Здравствуйте. Требуется усилить сигнал акустического диапазона (ну точнее, до 50 КГц) с размахом от нескольких мкВ до десятков мВ с минимальными шумами и искажениями. А затем, все это дело еще и оцифровать (АЦП не менее 12-14 разрядов). Два канала. Желательна простая (всмысле доступная не по цене, а по нахождению) повторяемость решения. Кто что может посоветовать, кто с чем работал?

См. Figure 47. A Low Noise AGC Amplifier: AD603

Сразу возникает два вопроса - что за источник сигнала и каков уровень шумов ? Без знания этих параметров трудно дать сколь-нибудь квалифицированный ответ.

Источник сигнала - гидроакустическая антена. Сам сигнал шумоподобный (т. е. уровень шумов сопоставим с самим сигналом). Надо усилить все как можно более точнее, а уж потом цифровая техника отделит котлеты от котят. В данный момент используется обычный аудиокодек (конкретно не назову), но характеристики его очень ограничивают и затрудняют дальнейшую обработку.

1. Определить выходное сопротивление источника сигнала (антены).
2. Выбрать топологию входного МШУ для наилучшего согласования по вкладу IшRвых + Uш (согласующий трансформатор, параллельное каскадирование вх.каскадов, оптимизация рабочего тока вх.каскада по Kш и т.д.).
3. Определить полосу полезного сигнала.
4. Выбрать топологию и порядок полосового фильтра (взвешенный, Баттерворта, Бесселя и т.п.).

Экзотику ввиде охлаждения жидким азотом также можно использовать. Результаты положительные, использовалось в далеких 80-х гг.

При микровольтах в полосе 50 Кгц охлаждение не нужно - тепловые шумы вполне будут сносные. Учитывая то, что антенну заморозить не удастся. А вот о 1/f тут надо подумать вовсю.

Выходное сопротивление завтра проясню. А аналоговый фильтр мне не интересен. Мне нужно усилить чтобы оцифровать (ума не приложить как оцифровать ТАКОЕ (5 мкВ - 40 мВ)). Поэтому нужно качественно усилить. Все остальное уже реализовано в цифре (по крайней мере задачи такой не стоит). Полоса, как я и написал - акустика и чуток выше (до 50 КГц, нижняя граница без заморочек, ну до 1 КГц - антена сама как я понял излучает выше 10 КГц).

Аналоговый фильтр нужен всегда. В том числе для правильной оцифровки сигнала. На входе АЦП его наличие обязательно. Другой нвопрос - его порядок и крутизна в зависимости от типа используемого АЦП. В случае сигма-дельта преобразователя, требования к фильтру минимальные.

Для понимания разновидностей шумов можно почитать Г.ОТТ, "Методы подавления шумов и помех в электронных системах", гл.8,9 (особое внимание к стр.238 и стр.248).

Кроме того, учитывая абсолютный диапазон полезного сигнала, стоит обратить самое пристальное внимание на методы подавления _собственных_ помех. Бесспорное предпочтение с этой точки зрения должно быть отдано дифференциальному как по входу, так и по _выходу_ усилительному тракту.

P.S. Шумы вида 1/f для биполярных транзисторов могут лежать в диапазоне (1...50)kHz. НЧ-фильтр с характеристическим сопротивлением 50 Ом был бы совсем не лишним.

Ушел искать ОТТ-а. Спасибо за помощь. Я еще "зеленый", а в аналоговой технике так вообще. Не могли бы Вы, HardJoker, объяснить чем вызвано обязательное применение фильтра на входе АЦП? Сам по себе усилитель так или иначе выступает фильтром, пусть и спад его характеристики будет несколько за пределами интересующего нас частотного диапазона (ну и крутизна, естественно). Почему необходимо ограничивать с помощью фильтра именно перед АЦП частотный диапазон исследумого сигнала до "полезных" частот? А начерта тогда нужен цифровой фильтр (в том числе и вообще, как вид), если я уже и так все отфильтровал (неужели только для ликвидации шумов, появившихся при оцифровки)?

Одна из целей - предотвращение алиасинга (наложения спектров). Подробнее - в литературе по обработке сигналов.

