При входных сигналах порядка 1 мв такая схема работает неплохо. Но уже на 10 мв 3-я гармоника выходит на -80 дб, а при 100 мв она превышает -40 дб. А обычно хотят динамику более 100 дб. Т.е. для музыки сойдет, а для нормальных применений - вряд-ли. И кто мешает поставить опер и избавиться от проблем?

На казенной части все равно ставится ОУ для преобразования симметричного сигнала, так на нем и усилить.

ОУ в качестве предусилителя -- вот где проблемы с питанием.

Действительно...Ну а чтож Вы раньше молчали, а то уже 3 страницы исписаны про какието повторители.

Как говаривали в старину - бумага все стерпит.


Если эти Ваши цифири не с потолка, то может быть схему моделировали? Тогда пожалуйста представьте исходный файл или хотя бы скриншоты, а то я пробовал моделировать в микрокапе, он почему-то у меня тупо заглючил.

От решения поставить ОУ проблемы только начнутся.

Ессно моделировал. Но и делал подобное тоже. Схемка и картинки такие (Orcad). Это для 100 мВ, коэффициент усиления порядка 6. Но и при других параметрах будет примерно то же.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Наоборот, с ОУ проблем существенно меньше, но это уже дело вкуса.

Тут видимо надо указать, что транзисторы работают на параболическом участке, т.е при малом Uси. Обычно то их используют на пологом участке, где вых.сопротивление и усиление больше. Но на этом участке зависимость Ic(Uзи) чисто квадратическая.

Вот сток-затворные характеристики для разных Uси. Самая нижняя (выделена серым) кривая довольно линейная в широком диапазоне напряжений затвора (ось Х), она соответствует напряжению Uси=0,25В, для каждой следующей кривой Uси увеличивается на 0,25В и зависимость все больше и больше начинает походить на параболу.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Ага. И в ОУ напряжение на полевике поддерживается строго постоянным при изменении синфазного напряжения. А в ЗЧУ и синфазного нет. Плюс ОС.

Я много раз пробовал "простые" схемы. И головная боль при этом куда больше, чем если просто поставить хороший опер. Ну ессно ежели качество требуется.

Видите ли, я предлагал несколько другую схему - с биполярами в верхнем этаже. С полевиками линейность должна быть заведомо хуже из-за их большого входного сопротивления со стороны истока (десятки Ohm у JFET против единиц и долей Ohm у BJT). Обратите внимание - в моей схеме сток нижнего JFET нагружен на эмиттер верхнего BJT и тем самым фактически по переменному току зашунтирован на землю, благодаря чему на стоке поддерживается в динамике постоянный потенциал.

Я поставил вместо верхних полевиков BC107B и снизил напряжение смещения до 2 вольт, т.е. падение на полевиках стало 0.5 в.
Нелинуха уменьшилась, но 3 гармоника все равно на уровне 60 с небольшим дб. Т.е. как ни крути - все равно много.

-60dB это 0.1% Вы делаете сверхточный измерительный микрофон?

Для микрофона такого не нужно. А вот для виброметров обычное требование порядка 100 дб. Не знаю как для гидроакустики, но и там, наверное, тоже. Просто приходится ловить слабые сигналы на фоне больших помех и плохо когда все загажено их гармониками.

Посмотрите параметры виброакустических систем тут. Стандартная цифра с переключением усиления - 120 дб, а ведь усиление идет дальше, предусилитель не переключается. Да и мгновенный (без переключения усиления) диапазон 117 дб. Отсюда и требования к нелинухе. И они вполне реальны, вот параметры некоторых ОУ
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Ну если все настолько серьёзно, то надо тщательнее подходить к вопросу.

Тогда положение с нелинейностью должен спасти источник тока вместо истокового резистора дифкаскада. И более тщательный выбор режима постоянного тока полевиков. 0,5V напряжения сток-исток - это ненормально, транзисторы почти в насыщении, там должна быть приблизительно половина напряжения питания каскада. И проанализировать гармоники начиная не с 10kHz, как Вы делаете, а с 1-5kHz. Тогда будет честнее.

А можно спросить откуда Ваша схема? Хотелось бы почитать подробнее.

