Very Hot Topic (More than 50 Replies) Сумматор (Прочитано 1052 раз)
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #40 - 26.06.2020 :: 13:41:26
Post Tools
Цитата:
А что в вашем посте №26? Результаты симуляции схемы, к которой лично у меня доверия нет, впрочем как и к любым результатам симуляции.
-  Про симулятор : я действую по принципу - доверяй, но проверяй. И это работает. И не только у меня. И именно на основе симуляции мне удалось очень сильно продвинуться вперёд в части улучшения с/ш.
Чему я не доверяю, так это сравнению шумовых х-к разных моделей : живые измерения показали, что по шумам доверять им нельзя.
Что касается АЧХ, THD и др. - очень даже вменяемые результаты, неплохо совпадающие с макетированием и измерением и схема из поста 26 - вполне себе адекватная.
Цитата:
То, что я вам написал вещь абсолютно очевидная и простая для понимания
- очевидно речь про параллельное соединение транзисторов. Если так, то жду ответа на мой вопрос : ".. В чём разница при соединении n-полевиков впараллель, при котором ёмкости складываются или просто взять один полевик с гораздо бОльшим кристаллом - ведь кристаллы мощных полевиков состоят из параллельных решётчатых структур ?..."
Цитата:
Что же касается вашего заявления насчет ОУ - это действительности не соответствует. Посмотрите даташиты на вышеприведенный OPA827 или LME49710 - уровень их шума 2 с небольшим нВ на корень из Гц. Покажите мне каскад на одиночном транзисторе с таким же шумом?
- согласно даташит TI, OPA827 имеет 4 нВ на 1кГц и где-то 4.5 на 100 Гц (на которых я сравниваю шумы) и 4.8 Ма потребления.

Но у меня сейчас главный вопрос - даст ли улучшение использование нескольких отдельных сенсоров, каждый со своим предом и последующим суммированием. Если есть мысли - выслушаю с интересом.

« Последняя редакция: 27.06.2020 :: 05:33:31 от patron »  

OPA827_site1.jpg ( 67 KB | Загрузки )
OPA827_site1.jpg
Наверх
 
IP записан
 
new_man
Гуру
*****
Вне Форума


GtLab.Net

Сообщений: 2054
Местоположение: С.-Пб.
Зарегистрирован: 18.01.2012
Re: Сумматор
Ответ #41 - 26.06.2020 :: 14:39:52
Post Tools
@ patron, аnd what about увеличения номинала входного резистора? OlegFX дельную вещь подсказал.

  
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #42 - 27.06.2020 :: 05:49:42
Post Tools
Конечно, при увеличении сопр. утечки с 1 ГОм до 100 ГОм шум на 100 Гц падает с 0,9 нВ до 0.1 нВ, а про полевик и его параметры забыть ?
  
Наверх
 
IP записан
 
Ligeti
Разбирающийся
****
Вне Форума


GTLab - forever!

Сообщений: 891
Зарегистрирован: 02.01.2008
Re: Сумматор
Ответ #43 - 28.06.2020 :: 10:56:15
Post Tools
@ patron