Далеко искать не нужно, позиция 2505 на http://ihtik.lib.ru/dreamhost_electrotehn_4janv2007.html

Мертвый сцылко внутри сцылко. =) Сегодня получил графики ЧХ электрического импенданса для антен. Активная составляющая живет в районе от 800 до 1400 Ом (в зависимости от частоты, там где я работаю - от 800 до 1200). Реактивная составляющая сопротивления - от 600 до 1000 Ом (в интересущем меня диапазоне). Почитал тут, дошло зачем нужен фильтр перед АЦП. Спасибо за это. Обратил свое внимание на несколько усилителей (по буржуйски - Instrumentation Amplifier... Интрументальный усилитель???). На какие парметры помимо полосы, коэффициэнта, линейности характеристик следует обратить? И на чем лучше сделать фильтр? По моему мнению, не очень хочется заморачиваться над слишком крутым фильтром - возможности цифровой части на данный момент позволяет работать на более высоких частотах дискретизации, чем удвоенная (с добавочкой) частота Найквиста (250 КГц смело можно использовать(напомню, что пока верхняя граница полосы - 50 КГц)), да и АЦП таких не мало весьма качественных и доступных. Могу добавить, что антены будут соединятся с системой достаточно длинным кабелем (ориентир - 50 метров коаксиала). Исходя из этого, хочу спросить о дополнительных средствах по согласованию.

http://lord-n.narod.ru/download/books/wall...stemah.1979.rar

Полазил по сайтам производителей. Я в ступоре. Близок к выводу, что на интегральных усилителях (операционном, прецизионном, малошумящем и пр.) даже первый каскад не сделать. Причина - слишком большое напряжение смещения (offset voltage), порядка десятков мкВ. А мне надо единицы мкВ усилить. Обращаюсь за помощью, особенно к HardJoker (за книгу спасибо, читаю). Порыл в нете, по запросу МШУ - одни лишь высокочастотные усилки для спутниковой и пр. радиосвязи. Нет ничего на мой диапазон. Где рыть? Какие решения существуют на сегодня? Может поискать малошумящие транзисторы, да на рассыпухе (хотя сомневаюсь, что там шума меньше будет, книгу еще читаю)? Что посоветуете?

В чём проблема?
Типовой усилитель с емкостным источником.
Параметры уже разработанного:
коэффициент усиления 200
полоса работы 0.1...30 кГц
потребляемый ток 50 мкА
напряжение питания 2.5...3 В

Так вам надо по постоянному току тоже усиливать? У вас же сигнал с акустического приемника, с них сигнал всегда переменный, как правило. Т.е. постоянная составляющая информации не несет. Или я чего-то не понял.

Да, кстати, Вы неверно понимаете смысл смещения, скорее всего. При переменке боятся надо не его, а шума ОУ и выбирать Low Noise и с малыми гармоническими искажениями.
ОФФ: А вот на постоянке с точность до наоборот - там важно смещение, а шумы давятся усреднением.

Номенклатура малошумящих НЧ-транзисторов крайне ограничена. В этом нет ничего удивительного, поскольку наибольшая активность производителей аналоговых решений давно сместилась в сторону беспроводной связи, video и т.п. Кроме того, для ВЧ-СВЧ диапазонов технологически проще сделать малошумящий транзистор с коэффициентом шума на уровне (1,5...3)dB. Для НЧ Kш будет лежать в диапазоне (4...6)dB. Можно опробовать комплементарные пары 2T3102E/2T3107В или их зарубежные аналоги. Для них были подробные характеристики Kш=f(Iэ), h21э=f(Iэ) как для обычного режима рабочих токов (1...30)mA, так и для микротоков (1...50)uA. Из импорта можно взять BC847/BC857, но они нормированы по Kш на частоте 50MHz, что не очень подходит для текущей задачи. Недостаток высокого Kш можно компенсировать параллельным включением двух-трех транзисторов для получения выигрыша по шумам во входном каскаде.

Конкретно, меня интересовали, так называемые Instrumentation Amplifiers. Для них существует такой параметр как RTI, который складывается из двух параметров: Vosi (input voltage offset) и Voso (output voltage offset). Точная формула RTI = Vosi + Voso/G (где G - коэффициент усиления). Вы совершенно правы, несмотря на наличие некоторых все же знаний, меня ввела в заблуждение не совсем понятная картинка из книги от AD по усилителям. Уже после того как написал сообщение, дошло.