Схема эта - практически такая же, как первый каскад любого JFET-операционника. Читайте материалы о внутренней структуре ОУ.

тогда ещё может проситься стабилитрон, фиксирующий напряжение между общей точкой истоков и базами верхних транзисторов каскода.
Если интересуют частоты выше 2 кГц, то нет равных полевику BF862.

А вслед за ними и в лучших усилителях мощности низкой частоты конца 70-х середины 80-х годов.
Шушуринский усилитель, Бриг 001, Электроника 001

Вот именно про это я и говорю. А потом еще, еще и еще... Не лучше сразу ОУ поставить, в нем все это уже сделано?

Поставил ОУ и нет проблем - не получится. Вы сперва решите проблему подачи питания по сигнальной паре.

А это, как раз, совсем не проблема. Решений несколько, зависят от требуемой полосы частот. Самое простое - транс с отводом от средней точки на обоих концах кабеля. Он, реально, работает как дроссель и не вносит искажений. Но если полоса широкая он заменяется на пары резисторов - менее эффективно, но результат тот же.

Да, забыл про самое эффективное решение - поставить туда-же АЦП и сразу гнать цифру. На современных компонентах можно, заодно, и процессор вставить.

PPS. А кто мешает гнать питание по одному проводу и сигнал по другому?

Да, но здесь желательно сигнал передавать по витой паре (помехоустойчивый вариант). Это если Вы возьмете например четырехпарный кабель FTP 5 категории, там можете использовать одну пару для сигнала, остальные три - двухполярное питание, контрольный сигнал и прочее...

И как вы собираетесь передавать сигнал постоянного тока через трансформатор?

Я тоже могу фантазировать, поставить Блутус и обойтись без кабеля, однако задача поставлена иначе.

Чет вы батенька не того...УМ Шушурина: на входе КТ503, УКУ "Бриг 001 Стерео": на входе КТ315, входное сопротивление микрофонного входа 20кОм... дальше не стал смотреть.
Хорошие усилители, но явно не в тему тут.


Спасибо, кэп. Но использовать интегральную схемотехнику не хочу, уж больно она специфическая -вместо одного резистора там скорее поставят 3 транзистора. Мне не этого хотелось. Ну нет так нет.

Это какого постоянного тока? С пьезодатчика?

Alexashka, а что именно вам нужно? Почему вам так интересна рассыпуха?

Основное требование- отечественная элем.база, плюс т.к система автономная и много датчиков -нужно снизить потребление. Плюс динамический диапазон хотелось бы нормальный. На низких частотах в море огромные естественные шумы (особенно в шторм), поэтому большое усиление не сделаешь, а с малым усилением можно нахватать ненужных шумов и помех.
Ну транзисторы еще можно какието подобрать, а вот ОУ... Малошумящий и малопотребляющий, да еще с полевыми структурами на входе...Скорей всего буду делать в первом каскаде одиночный JFET, потом какой-нибудь микропотребляющий ОУ. ЗЧУ естественно (обратная связь с выхода ОУ на затвор JFET).

ЗЫ. Идея сделать симметричный вход для датчика походу себя не оправдывает- датчик как правило цилиндр с отверстием (электродами является внешняя и внутренняя поверхности), и емкость между внешней обкладкой и средой на порядок больше, чем для внутренней. Поэтому наводка по входам не будет синфазной. Делать диф.выход? Ну не знаю, имеет ли смысл, если сопротивление драйвера низкое, да плюс сигнальные провода в экране.

Отечественные компоненты это строгая обязаловка? Или можно буржуйские если нет отечественных аналогов?
И какой частотный диапазон?

В принципе можно и буржуинских, но такая система уже имеется, хотелось бы переделать под наши, не сильно изгадив характеристики
Диапазон 10-6000 Гц.

На отечественных компонентах делать - намучаетесь. Несколько раз пробовали и влетали.

Посмотрите ADA4001-2. Дешевый, вход можно прямо к датчику подцепить, шумы и искажения малые, ток потребления - 2 мА (4 ма в сумме). На рассыпухе такого не сделать.

Да, если есть больная неравномерность сигналов по спектру - вы говорите большие сигналы на низких частотах - можно использовать предыскажение частотной характеристики с последующим ее восстановлением. Например продифференцировать сигнал в предусилителе, а затем восстановить его интегратором в усилителе.