Ну если для вас КНИ в 0,2% в данном случае норм, то наверное схема адекватная, хозяин-барин. А я бы поставил ГСТ вместо резистора в истоке, тем более в первом посте все уже нарисовано. Даже проще - сделал бы ГСТ на ПТ с затвором об землю. И я не пойму о каком все же шумовом бюджете речь-то идет? В частности резистор R6 в 1кОм при комнатной температуре и диапазоне частот от 0 до 20 кГц даст шум 0,6 мкВ или 600 нВ! А вас чем-то опер с 4нВ не устраивает... Дада, сейчас скажете, что интересующий вас частный диапазон это 100 Гц, но в схеме я не вижу ни одного решения, позволяющего настолько сузить АЧХ каскада. При этом наоборот, нарисован каскод, который если что-то и улучшает, то работу схему в области ВЧ. Мб фильтры вами и предусмотрены, где-то за скобками, но они сами по себе они ведь не бесшумные. И тем более при рекомендуемом сопротивлении входа в 1ГОм вам столько всего "разночастотного" на вход прилетит помимо полезного сигнала, что на вашем месте я бы скорее озаботился его фильтрацией, нежели чем малошумностью каскада как такового.
Что касается второго вопроса насчет мощного ПТ или нескольких маломощных ПТ - правда не знаю, замеров не проводил. Но вот что говорит Дуглас Селф у себя в книге:
- напряжение шума в ПТ прямо пропорционально корню четвертой степени из тока стока,
- источником шума является ток утечки затвора, который удваивается при росте температуры ПТ на каждые 10 С,
- шум ПТ зависит от его крутизны. Приведен пример для тока стока в 1мА, для которого разные ПТ имели крутизну от 0,5 до 3мА/В и плотностью шума от 4,7 до 1,9 нВ на корень из Гц СООТВЕТСТВЕННО.
В общем из всего этого делаю вывод, что применение мощных ПТ в рамках "шумовой гонки" не целесообразно. Хотя оно и так не целесообразно, потому что с вашими возможностями питания схемы вы в любом бы случае не смогли бы вывести мощный ПТ в линейный режим.
Ну и последний вопрос - я бы именно так и сделал, всем сестрам по серьгам. Локальные преды с малым шумом. Хотя ТЗ как такового нет, что за сенсоры, где они, для чего они, зачем их суммировать и т.д.
Забыл еще добавить - у Хорвица и Хилла есть во всем известной книге целый раздел или глава по проектированию малощумящих схем.
« Последняя редакция: 28.06.2020 :: 10:59:03 от Ligeti »  
Наверх
 
IP записан
 
new_man
Гуру
*****
Вне Форума


GtLab.Net

Сообщений: 2054
Местоположение: С.-Пб.
Зарегистрирован: 18.01.2012
Re: Сумматор
Ответ #44 - 28.06.2020 :: 12:49:56
Post Tools
Хоть я не во всем согласен с предыдущим оратором, но пару вопросов "ребром" поддерживаю.
Комрад patron, пора бы уже вам озвучить ТЗ, с которым вы (мы) намерены бодаться.
Диапазон частот.
Параметры шума в диапазоне, особенно на нижнем краю (вариант "минимум-миниморум" не предлагать!).
Допустимый коэффициент гармоник.
Сопротивление нагрузки.
Параметры питания (В, мА, стаб/нестаб).
По-хорошему все это должно было быть озвучено в стартовом посте.
  
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #45 - 28.06.2020 :: 15:20:32
Post Tools
Цитата:
...пора бы уже озвучить ТЗ......вариант "минимум-миниморум" не предлагать!

Сначала и не предполагал лезть так глубоко в теоретические тонкости, поэтому детали приводил походу на 2-х страницах - вроде не так много букав.
Но повторюсь : источники сигнала - пьезоэлектрические сенсоры, выполненные на керамических кольцах с мет. напылением на внутренней и внешней стороне кольца. По сути - "чистый" конденсатор ёмкостью 2.7 нФ. Интересующий диапазон - в общем-то звуковой. Чего там ниже 20 Гц - особо не интересует.
Питание - от фантомного входа либо микшера, либо рекордера - т.е. 48 В и ограничено двумя резисторами по 6.8 кОм - стандарт. Ими ограничено и напряжение и ток. Реально означает, что на питание преда при токе не более 5 - 6 мА остаётся 6 - 8 В напряжения. Дотошные могут посимить : 48 В на 3.4 кОм  Улыбка
Не слышал, чтоб кому-то помешал хороший динамический диапазон, которого много не бывает - ограничен ресурсами. Ну и искажения, которых слишком мало не бывает  Улыбка
  
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #46 - 09.07.2020 :: 10:00:32
Post Tools
new_man писал(а) 24.06.2020 :: 09:37:33:
@ patron
Ниже - каскад ... на двухтранзисторной паре. Вот так примерно можно улучшить THD.


Просимил у себя этот вариант :  приведённый ко входу Nin = 4.7 nV/100Hz - типовой для подобных транзисторов, а вот THD мой сим показал 0.17% вместо 0.09% у тебя. Пока не пробовал оптимировать.

