Супер Малошумящий Широкополосный Предусилитель

[span]

1. Под прототипом я понимаю схему усилителя биопотенциалов промышленного устройства, которая послужила основой для Вашей схемы. А после экспериментального исследования и выявления, что в прототипе Вас не устраивает, пытаться недостатки прототипа устранить/обойти.

2. Не думаю, что зависимость режима работы (рабочей точки) усилителя от сопротивления источника сигнала (фактически, биологического объекта) постоянному току благоприятно отразится на параметрах усилителя. Не исключено и влияние тока смещения на сам объект исследований.

Особенности (и принципы проектирования, вытекающие из этих особенностей) усилителей биопотенциалов хорошо известны. В частности, "выжимка", сделана в статье.

3. Поскольку мне не ясны ни цель, ни средства ее достижения (т.е., какие параметры существующих усилителей и за счет чего требуется улучшить), то резона "доводить" предлагаемую Вами схему до работоспособного варианта, увы, для себя не вижу.

4. Применение любого закона приводит к адекватным результатам, только если применяется он правильно. И закон Ома не исключение...

5. Отдельно о шумах полевых транзисторов. Среди отечественных КП303Г (кстати, ветеранов!) встречаются экземпляры, позволяющие реализовывать усилители с коэффицинтом шума 3дБ и менее при Rг = 1 кОм (F = 1 кГц). А, например, полевой транзистор 2SK369 фирмы Toshiba на частоте 1 кГц имеет еш ≤ 1 нВ/Гц^1/2 и iш ≤ 0,3 пА/Гц^1/2 (т.е., коэффициент шума порядка 0,4 дБ при Rг = 1 кОм)!!!

Успехов!

Успехов!

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[AK.999]

Спасибо за ответ span!

1) Не было "прямого" прототипа. Я уже об этом писал.

2) влияние тока смещения на сам объект - этого я и пытался избежать применив 1й каскад - "без смещения".

Спасибо за статью!

Кстати - по схемотехнике - вот как раз такой усилитель на микросхемах я перед этим и спаял.

3) А резон "доводить" 1й каскад, предложенный мной, Вы видите? Может Вас заинтересует каскад, где "сам себя за штаны дёргает" - хотя бы чисто с ТЕОРЕТИЧЕСКИХ соображений?

Посмотрите этот каскад повнимательней, может Вас привлечёт то "новое", что я пытался в эту схему вложить?

Только не торопитесь - вникните в мой замысел, пожалуйста.

4) Т.е. Вы считаете, что для микровольтного источника сигнала - ВСЁ РАВНО НУЖЕН усилитель, входной каскад которого оптимизирован по шуму К ПРИМЕНЁННОМУ транзистору, а НЕ к источнику сигнала?

5) Ну - тут сказать мне нечего, единственно, что я (может быть) ошибся.... и 15 лет назад были доступными более качественные транзисторы... чем отборные КТ3102Е

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[span]

1. Но что-то ведь послужило основным прототипом?

2. Биполярные транзисторы в активном режиме не умеют работать без (базового) тока смещения, т.е., задавать его необходимо, а в предлагаемой схеме это возможно только за счет сопротивления объекта...

<...вот как раз такой усилитель на микросхемах я перед этим и спаял.> - тогда возвращаемся к п. 1 моего предыдущего поста: что, конкретно, Вас в этом усилителе на микросхемах не устраивает?

3. Во-первых, не "сам себя...", а "сосед соседа...", во-вторых, похоже, в противофазе, а в-третьих, весьма настораживает то, что сие дергание организовано параметрически, т.е., реакция на "дергание" дергающим никак не отслеживается и во внимание не принимается ...

4. Нет. Речь о том, что режим работы (биполярного) транзистора входного каскада должен быть оптимальным для заданного сопротивления источника сигнала, а транзистор входного каскада, естественно, должен быть малошумящим (кстати, вопрос уже обсуждался. Там я выкладывал зависимости коэффициента шума КТ3107 от тока коллектора для нескольких Rг (из справочника ред. Голомедова))...