Раньше для пьезокерамики были вне конкуренции AD743, AD745. Теперь они не рекомендованы для разработки, можно глянуть на ADA4627-1. Усилитель может получиться не хуже.

ADA4627-1 получше, но стоит втрое дороже и жрет в 4 раза больше. Но это уже пусть Alexashka сам выбирает, у AD есть и еще несколько приемлемых деталей.

Так просто усилитель не сделать. Была давно напечатана статья Н.Сухова Проектирование малошумящих усилителей звуковой частоты. Она уже совсем старая, но подход там грамотный и изложен последовательно, учтены источники шума, влияние шумового тока на шум связки источник сигнала-усилитель. В общем, нужное чтиво для ликбеза, рекомендую.

А влетали по какой причине? Я знаю что нас ждет -и скудная документация и поставки по пол года и куча бумажек на поставку, с другой стороны, пока у нашего электронпрома не будет заказов мы так и будем сидеть в опе. Но это все лирика, а теперь по делу. На рассыпухе делал ЗЧУ на 2SK117 (на входе) и ОУ, с выхода ОУ на вход полевика ОС через параллельную RC цепь. Получилось очень неплохо по шумам, по искажениям не замерял, но симуляция давала хорошую оценку. И что самое главное - потребление всей схемы порядка 500мкА. Если подыскать отечественную замену полевику, то все бы получилось, т.к к ОУ особых требований уже нет (по входному сопротивлению и шумам,- т.к он идет вторым каскадом его вклад гораздо меньше).
По поводу предыскажений - сейчас так и планируем, т.е фильтр ВЧ 1-го, или 2-го порядка, своего рода компрессор для сигнала. И ослабление полезного сигнала в данном случае думаю не страшно, поскольку его затухание на низких частотах гораздо меньше, чем на высоких. Своего рода коррекция искажений в канале получается.
Но тут одна закавыка, довольно проблематично обеспечить устойчивость по такой схеме при малом усилении, а его хотелось бы сделать малым, т.к ФВЧ в предусилитель не вписывается. Точнее его можно было бы влепить между полевиком и ОУ, но тогда теряется вся фишка стабилизации рабочей точки полевика за счет ОС по постоянному току.


Спасибо, шумовые расчеты у меня все есть. Правда в половине случаев расчет не сошелся с экспериментом. Например ОУ OPA244 c биполярами на входе при работе на высокоомный источник (использовался эквивалент пьезика -керамический конденсатор) должен давать гораздо бОльшие шумы благодаря своим большим токовым шумам нежели OPA342, у которого фемтоамперные токи. Однако на макете первый оказался менее шумным. Конечно я не испытывал их при различных условиях -температура, питание и т.д, но факт есть факт и это не единственный пример.
Кстати сказать у нас выпускают такой интересный трансимпедансный усилитель 1432УП1 для ЗЧУ, с приведенным ко входу шумовым зарядом всего-навсего 270 электронов скв.
Правда и кушает это чудо 50мА!

А какая была эквивалентная емкость пьезопреобразователя? И частотный диапазон вниз?

P.S. Делали предусилители на AD743 с нижней рабочей до 5 Гц, но даже на 1 кГц не смогли приблизиться к шумам ОУ. Тракт шумел сильнее раза в 3, чем собственно ОУ.

Ну, с отечественной электроникой проблемы видны сходу - серия 1432 на Пульсаре представлена так.
Кроме проблем с документацией, заказом и получением, несоответствием параметров, и т.п. дважды напарывались на откровенный брак - микросхемы в штатном режиме (без нагрузок, в чисто тепличных условиях) работали час, потом дохли - т.е. наладку проходили, а 100% дохли уже у заказчика в течении первого дня работы. И это не одна деталь, а вся партия. И никаких претензий, сами понимаете, не предъявишь. Пришлось отзывать все приборы и менять чипы на буржуйские, сами понимаете последствия таких казусов. Снова наступать на те же грабли уже не хочется.

Кстати, по слухам, и с AD-шными деталями случались подобные казусы, но это исключения и там можно договориться. Сами не напарывались.