  

201+557_1.jpg ( 154 KB | Загрузки )
201+557_1.jpg
Наверх
 
IP записан
 
new_man
Гуру
*****
Вне Форума


GtLab.Net

Сообщений: 2054
Местоположение: С.-Пб.
Зарегистрирован: 18.01.2012
Re: Сумматор
Ответ #47 - 09.07.2020 :: 17:15:01
Post Tools
@ patron, этот THD такая штука непонятная... Меняются опции транзиент-анализа - меняется и результат, порой до полной невменяемости.
Обязательно нужно сравнивать с THD источника, там он должен быть очень малым.
Я методом научного тыка подобрал себе для анализа такие опции:
Частота синуса 1 КГц,
Транзиент  .tran 0 100m 0 20u.

Если исходная двухтранзисторная схема не удовлетворяет по THD, можно замутить что-нибудь с операционничком. Уж один-то ОУ питание потянет. Что-то похожее на схему ниже.


  

A7.png ( 42 KB | Загрузки )
A7.png
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #48 - 10.07.2020 :: 08:24:56
Post Tools
Просимил эту схему со всеми указанными номиналами и компонентами :
Ku = 12
THD = 0,0003%
Noise out = 80 nV/100Hz
Noise in = 6,7 nV/100Hz

По THD - выше крыши, а вот по шумам совсем не ахти. Пробовал запустить симуляцию на OPA1611 и на OPA209 - сим виснет.
Попробовал с LSK170 - 3,4 nV/100Hz,
Я уже писал, что основная цель - с/ш и в этом смысле уже обыграл море вариантов. Пока что большинство вариантов дало не лучше 4 nV/100Hz.
Самый лучший вариант. что удалось получить - около 2,7 nV на LSK170 + BC557 из твоей предыдущей схемы, но как уже писал - там было неважно с THD - не хотелось бы вылезать за пределы 0.1%.
Уповать на LSK170 тоже нельзя : проводил сравнительную симуляцию с десятком полевиков в одной и той же схеме, но режим оптимировал под каждый персонально. Победил LSK170  Класс но ! я обмерял эти-же транзисторы  в живой схеме и тоже с оптимизацией под каждый и места по шуму распределились совсем не так, как обещал симулятор.
  
Наверх
 
IP записан
 
new_man
Гуру
*****
Вне Форума


GtLab.Net

Сообщений: 2054
Местоположение: С.-Пб.
Зарегистрирован: 18.01.2012
Re: Сумматор
Ответ #49 - 10.07.2020 :: 13:42:53
Post Tools
Ну, я уж не знаю, что еще предложить.
Можно пару транзисторов сделать тройкой, второй транзистор дарлингтоном или шиклаи. Но там качели получаются: лучше THD - хуже по шумам, и наоборот.
Схема ниже. J201 мне не нравятся, модели LSK170 у меня нет, поэтому поискал замену в виде BFT46. Искажения вполне достойные и на 100мВ, и на 200, и на 300. А шум не айс.
  

A8.png ( 29 KB | Загрузки )
A8.png
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #50 - 11.07.2020 :: 04:45:31
Post Tools
Посимил эту схему :
THD = 0,008%, Ku = 8,  Nout = 38 nV/100Hz,  Nin = 4.8 nV/100Hz
С LSK170 шумы 3 nV/100Hz,  THD 0.02%

В общем-то всё упирается в недопустимость использования высокоомных резисторов. Экв. шумовое сопротивление типового малошумного полевика порядка 250 Ом. Всё, что выше - ухудшение.

Цитата:
модели LSK170 у меня нет

Могу скинуть либу, полученную на Electronics - в ней много моделей отсутствующих в родной библиотеке.
Я вот до сих пор сижу на LTSpice IV : пару раз пробовал пересесть на VII - и каждый раз плевался и возвращался на IV.

« Последняя редакция: 11.07.2020 :: 07:32:09 от patron »  
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #51 - 19.07.2020 :: 06:16:59
Post Tools
Здесь предлагалось сделать каскад с усилением и для уменьшения шумов от резистора в истоке вх. ПТ в исток ему влудить ГСТ на ПТ.
Попробовал, но что-то вместо у-ля он выродился в утишитель. Что не так сделано ?
  