Успехов!

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Olegyurich]

Малошумящий усилитель, это конечно хорошо, но если его планируется использовать для того, что было описано выше, неплохо бы подумать о таком параметре, как коэффициент ослабления синфазных сигналов. Могу сказать по опыту, что он гораздо более критичен на практике в кардиографии и энцефалографии. По ГОСТ этот параметр должен составлять 100 дБ и более в рабочем диапазоне частот, что даже в интегральном исполнении на современной элементной базе представляет определенные трудности, если не ограничиваться стандартным диапазоном в 75 Гц(хотя и там не так просто, это не любительский уровень). На практике уже при полосе в 500 Гц это ОЧЕНЬ сложно.Шумы же при такой полосе особо сложного ничего не представляют - главное исключить токовый шум, т.е. использовать на входе полевые транзисторы. И на стандартном эквиваленте человека шум менее 10 мкВ легко получается (полоса до 500 Гц).

[AK.999]

span

1) это я уже писал - что откуда взято, сейчас копия "в комплексе" -

Последний каскад - эмитерный повторитель, перед ним (идём сзаду в перёд) 3 транзистора - это распространённая схема - в Радио давнем видел (....1967), и в не давнем (... 1974), и современней (... 198...) - в 2х первых местах позиционировался как МЕДицинский, в 198.. - как ВЧ усилитель приёмника.

Я его слегка модернизировал, только - всюду он на одинаковых транзисторах (p-n-p), я же средний - "развернул" на "обратный".

Ну а на входе - это я сам ВАЯЛ каскад с динамической нагрузкой, да ещё чтоб "по дифференциальному" - сам себя (через другого) за "попку" дёргал.

2) сопротивление "обьекта" = 1 ком - слишком мало, пытался я ставить конденсаторы электролитические на вход = использовать их ток утечки....

Может ещё какой путь подскажите? А то, только мои просчёты указываете, - да, просчёты это тоже нужно, но былобы хорошо ещё и Ваши предложения - как бы Вы "это" сконструировали - указать.

3) подроднее Ваши выводы и как бы что Вы переделали?

Olegyurich, для ослабления синфазных сигналов я такую схему и намудрил - фактически СДВОЕННЫЙ усилитель. Это, по моему замыслу, должно РЕАЛЬНО кстранить всякую "синфазность" при том, что полоса усмиления будет "БОЛЬШОЙ".

Из "плохого" - цена этих улучшений - практически ДВОЙНОЙ усилитель, при всего 2х кратном росте усиления... (т.е. коэфф. усиления не множится, а удваивается).

[Olegyurich]

Olegyurich, для ослабления синфазных сигналов я такую схему и намудрил - фактически СДВОЕННЫЙ усилитель. Это, по моему замыслу, должно РЕАЛЬНО кстранить всякую "синфазность" при том, что полоса усмиления будет "БОЛЬШОЙ".

Из "плохого" - цена этих улучшений - практически ДВОЙНОЙ усилитель, при всего 2х кратном росте усиления... (т.е. коэфф. усиления не множится, а удваивается).

Вы вообще понимаете, что такое синфазная помеха? В Вашей схеме она вообще никак не ослабляется. Т.е. по сути у Вас 2 неинвертирующих усилителя, включенных в параллель.

[Olegyurich]

Вот ссылка на один из лучших инструментальных усилителей:

http://www.analog.com/static/imported-file...heets/AD620.pdf

Почитайте, там все написано.

[span]

1. В (малошумящем) предварительном усилителе (особый) интерес представляет входной каскад. Аналогичная ситуация и с дифференциальными усилителями. Сдается мне, что Ваш первый каскад - попытка модифицировать известную схему дифкаскада с динамической нагрузкой - сравните:

и .

Однако, из-за слишком низкого сопротивления R12 и полной непредсказуемость состояния нагрузки (в качестве которой Вы, фактически, использовали триггер) работоспособности такой схемы ИМХО добиться невозможно...