Что касается задачи. В 1991 году неизвестным инженером (он может и известный, но кто он - никто не знает =)) была разработна схема и реализована плата усилителя сигнала с фиксированной частотой (сигнал был неманипулирован, а не как в моем случае - по фазе) чувствительностью 5мкА на 6 дБ (усилитель тот работал на резонансе, как я понял из схемы) с положительным соотношением С/Ш. Так вот этих параметров мне мало. Думаю, это не просто, но надо впрямом смысле вогнать сигнал до уровня шума и извлеч его отттуда.
Всем ответившим мое большое спасибо, в особенности HardJoker (раз уж к нему обращался). Буду работать дальше.

Прежде чем выбирать усилитель Вам надо знать параметры источника сигнала - какая емкость, затем полосу сигнала и центральную частоту.
"вогнать сигнал до уровня шума" очень просто - поставьте аттенюатор

Здравствуйте. Все потихоньку приходит к определенным формам реализации. Я принял решение использовать усилители с двуполярным питанием (по разным причинам их актуальности для меня). Двуполярное питание +-5В собираюсь организовывать посредством соответствующего маломощного DC-DC перобразователя. Дело в том, что большинство АЦП с паралельным выходом и нужной мне частотой дискретизации (и пр. параметрами), работают в диапазоне аналогового напряжения (хотя и имеют диференциальный вход) от 0 до +2.5 (3.3, 5, вообщем в положительных значениях).Вот вопрос. Как грамотно (!) сместить сигнал из диапазона +-2.5 В в диапазон 0..+5В для согласования с АЦП (усилитель на опеационнике с делителем на выходе?)? Заранее спасибо.

Можно это сделать при помощи дифусилителя. В application note для конкретных АЦП, как правило, приводятся схемы их возможных включений. Если определитесь с типом, можно будет решать. При питании же предусилителя двуполярным напряжением при помощи DC-DC удобно сделать "плавающую землю" и "привязать" её к середине входного диапазона АЦП. В этом случае согласование сильно упрощается.

Да Вы бы, как уже и советовали здесь неоднократно, определились сначала с источником сигнала (нужно знать его комплексный импеданс в интересующей полосе частот, а также саму полосу сигнала, или его спектральные характеристики. Кроме того, нужно задаться уровнем шума на выходе при отсутствии сигнала на входе и заданном усилении, грубо говоря. Ну, ещё и статистики входных сигналов и шумов знать бы не помешало (или хотя бы модули их спектров).
Без ответа на эти вопросы все Ваши попытки соорудить "нечто удовлетворительно работающее" обречены на провал с вероятностью 100%.

Пардон, не заметил почему-то при первом прочтении...
Ну, вот и привели бы эти графики+эквивалентную схему. А то не совсем понятно, что есть что...
Судя по импедансу, полевички могут подойти лучше биполярников. Только ток при этом будут кушать довольно приличный.
Хотя, и на БТ тоже должно получиться. Завтра посмотрю: должны быть даже интегральные усилки для Ваших целей.

А почему аудио кодек не подошёл? И зачем Вам нужен АЦП непременно с параллельным выходом?

А разве можно использовать DC-DC преобразователи при питании схемы, которая работает с сигналами на уровне единиц микровольт?

Не испортят ли они всю картину?
Ведь у них на выходе приличные пульсации, да и шумят они.

Использовать можно, если хороший DC-DC, но не очень нужно. И хотелось бы сделать еще несколько замечаний по поводу всего, сказанного выше.
1. Уже поднимался вопрос по поводу шума 1/f. Это будет безумной проблемой, если нижняя интересующая Вас частота ниже 10 Гц. Если этот диапазон не нужен, то в усилитель нужно ввести фильтр, чтобы отрезать лишние шумы.
2. По поводу АЦП. Для оцифровки данных лучше применить дельта-сигма преобразователь. Это позволит уменьшить нелинейные искажения и обойтись минимальным антилайзинговым фильтром, т.к. современные АЦП этого типа имеют высокую частоту первичного преобразования и их не смущает наличие сигналов выше частоты сэмплинга во много раз. Фильтр должен обеспечивать только срез сигналов выше 64*Fs или 256*Fs (в зависимости от типа и режима работы), что гораздо проще. Выбор там достаточно широкий, в зависимости от требований к динамическому диапазону и от того, нужно ли измерять точные значения в мкВ, или нужны только относительные измерения. Для абсолютных можно посмотреть в сторону ADS1271, ADS1274. Для относительных - PCM4220, PCM4222.

