Доброго дня, господа.
Есть у меня задача, которая пока трудно решается. В нашей измерительной установке есть датчик.
Уровень сигнала с него 1-2 мкв в полосе 1 Гц - 3000 Гц. Выходное сопротивление датчика 20 ом. На датчике есть положительное смещение около 100 мв от внешней схемы.
Задача - усилить сигнал до уровня нормальной оцифровки АЦП микроконтроллера - т.е. до 500 - 1000 мв.
Питание на усилитель есть 3.3 вольта.
Люди в теме - подскажите возможные марки ОУ и подходящую схему включения его.

Инструментальный усилитель, работающий со смещением от той же внешней схемы. Чтобы усиливать только полезный сигнал и при этом иметь не аномальный КОСС.

Спасибо, но можете посоветовать именно конкретные модели? Пробовали подключать LMC7101, в инвертирующем включении, не то. Полезный сигнал с датчика тонет в собственных шумах ОУ.

LMC7101 — это обыкновенный ОУ, а Вам посоветовали инструментальные усилители:

http://www.digikey.com/product-search/en?p...amp;pageSize=25

Внутри таких схем — три ОУ и отбалансированная на производстве их обвязка.

Данные схемы усиливают разность входных напряжений, прибавляют её к напряжению на входе REF и выдают результат на выход.

Соответственно, для усиления сигнала с постоянным смещением требуется это смещение создать, т.е. посредством ЦАП, который естественно добавит к сигналу свой шум.

Стоп! Моя многословность все запутала ) Не нужно усиливать напряжение смещения с датчика, вполне подойдет подключение к датчику по переменному току с правильно выбранной переходной емкостью, если удастся обеспечить полосу от 1 Гц. Датчик одним концом на "земле". Тогда будет проще? Или все равно нет и нужен инструментальный усилитель? Сигнал с датчика - переменный ток в полосе 1 Гц - 3000 Гц. Но с уровнем 1-2 микровольт, который тонет в шумах ОУ.
Наверное есть специализированные малошумящие ОУ с низким входным сопротивлением. А , кстати, насколько надо согласовывать импедансы?

C 538УН3 получал 0.1 мкВ в полосе 3 кГц. ( 2 нВ/sqrt(Гц) )

Сейчас, к примеру, ISL28190 с шумом 1 нВ/sqrt(Гц)

Если вам это действительно нужно, можете заказать у нас такой усилитель.
Полоса от 0.1 Гц, входное сопротивление до 10 МОм, спектральная плотность напряжения шума 0.5-0.8 нВ/Гц.
Коэффициент усиления от 100 до 10.000.

Интересно - в полосе до 10 Гц, какая с.пл.шума (напряжения)?
Обычно так выглядит (ADA4898):

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Меня у этих усилителей очень низкие частоты сильно не интересовали.
До 10 Гц фликкера вроде бы не видел.
Но такие спектральные плотности измерять не самое простое дело.
В районе 1 Гц и ниже очень сильно влияют термо-эдс во входных цепях от движения воздуха, отделить их от шума активных элементов очень тяжело.
А вообще практически достижимое значение - 0.05 нВ/Гц
Достигается с большим трудом и ценой очень высокого энергопотребления.

Figure 14. DC-Stabilized Low Noise Amplifier Figure 16. и Low Noise Amplifi er Using Paralleled Amplifiers
Figure 16. Super Low Noise Amplifier

TSerg - благодарю, ISL28190 очень интересно выглядит.
Интересно, у него аналоги более распрстраненные есть?

Обозначьте степень распространённости. Типа как у LM324, что ли? Потому что уже предложенный выше ADA4898 вполне распространён.

Ага, это больше похоже на правду. И КУ вполне.
А то, Вы меня в предыдущий раз сильно удивили:
"У моих усилителей 0.5-0.7 нв/гц при входном сопротивлении до 100 МОм".
Была у меня мысль, что Вы что-то напутали или не договорили...

С с.п.шума у Вас тоже двусмысленно получилось. Цифра явно не для 0.1 Гц.


А вопрос в том, какой уровень шума потребен для 1 Гц? Это может быть скользким моментом.

Да не надо везде обман подозревать.
Если будет нужно - сделаю входное сопротивление 1 ГОм и больше.
Это всего лишь сопротивление резистора на входе.
А шум ниже 10 Гц измерять могу только косвенно - интегральное значение в полосе.
У меня нет низкочастотного анализатора спектра, который работает от постоянного тока.

подозреваю что просто так ничего хорошего на <10Гц не будет,
для совсем НЧ можно попробовать малошумящие чопперы (ada4528 - 5нВ/Гц^0.5) штук 20 запараллелить.

Про "параллельность" вроде все в курсе.

я про то что чопперы научились делать с уровнем шумов в 5нВ/Гц, и их уже можно тупо параллелить, чтобы ~1нВ/Гц получить.

Так у ТС все равно переменка, чоппер-ОУ и не обязателен при суммировании.

ТС-ру:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Только термостат нужен тогда. Чем ниже нижняя частота, тем нужнее. И батарейное питание.

Ну да, это как бы азы нановольтовых схем.

Кто бы еще написал в учебнике для начинающих инженеров, что подобные задачи невозможно таким образом решить, даже если найти волшебный ОУ.

А все равно ищут

Насчёт обмана и в мыслях не было. Но некоторые некорректности допускаю.
А мысли были насчёт того, что на входе. Не считая резистора.
Потечёт жеж. Как минимум, на верхней границе рабочего диапазона, котрая явно должна быть не 20С.

Насчёт шума ниже 10Гц обычно так и получается. Сразу напрашивается вопрос, что будет делать ТС с заявленными 1Гц?

Белый дед, ау!
В самом деле интересно, что там в ваших усилителях на входе. Без всяких подколок.
И для ТС это может оказаться полезным.

Можно показать тип датчика и схему подключения? Это важно, если учитывать отношение напряжения смещения к уровню полезного сигнала.

Про смещение в 100 мВ - это отдельная песня. Ее стабильность (НЧ-дрейф/шумы) с большой вероятностью выйдет за пределы полезного сигнала, а может - это как раз нестабильность смещения все "гадит".

На самом деле тут уже можно использовать низкоомность (20 ом) датчика и сделать тот же чоппер с повышающим трансформатором на частоте десяток-другой кГц - т.е. перевести сигнал в переменку с увеличением амплитуды раз в 5 - 10. Далее стандартно, синхронное детектирование и т.д.
При этом эквивалентное сопротивление источника сигнала увеличится, но, если не вылезать за сотню-другую ом, это еще не приведет к увеличению шума. Тут, конечно, появляется масса дополнительных проблем и все нужно делать очень аккуратно, но и выигрыш может быть значителен.

Собственно, в "заржавленные" годы и до появления чудо-опампов - так и делали, переводили сигнал в переменку. Да и сейчас этим не брезгуют.