У нас нет электропрома - у нас есть только кучка воров, которые наживаются на этом понятии. И на тех людях, которые пытаются его поддержать. Проходили многократно, с тех пор не пытаемся спасать отрасль (читай - кормить толстопузых паразитов) из своего кармана.

А по делу - зачем нужен внешний полевик, если он уже есть в опере? Он там оптимизирован по площади, току и т.д. На внешнем полевике можно получить меньший шум - его площадь больше и получается как бы параллельное соединение нескольких маленьких полевиков, но всегда за счет тока потребления (выбор из сотен одного хорошего не рассматриваем).

Если вам реально нужен малый ток (т.е. батарейное питание аппаратуры) то можно подобрать с током менее 100 мка, но будут хуже параметры. Ежели брать с током менее 1 ма - то есть, например, AD8627 - 0.7 мА и неплохие параметры - поройтесь у AD. Хорошие шумовые параметры у оперов с током порядка 0.5 ма и более.

Т.е. поставить на входе опер с током порядка 0.5-1 ма с хорошими шумами, а вторым (или третьим) малопотребляющий опер с номальными выходными токами для работы в линию, на нем и частотку скорректировать.

Я про диффкаскад.



Откуда я знаю, что надо измерять. Может давление? Используется схемотехника постоянного тока. Невероятные требования по нелинейным искажениям.
Если трансформатор можно поставить, то это самый простой способ преобразования сигнала в симметричный и обратно.



Про усиление.
Если вам подойдет автоматическое переключеное усиления х1, х10, х100, х1000, то я могу поделиться своей давней идеей, которая была реализована в железе и даже готовились выпускать устройство. Во всяком случае у меня есть заводская документация.
Полностью на отечественных компонентах. ОУ, пара корпусов 561 и один 752ПА1.

Кстати, случайно нашел такую деталь http://www.linearsystems.com/assets/media/file/LSK389.pdf
Согласованная пара и шум нормирован на 10 Гц - 2.5(макс-4) нВ/Гц^0.5 при 2 мА.

И стоит 3$ при 1000 шт.

Спасибо, напомнили.
Сделали для гражданки усилители с интеграторами на КР544УД2, DIP-8, 1995 год примерно. Все прекрасно работало примерно месяц, прошло настройку, предъявление и прогон. Начали отправку заказчику усилителей, всего 5 штук. Перед отправкой сдох интегратор в последнем усилке. При предъявлении у заказчика сдохли еще 3. Заменили все потом на LF411, которые были под рукой. Больше проблем не было.


А шумовой ток? Там еще есть дробовый шум на НЧ, нормируется в мкВ.

Обычно нормируется в фа/sqrt(Гц). Для jfet, как правило - единицы.

Обычно он мал у JFET, но кто его знает. Указано только максимальное значение при 25*С - 200 пка - многовато, но часто просто перезакладываются.

Этого маловато. У AD743 дробовый шум напряжения 0,38 мкВ п-п в диапазоне 0,1-10Гц.

У AD743 малый напряженческий шум, зато большой шумовой ток (входной ток порядка 200 пА), и вообще, в его описании они сильно мухлюют не указывая нормальных параметров, а приводя всякие кривые графики.

Но тут все зависит от сопротивления источника сигналов и/или его емкости. Если емкость пьезодатчика 1нФ, то на 1 Гц эквивалентное сопротивление будет порядка 160 МОм - посчитайте шум для AD743. Шум AD795 будет намного меньше. Для источников с низким сопротивлением - наоборот, но и тут есть лучшие альтернативы - AD797 - у него "50 nV p-p input voltage noise, 0.1 Hz to 10 Hz" при входном токе 250 нА.

Так я как раз спросил про Ваш источник.

Пардон, неправильно указал входной ток AD797 - не пА, а нА, и не 100, а 250 (и не выиграл, а проиграл...) - поправил в посте.

Это вопрос не ко мне, но ТС, похоже, тихо испарился. Лучше задать его Алексашке, у него конкретный датчик.

Да, если интересно, то тут неплохая статья по выбору ОУ с нужными параметрами.