Поясню. Вся проблема в том, что люди "наверху" в данный момент не знают конкретные модели антен, которые будут использоваться в конечной системе. Есть две или три модели. Одна из них - на руках. Также, мне не могут точно сказать, на какой частоте они будут работать. Насколько я понял, существует возможность раскачать антены на нескольких различных частотах (несущих) в пределах их динамического диапазона (до 50 КГц, так было заявлено). Сам сигнал - фазоманипулированный. Т. к. нет надежных исследований для антен на предмет их эффективности при передачи сигналов на различных частотах (особенно для фазоманипулированных сигналов - никто мне не может сказать, что будет с бедной антенкой, если эелектрончики через ее пьезоэлементы резко потекут в другую сторону =)). Это одно. Что касается спектров. Что передаем - математическая последовательность, на основе фазовой манипуляции гармонического сигнала. Причем уровень сигнала равен или меньше уровня шума (там в океане рыбки булькают, пузыри надувают)! Отсюда, единственный вывод, который приходит мне в голову (может он и не верный) - мне надо усилить ВСЕ!.. в пределах заданного диапазона. Естественно, постоянная составляющая, совсем низкие частоты в единицы, десятки герц мне побоку - это не эффективно с точки зрения передачи информации, да и антена сомневаюсь, что захочет "петь" в таком режиме.

DC-DC преобразователи надеюсь все-таки использовать (если нет других предложений). Нашел с погрешностью в 3%. Помехи придется ответственно фильтровать.

Alex11, сигма-дельта АЦП я бы и сам с радостью, посмотрю предложенные Вами. Главное чтобы частоты и разрядность "пролезли".

Stanislav, про аудио-кодек не знаю, честно. Ну как минимум по требуемым частотам он уже не может удовлетворить... А параллельный выход - требование (в цифре там FPGA с кучей I/O - не жалко). Вопрос к Вам. Поясните: "Судя по импедансу, полевички могут подойти лучше биполярников". Я не ктому что не согласен, а к тому, что реально не знаю =).

Всем спасибо.

P.S. И вот еще что... Не помню, писал или нет. Из моего поста может быть не совсем понятно - "Антена посылает сигнал...."???? Антена приемо-передающая. Одна и та же может и посылать и передавать. Я разрабатываю только приемник... пока. =)

Если у Вас фазоманипулированный сигнал на фиксированной несущей, то нужен достаточно узкополосный усилитель, настроенный на частоту несущей. Полоса будет определяться частотой модуляции. В этой ситуации жить Вам будет гораздо легче. Если Вам нужен усилитель, который может без перестройки работать на разных несущих, тогда, конечно, хуже. Но лучше определитесь с требуемой полосой и сразу отрезайте лишнее, шума будет меньше.

Понятно.
Теоретики (в хорошем смысле слова; термин такой) построили некие модели, и на основе этих моделей получили некие решения. Вопрос за "малым": как это реализовать на практике.
Извиняюсь за лирическое отступление, сильно смахивающее на оффтоп.
Грамотно поставленная(т.е. формализованная до "возможности предела") задача всегда имеет практическое решение. И таких решений - всегда несколько.
Более того, попытка решить задачу, которая не формализована (т.е., условия не оговорены, а есть только "пожелания"), обречена на заведомый провал.
Из данных положений следует (они не бесспорны, но этому меня когда-то неявно учили), что для решения Вашего вопроса необходимо и достаточно строгое понимание начальных условий, и параметрические, сиречь, формально определённые требования к результату (в данном случае, выходному сигналу усилителя), а также хороший уровень инженерного мышления и сообразительности.
Насчёт схемотехники рассуждать рано. Схемные решения есть лишь "железное" воплощение мысли.
А если её нет изначально - делайте усилок любым. Пипл схавает...


Китики пе.дят...
Я не понял, чессно, ежли у Вас активная антенна (насколько я могу представить, гидрофонная решётка), будьте добры хотя бы узнать модуль долговременного спектра излучаемого сигнала.
А также ознакомиться с характеристиками комплексного сопротивления передающе-приёмного элемента в данной полосе частот.
Ежли у Вас пассивная антенна, определитесь со спектром принимаемых сигналов. Об остальном - см. выше. Ещё очень желательно знать их статистические свойства (это, правда, уже не для усилка).

Какого диапазона?
Учтите, что "диапазон" должен быть взят не "от балды", а технически обоснован.

