучшее решение, но входы у платы только аналоговые.

И ещё вопрос, что с защитой от перегрузки?

Да эффект Миллера.

Лучшее решение вам предложил Proffessor.

Если под перегрузкой вы понимаете подключение к высокому напряжению, то поставьте стабилитроны параллельно полевикам и небольшие резисторы между стоком и линией. Они должны быть хотя бы раз в 10 меньше сопротивления нагрузки (которая на другом конце линии).
Стабилитроны должны быть не двунаправленными, а если нет другого выхода, то добавьте еще диоды в параллель к стабилитронам. при обратной полярности они защитят полевик.