862+GST+T.jpg ( 142 KB | Загрузки )
862+GST+T.jpg
Наверх
 
IP записан
 
new_man
Гуру
*****
Вне Форума


GtLab.Net

Сообщений: 2054
Местоположение: С.-Пб.
Зарегистрирован: 18.01.2012
Re: Сумматор
Ответ #52 - 19.07.2020 :: 14:08:05
Post Tools
@ patron

Либу возьму с удовольствием и спасибо скажу. Моделей много не бывает. ))
Насчет спайса: действительно, седьмая версия странная по дизайну, и некоторые элементы из библиотеки extra открываются с артефактами. Но что делать - жуем что дают. Я тоже поплевался, а потом привык.
Насчет схемы #51. Это был не мой совет и к тому-же неправильный. Коэффициент усиления   схемы (см. #49) равен отношению R3/R2. В схеме #51 это будет R5/R(J1), где R(J1) - динамическое сопротивление двухполюсника J1,R6. Это десятки и сотни килоом (зависит от R6). Понятно, что получился ослабитель...
  
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #53 - 20.07.2020 :: 05:28:18
Post Tools
Наверно имеет смысл скачать всю либу, а не только модель на LSK170. Либа в ЗИПе лежит здесь : https://yadi.sk/d/6nSSUmZiT9oCoQ
Там-же внутри и инструкция
  
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #54 - 22.07.2020 :: 05:33:35
Post Tools
Так как всё-таки изменить схему #51 , чтобы вывести 862-й в нормальный режим и при этом не нахватать шумов из-за довольно высокоомных резисторов в истоке ? У него довольно высокая в сравнении с LSK170 и BF861A отсечка - от -0.5 до -1.1 вольта, типовая  -0.75 В. По шумам в даташит довольно скудная информация, графиков зависимости от тока и импеданса источника нет.
В даташит от Linear System по LSK170 тоже весьма куцая инфа :  отсечка - от -0.25 до -0.65 вольта, типовая  -0.35 В.
В даташит от Toshiba получше
  

862_GSVoltage.jpg (Вложенный файл удалён)
170_GSVoltage.jpg (Вложенный файл удалён)
BF862.pdf (Вложенный файл удалён)
LSK170_LS.pdf ( 1128 KB | Загрузки )
Наверх
 
IP записан
 
Ligeti
Разбирающийся
****
Вне Форума


GTLab - forever!

Сообщений: 891
Зарегистрирован: 02.01.2008
Re: Сумматор
Ответ #55 - 22.07.2020 :: 15:01:42
Post Tools
@ patron

Я все равно не понимаю по каким принципам у вас происходит проектирование.
Во-первых, вас действительно сильно беспокоит наличие "высокоомных" резисторов в истоке? По-вашему несколько килоом породят неприемлемый шум Джонсона? Я бы на вашем месте скорее обеспокоился бы гигантским входным сопротивлением в 1ГОм, от которого прямо пропорционально зависит напряжение наводки через емкостную связь.
Во-вторых, об источнике сигнала... вы сказали что это пьезодатчики и на этом все. В частности вопрос относительно их характеристик - какое у них будет выходное сопротивление и каким именно образом вы собираетесь их коммутировать с приемником? Я это к тому, что к примеру источник с высоким выходным сопротивлением своим шумом Джонсона умножит на ноль все старания в части создания любой даже сверх-малошумящей схемы. В этом смысле существует технический критерий - коэффициент шума (на вражеском - noise figure), который фактически является разностью в дБ между шумом одного лишь источника и шумом комбинации источника и усилителя и должен стремиться к 0. И вопрос о передаче сигнала - если это будет несколько метров с мизерным напряжением от пьезоэлемента, то опять же я бы скорее озаботился бы созданием балансной схемы для подавления синфазных помех, которые опять же похоронят отношение сигнал/шум на входе сколь угодно малошумящей схемы.
В-третьих, все же что касается практического опыта. В качестве входного бустера на 6дБ я использовал схему, см. приложение. Характеристики также приложил. Как видно шумовой пьедестал находится на уровне в минус 120 дБ. Нужно еще тише? Ну ок, можно заменить КПС104 на Тошибовские ПТ 2SK170, исключить фильтр R13C9, вместо 544УД2А поставить OPA827/627, если не надо качать нагрузку - повторитель на выходе ОУ вообще убрать или заменить КТ3102 на что-то с более низким rbb и(или) более высоким бета. Из входного повторителя, если вас беспокоит шум резисторов в истоках, резисторы вообще исключить, что я и сделал.
  