Вот так-то всё, "не жалко". Я, например, каждый вывод экономлю...
Аудио-кодэки способны цифровать сигнал до 50 кГц однозначно. Для "бытовухи" сойдёт.
Если у Вас приложение более серьёзное, конечно, такую технику применять нельзя.
Но последовательный вывод данных ничем не хуже параллельного, если речь идёт об оцифровке сигналов звукового (и даже ультразвукового) диапазона. Поясните это вашим спецам по FPGA, плиз.

ЗЗЫ. Для обработки сигналов такого частотного диапазона нужно применять не FPGA, а DSP. Правда, от коликчества приёмных элементов зависит. Ежли более 1000, тогда FPGA может иметь сенс...

Я просто предположил, что Ваш приемо-передающий элемент есть титанат-баривая пластина, нагруженная на воду. Для неё полевики подходят лучше, если не играет роль энергопотребление.
Для начала конкретного обсуждения, приведите комплексный импеданс приёмного элемента в интересующем диапазоне частот. А также прочитайте ещё раз всё то, о чём я писал выше.

ЗЫ. Да, ещё. Если принимающий элемент соединён с усилком посредством кабеля, будьте добры, пожалуйста, привести характеристики такого кабеля (погонную ёмкость, прежде всего; длину Вы уже определили).
Схемотехника и топология усилительного тракта от этого сильно зависит. Особенно, когда речь идёт о микровольтах.

Спасибо за ответ, Stanislav. Привожу пару графиков ЧХ для антен (сам не знаю для каких - просто дали, когда я спросил о сопротивлении и то не сразу). Там только от 15 до 30 КГц, но мне уточнили, что нужно от 1 до 50 КГц. В отсутсвтии дополнительной информации, предполагаем, что "тенденция" (по графикам) там примерно та-же =) (ну а что еще остается делать?). Кстати, 50 КГц входного сигнала... ну ни разу не встречал такого кодека - даже если пишут - гон на деле. Совсем низкие частоты действительно никого не интересуют. Поэтому остановимся на диапазоне входного сигнала 1 - 50 КГц. Сигнал должен быть усилен с минимальными искажениями (амплитуда, фаза.. (допустим фиксированный сдвиг фазы для всего диапазона)). Что до DSP - на цифре уже все готово (на FPGA). И посчитано потребление (для многоканальной системы - что и нужно) - DSP (TI и AD) в пролете.

Не сразу получилось приложить картинки...

Ну Вы даете прикурить.
Нужен обязательно. Вопрос только в его частотных характеристиках.


Нас уже двое несогласных.


Нужно хорошо подумать, чтобы шумы с него лезли в усилительный тракт.


Я тоже это имел ввиду, тем более устройство маломощное. А может быть батарейное питание для пред.усилителя ?

Ну вот, кстати, вопрос. А какая существует альтернатива DCDC преобразователю (батарейка хоть и не шумит почти, но не катит) для организации двуполярного питания кроме как городить тоже самое, что в нем уже реализовано? Тем более, что хотелось бы питаться от одного вторичного источника +5В. Может кто посоветует качественный фильтр? А то порылся - то что нашел я и так знал - R/L С с несколькими разными C в параллель (тантал, керамика). Надо что-то посерьезней. Нашел DC-DC конвертера с шумом 6 мВ макс. Правда КПД аж всего 45%. С внешнем фильтром на паре кондеров пишут должно меньше 2 мВ получиться по шуму. У кого какие мнения? И возвращаясь к посту Alex11:


Некогда, давным давно, была разработана схема (я о ней уже упоминал) приемника, в которой как раз и применялся узкополосный услилитель, настроенный на частоту приема (тогда это были 12 КГц). Сейчас действительно сложнее. Во-первых, частота приема - объект исследований и может перенастраиваться. Во вторых, чувствительность нового приемника должна быть гораздо лучше. Многих интересует спектр сигнала в моей задачи, но в этом и особенность. В моем случае, если рассматривать худший случай распознавания полезного сигнала на фоне шума, спектр будет представлять собой спектр шума (в полосе 1 до 50 КГц по заданию). Сказать же о спектре полезного сигнала мне действительно сложно, по той причине, что такие вещи как частота несущей, количество полюсов манипуляции являются объектами исследования (с применением той железки которую мне поручили делать).