Статью потом посмотрю. А Алексашке поможем, если сможем. Тут все подкованные )))

Хм..печально это все
Мы вот были в Миландре недавно, понравилось, видно что ребята хотят делать чтото хорошее и нужное, но спроса нет, посему и движение очень медленное. Накупили кучу отладочных плат и микросхем, посмотрим что получится.

По теме топика.

50 нФ. Диапазон снизу от 1,5 Гц.

2 rudy_b: мы с Вами както года 2 назад обсуждали МШУ для геофона, и Вы предложили концепцию в виде биполяр+ОУ, эту же идеологию я продвинул в усилитель заряда, заменив биполяр на jfet и получилось очень хорошо. Поверьте, я перепробовал массу оперов с низкими шумами и сравнительно низким потреблением (я тогда ограничивал потребление на уровне 0,5мА, поэтому выбор оперов был небольшой), вот например нашел тогда MAX4250 -если посмотреть у него шумы даже чуть меньше чем у предложенного Вами AD795 при том что ток потребления у него в 3 раза ниже, чем у AD795.
Так вот схема с jfet на входе (с той же самой полосой и емкостью датчика) давала шумы интегрально в 4,3 раза меньше.

Вот такая была схема, питание не показано -оно однополярное=3В. Опер на схеме не принципиален как я уже говорил, годится практически любой малошумящий (20-30нВ/корень из Гц). Цепочка V25, С80 и R443 -эквивалент датчика. Сложная RC схема на входе JFET - для правильной симуляции фликкер-шума транзистора -подгонял по шумовым фигурам из даташита.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Много таких ребят. И чем им помогает министерство? А стоит им потом и кровью добиться успеха - им на раз-два предьявят претензии по смехотворному поводу, обвинят в куче нарушений, сменят директора и ку-ку, нормальный государственный рейдерский захват и будут пахать под эгидой какого-нибудь "олигарха".

Мы с MAXовыми деталями в последнее время стараемся не работать. После того, как фирма резко изменилась, что-то стало не то с их продукцией. Если раньше они строго соответствовали сказанному и были сделаны очень грамотно, то после перемен напарывались на откровенные баги (неоговоренные) в их деталях. Может сейчас они снова взялись за ум?

По параметрам это деталь просто отличная. Но смотрим внимательно. В заголовке
"They draw 400μA of quiescent supply current per amplifier while featuring ultra-low distortion (0.0002% THD), as well as low input voltage-noise density (7.9nV/!Hz) and low input current-noise density (0.5fA/!Hz)."

Сразу видны некие странности - напряженческий шум (7.9 нИ/..) приведен для 30 кГц - это не принято, в худшем случае для низкочастотных оперов приводят для 1 кГц. И хотя далее в тексте дается цифра и для 10 Гц (27 нВ/...), но неприлично. Для сравнения у AD795 на 10 кГц - 10 нВ/.. а на 10 Гц - 20 нВ/... Т.е. чуть хуже на высоких частотах и заметно лучше на низких. Токовые шумы на 1 кГц близки - 0.5 фа для MAX и 0.6 для AD.

Дальше - THD. На одних графиках (они не пронумерованы в MAX) он просто великолепен - THD+noise 120 дб (Av=1), но по соседним графикам при Av=10 он всего 0.1%!!! И это при заяве 0.0002%. Чему верить?

Но это я не к тому, что AD лучше. Просто с последними деталями MAX нужно быть весьма осторожными и проверять все параметры.

Насчет опера с биполяром - странно, я обычно использую именно JFET + ОУ. Примерно так
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Это для импульсов и на высокие частоты, но идеология - та же.

Alexashka, если несложно - выложите пожалуйста полученные шумовые параметры, интересно сравнить.

Я больше доверяю такому параметру как ЭДС шума в полосе 0,1...10Гц, т.к даже спектральная плотность данная для 10Гц ничего не говорит о характере распределения фликкер-шума. Точнее говорит конечно, но интегральная оценка всетаки достоверней, а у МАКса она меньше -0,76мкВ п-п, против 1мкВ п-п у Аналога. Хотя опять же это типовое значение. У Аналога хорошо, что они указывают максимально-возможное, на которое вообщемто и надо делать расчет. Но согласитесь по шумам они очень похожи.
А вот по искажениям смотрите- на первой странице они приводят значение чисто THD, а на графиках - THD+noise, нужно прикинуть, возможно это как раз изза вклада шумов. Если проинтегрировать шумовое напряжение на выходе во всей полосе частот и вычесть его из суммы (гармоники+шум) вполне возможно 0.0002% THD и получится. Зато у AD только один график и он без учето шумовой компоненты.