GLK8-KdiC3s.jpg ( 137 KB | Загрузки )
GLK8-KdiC3s.jpg
PspsLWvK_SM.jpg ( 455 KB | Загрузки )
PspsLWvK_SM.jpg
Наверх
 
IP записан
 
new_man
Гуру
*****
Вне Форума


GtLab.Net

Сообщений: 2054
Местоположение: С.-Пб.
Зарегистрирован: 18.01.2012
Re: Сумматор
Ответ #56 - 22.07.2020 :: 16:44:55
Post Tools
Ligeti, что за фейк вы опубликовали?
Я сейчас не буду касаться темы шумов и искажений, просто взгляните на питание незамыленным взглядом...
С выпрямителя имеем 25В, подаем на вход IC1, что имеем на выходе?
1,25*(1+R8/R10) = 2,5В.
И этим 2,5В питается усилительная часть, включая ОУ. Да сигнал через нее просто не пройдет!
IC2 судя по отношению резисторов R14 и R16 должна выдавать 5В (что соответствует параметрам реле), но где же его взять, если на входе IC2 всего 2,5В?
Вобщем, несчастный тот товарищ, что питая доверие к публикациям возьмется повторять данную схему.
  
Наверх
 
IP записан
 
Ligeti
Разбирающийся
****
Вне Форума


GTLab - forever!

Сообщений: 891
Зарегистрирован: 02.01.2008
Re: Сумматор
Ответ #57 - 22.07.2020 :: 16:53:36
Post Tools
@ new_man

ой господи, нет мне прощения, опечатался когда тратил свое личное время перерисовывая схему в удобоваримый вид. Хорошо, что есть столь внимательные товарищи как вы. ну а для людей, которые не в состоянии самостоятельно рассчитать стаб на 317 даже корректная схема в помощь не пойдет.
А что насчет шумов и искажений? Таки коснитесь...
  
Наверх
 
IP записан
 
new_man
Гуру
*****
Вне Форума


GtLab.Net

Сообщений: 2054
Местоположение: С.-Пб.
Зарегистрирован: 18.01.2012
Re: Сумматор
Ответ #58 - 22.07.2020 :: 17:19:48
Post Tools
@ Ligeti

Насчет шумов и искажений - в другой раз. Сегодня не могу.
Вообще-то на форуме есть комрады, что в шумах собаку скушали. Почему-то молчат...
P.S. Ошибка в отрисовке - наименьший из грехов. )) Я думал схема из интернетов утянута...
Обвязку IC1 все-таки поправьте. Не стоит вводить во искушение малых сих...  )))
  
Наверх
 
IP записан
 
patron
Гуру
*****
Вне Форума



Сообщений: 1534
Зарегистрирован: 06.01.2007
Re: Сумматор
Ответ #59 - 23.07.2020 :: 05:32:08
Post Tools
Изменено:
Ligeti ..Во-вторых, об источнике сигнала... вы сказали что это пьезодатчики и на этом все. В частности вопрос относительно их характеристик - какое у них будет выходное сопротивление..

См. пост 45

Если тема шумов интересна, то рекомендую посмотреть ветку "Что скажут перцы по ОУ" на Electronics.ru, вот линк на ветку. Особенно рекомендую читать посты от Tuvalu - человек в теме. Если почитаете его посты, то и сами найдёте в своей схеме принципиальные с точки зрения шумов ошибки. https://electronix.ru/forum/index.php?app=forums&module=forums&controller=topic&...


А вообще главная проблема в том, что шумовые модели транзисторов сильно несовпадают с реальным макетированием. На kasus.ru есть спец по симуляции - Bordodinov, там много интересного по теме.
http://kazus.ru/forums/showthread.php?t=12745&page=88

Сабж вынес и сюда чтобы выслушать и другие мнения.
« Последняя редакция: 25.07.2020 :: 13:31:15 от patron »  
Наверх
 
IP записан
 
 
  « Главная ‹ Раздел Наверх этой страницы