Уже что-то, можно прикинуть параметры источника с точки зрения шумовых характеристик.
Надеюсь, что эти графики снимались в воде, а не на воздухе.
Итак, судя по графикам, импеданс источника - это десятки Ом активного сопротивления и примерно 12нФ последовательной емкости. Параллельно источнику подключена емкость кабеля, порядка 1-2нФ, и вход усилителя.
Шумовое сопротивление этого источника будет около 12к на 1кГц и около 200 Ом на 50кГц.
Для такого источника необходим усилитель с напряжением шумов ≤1nV√Hz и шумовым током ≤0.1pA√Hz.
Осталось выяснить требования к динамическому диапазону и можно приступать к выбору усилителя.
Если особых требований к ДД не предъявляется, то можно использовать полевые транзисторы, например 2SK170, можно несколько в параллель.
Если же нужен высокий ДД, то придется выбирать что-то из операционников, например LT1792.
Шумы при этом будут выше.

А конкретнее насчет гона?

а также посмотрите на AD8099; ADA4899

Тогда пусть дадут импеданс антенны в этом частотном диапазоне.
Учтите, что индуктивная составляющая там тоже может он может оказаться значительной (см. например, эквивалентную схему и характеристики импеданса кварцевого резонатора - любой пьезоэлемент должен быть на неё похож).

Странный какой-то подход... То есть, предлагается гадать на кофейной гуще?

Ну, не знаю... Вот навскидку:
PCM1804,
PCM4220,
и т.д...

Лучше давайте остановимся на полосе входного сигнала 15-30 кГц...

Так не бывает.
Во всяком случае, нужно определить, что же подразумевается под "минимальными искажениями" в конкретных цифрах.

Если делать импульсный преобразователь в непосредственной близости от усилка - экранировать его нужно со всех сторон обязательно. Не говоря уже о тщательной фильтрации выходных напряжений. Непосредственно на усилок питание нужно подавать с помощью линейных стабилизаторов (LDO, например) с малым уровнем собственных шумов в интересующей полосе.

Думается, импульсное всё же возможно. Только аккуратность при проектировании нужна.
Я вижу на графиках порядка 800-1300 Ом активного сопротивления в приведённой полосе частот. Характер реактивного до конца не ясен - в области ВЧ это, конечно, ёмкость, только подключенная, быть может, и параллельно активному сопротивлению (это надо обязательно выяснить). А вот на частоте ~17-18 кГц наблюдается нечто вроде резонанса.
Итак, эквивалентная схема нужна, чтобы разобраться во всём этом деле. За основу предлагаю взять хорошо известную эквивалентную схему кварцевого резонатора.

Простите, но расчёт непонятен.
И что такое "шумовое сопротивление" в данном контексте?

Почему? Я имею в виду, почему не 0,5 нВ/√Гц или не 3, например?
С шумовым током тоже пока не всё ясно.

Хорошие ПТ, одобрям. Правда, есть и "покруче".
Только всё-таки предлагаю уточнить условия.

К этим супер-пупер нужно относиться осторожно.
У них шумовой ток по входу весьма велик...

Как и Stanislav-у, мне тоже интересна методика расчета (но не из-за несогласия, а от незнания - надо же учиться).

А о кодеках я действительно был куда более худшего мнения. Специально не искал, признаюсь, но доверия к ним как -то нет. Вот если бы мне достоверно сказал, тот кто с ними работал, что ровная ЧХ (пусть и до заявленных 48 КГц), не ползет вверх уровень по каким-то своим законам, и самое главное не крутит не понять как фазу перед срезом (не после, а именно перед) - вот тогда можно задуматься. А так - трата времени весьма существенная может получится.


Я бы с радостью! =) Но... Попробую найти более подробные характеристики (свяжусь с конторой, у которой собираются пока покупать новые антенки).


Отчего же странный? Чисто по-русски - пойди туда не знаю куда.


Как именно? Волнение в 1-2 процента на ЧХ не должно меня пугать.


Про LDO думал. Не отметаю. Интересно, а ведь нормально включать пару LDO с общим COM (простите за тавтологию) - один на +5, второй на -5? И видимо тогда прийдется брать DC/DC с напряжением на выходе больше (по мдулю) чем +-5В (Может ли LDO совсем немного понизить то, что на него подали?). Вот тут пишут (правда и тут и там своя специфика), что и LC фильтр достаточно эффеткивен.


Емкость на эквивалентной схеме (скажем так, в составе антены)? Про резонанс Вы правы. Начинаем учиться: что мне даст эквивалентная схема (с точки зрения проектирования услителя, если я таки найду ПОЛНЫЕ графики ЧХ)?