Биполяр я использовал для низкоомного датчика (геофон), по сравнению с маломощными сигнальными jfet они все-же выигрывают.

По шумам не могу сказать, все в тетрадке которая на работе, в связи с переездом я до нее не скоро видимо доберусь А что конкретно интересует? Я делал интегральную оценку в полосе 3кГц, спектральную плотность нечем было померять

По Вашей схеме: а это ЗЧУ или просто инвертирующий усилитель (емкость С35=1пФ смущает). С учетом делителя R42/R53 эквивалентное Roc выходит чтото порядка 1,7 ГОм

Жаль. Просто хотел прикинуть что можно отжать без входного полевика, только на ОУ и сравнить с вариантом с полевиком.

Это именно ЗЧУ, но для пропорционального счетчика, который собирает заряд. 1 пФ - для большого усиления, заряд порядка 240 электронов усиленный (примерно в 100 раз) в пропорциональном счетчике. На 1 пф получается сигнал порядка нескольких мВ.

ЗЧУ на МАХ4250 в 4,3 раза больше шумы, чем 2SK117 на входе + MAX4250. Сами цифры в тетради остались. Мне нужно было знать именно соотношение (выигрыш).
Перепроверил, полоса у меня была такая: 1,7 - 350 Гц. Практически основной вклад дает фликкер
Кстати у Вас нижняя граница полосы пропускания 90 Гц примерно? Тогда весь фликкер отсекается...
R66 не увеличивает шум?

______________________________
Вот что нашел: макет №1 с ЗЧУ по схеме, которую привел выше, далее следует усилитель-фильтр с полосой 1,8...350Гц. Общее усиление схемы составляет 56тыс. (если считать от источника V25 и до выхода усилителя-фильтра): шум на выходе 4,2мВ эфф.
И макет №2: первый каскад - ЗЧУ на MAX4250, далее также следует усилитель-фильтр с полосой 1,8...350Гц. Эквивалент датчика тот же что и в первом макете, а вот цепь обратной связи другая: Roc=47M, Сос=2,2нФ, изза этого общее усиление примерно 13тыс. однако уровень шума на выходе 4,4мВ эфф. Т.е как я и говорил выше, приведенный ко входу напряженческий шум у второго макета в 4 раза меньше. А т.к емкость датчика не менялась это означает что и зарядовый шум в 4 раза меньше.
Ну вот както так.
Нашел тетрадь! Вообщем при питание от батареек получено в схеме с 2SK117 шумы 2,9мВ эфф., что дает 2,76нВ/sqrt(Hz) приведенные к полосе 350Гц. Вообще с этого транзистора должно было получится порядка 1нВ/sqrt(Hz). Оптимальный ток стока считал, но с ним не намного лучше было...

Спасибо, этого хватит для оценки.

R66 на шум влияет незначительно, выходное сопротивление источника сигнала намного больше. Но его наличие обязательно - при пробоях на вход попадает импульс с амплитудой до 1.5 кВ и это сопротивление защиты входа.

Эта схема - усилитель коротких импульсов длительностью несколько микросекунд. Дальше стоит фильтр, который обрезает полосу пропускания до, примерно, 300 кГц - 2 МГц, поэтому низкочастотные шумы не мешают.

Перечитав всю ветку возникло несколько вопросов. Стоит примерно такая же задача, создания усилителя для датчика(цилиндр цтс-19 400Мом,7нф) нужен сигнал от 50-50000Гц, с наименьшими возможными шумами. Применял схема Усилителя Заряда на Оу. Удалось улучшить результат но мне необходим максимально возможное соотношение сигнал шум. Применял OУ, op2177, op284, ad8627, op97. По расчетам лучше себя должен был показать 8627 но лучшим оказался результат на op2177. заказал max4477. Что можете сказать по этому поводу, почему теор не сходится с практикой?