Всем большое спасибо.

Очепятка, "шумовое" вычеркнуть, можно заменить на "реактивное".

Ну если принять активное, которое я оценил по АЧХ в десятки Ом, то получаем шум источника около 1нВ/√Гц. Можно конечно и 0,5 нВ/√Гц, но даже при 0 нВ/√Гц больше чем 3дБ не выиграем.

Если я правильно оценил импеданс, то реактивное сопротивление на 1кГц будет около 12кОм и шум при при 0,1 пА/√Гц будет 1,2 нВ/√Гц.

alexkok, обоснование с формулами (или ссылку), пожалуйста - очень интересно.

Xc = 1/(2*pi*C*f)
Оно?

Многозвенный L-C.
Насчет батареек. Не отметайте этот вариант. Даже если уйдете на DC/DC, в процессе проверок для исключения влияния шумов источника полезно бывает посмотреть работу девайса с батарейным питанием.

Да откуда там десятки ом?
На первом графике приведено значение активного сопротивления от частоты. И оно порядка килоома для всего диапазона.

Зато на втором 400 Ом на 30кГц и 6дБ/окт.
Делать же надо на худший случай.

Реактивное сопротивление не шумит.
Но требует адэкватной частотной коррекции усилка. И накладывает ограничения на выбор усилительных элементов.

А я разве говорю что шумит?
Я взял в качестве шумового активное.
Если автор топика сможет предоставить данные о более высокочастотной области импеданса, активное сопротивление можно будет оценить точнее.

Короче говоря, для проектирования МШУ нужно знание полного электрического сопротивления источника сигнала в заданном диапазоне частот.
А также шумовые требования, предъявляемые к усилителю.
Извиняюсь за повторение.

2 Автор темы.
Это основные вопросы, которые Вам придётся-таки выяснить. Иначе Ваша работа не будет успешной.

Достаточно, по минимуму, выяснить шумовые параметры предыдущего усилителя и сделать не хуже, но для широкого дипазона частот.

Предприниму все усилия, чтобы получить ответ в короткий срок. Но мне все-таки интересна сам подход, методика расчета и выбора элементной базы, исходя из имеющихся данных (когда уже известно все необходимые параметры, четко сформулировано тех. задание). Своей личной целью я преследую не только выполнить работу и получить зарплату, но и чему-то научиться. Поэтому прошу спецов о ликбезе в решении вполне популярной (с точки зрения СЦОС) задачи. За ссылки, книги или свои рассуждения буду признателен. Напрмер, мне неизвестно как оценить шум исходя из данных графиков.

Что такое СЦОС?

Все очень просто, я же привел формулу.
На последнем графике кривая модуля комплексного сопротивления.
Можете построить такую же для последовательно соединенных R и C.
На высоких частотах основной вклад дает R, а на низких C.
Мы имеем кусок характеристики в переходной области.
По ней можно прикинуть R, хотя и не очень точно.
R является активным и следовательно шумит.
Un = √( 4*k*T*R*B )
Надеюсь хоть эту формулу Вы знаете, иначе сначала идите читать буквари и только потом приступайте к проектированию.
Я только не знаю как зависит сопротивление излучения гидрофона от частоты вне резонансной области, предполагаю его постоянным.
А сопротивление излучения и есть активное сопротивление гидрофона.

Мне тоже очень интересно.

Эта формула импеданса конденсатора, только и всего.

Вы совершенно неправильно интерпретируете графики.
На последнем - (модуль?) реактивного сопротивления антенного элемента.

Это не есть факт.
Эквивалентную схему датчика, для которой приведены графики, мы не знаем. C может быть включена и параллельно с R.

Для пьезокерамики?
Параллельное сопротивление конечно есть, но это сопротивление изоляции и его величина это десятки МОм (мегаОм). Когда-то лично мерял мегомметром.

СЦОС - Система(ы) цифровой обработки сигналов.





Отличненько, формулу теплового шума знаем. Только вот с пониманием проблема, видать. Вы утверждете, что мне необходим усилитель с шумом <= 1nV/√Hz. Вот тут как раз недопонимание. Это с чего? Приведенная Вами формула дает собственный тепловой шум антены (вследствии активного сопроивления). Что будет, если шум усилителя будет больше шума антены (ну скажем 5nV/√Hz)?



На втором графике, действительно, реактивное сопротивление, а не полное комплексное.



Спасибо за пяснения.