По-поводу усилителя с элементом триггерного типа - такое устройство было запатентовано (лет этак 20 с небольшим назад) А.Буденным...

2. Решение тоже давно известно - т.н. двухполярное питание и цепи смещения входов на "землю" через резисторы (Rб1, Rб2), сопротивление которых много больше сопротивления источника сигнала:

3. Выводы - см. п.1. Как переделать. Думаю, для начала Вам нужно разобраться с вопросом, который я задал во второй части п.2 предыдущего поста.

Успехов!

[AK.999]

Olegyurich, спасибо, я схемы оттуда изучил, вот описание... ну не силён я в английском...

В общем то я сделал вывод, что схемотехника далеко ушла... в основном за счёт элементной базы. Ну и схемы всё же развились сколько то с того времени как я "сие" конструировал.

span, спасибо за разбор моих "полётов" - да, Вы правы - я "пошёл по правильному пути", НО намудрил по дилетански....

Одно утешает, что я САМ (без образования) хоть что то сделал в правильном направлении

Т.е. - прошу Вас прокомментировать следущее: я зашёл "не туда" - им. ввиду намудрил. Сам я довести свою схему не смогу - слишком много надо знать в области "малошумящих", элементная база (на текущий момент) - устаревшая.

И того - что я могу сам, если УПРОСТИТЬ мою схему - выкинуть динамическую нагрузку в 1м каскаде, подать смешение на базы, то получится усилитель с (примерно) соотношением сигнал\шум - 64 дб. Т.е. достаточно посредственная схема....

Ну и попробовать применить полученное - может что и услышу.... на том и успокоится.

Если можете что нибудь практически (не теоретически) подсказать. Пожалуйста подскажите. Т.е. может быть есть шанс сохранить динамическую нагрузку? Как в этом случае по простому модернизировать мою схему? Можете ли Вы "прогнать" её в программном симуляторе?

Мобильное питание (аккумулятор, а не сетевое = биполярное питание) надо оставить. Городить преобразователи - не надо - это насчёт питания.

По "микросхемной" схеме инструментального усилителя - не устраивает следущее: 1) сетевое питание - биполярное, 2) "замучил" меня тот усилитель - там много подстроечников и они всё время барахлили - из за "неконтактов" часто параметры убегали, 3) коэффициент (линейного) усиления оказался мне мал 4) шумов всё же "многовато" было - это субьективно. Я, для пробы, тот усилитель к магнитофонной головке крепил - оценить на слух - что получилось в сравнении с самодельным (весьма хорошим) предусилителем магнитофона - касетника (тоже на отборных КТ3102Е). У инструментального "чуть" меньше шумов (это без учёта потерь на частотную "стандартную" коррекцию).

[Olegyurich]

В общем то я сделал вывод, что схемотехника далеко ушла... в основном за счёт элементной базы. Ну и схемы всё же развились сколько то с того времени как я "сие" конструировал.

На самом деле не так уж далеко она ушла. Все равно лучше диффкаскада (см. выше в посте span) ничего не придумано, той же AD620 уже больше 20 лет.

По проблемам:

1. Можно и однополярное, не т проблем.

2. Интегральное исполнение либо плотный тепловой контакт. Подстроечники использовать только на стадии настройки, затем заменять постоянными резисторами.

3. Решается нормирующим усилителем.

4. Проблемы реализации ( конкретной схемотехники/элементной базы).

[Olegyurich]

С динамической нагрузкой - я бы не сказал, что она однозначно хуже или лучше по шумам, чем резистивная - зависит от конкретной реализации.

[AK.999]

Да, а когда то ЛУЧШИМИ были такие микросхемы

http://74.125.77.132/search?q=cache:feolMz...&lr=lang_ru

не достал я их в "то" время, лет 15 -17 назад. Сейчас, наверно, уже и ОР-47 сделали, а может и ор-57?

[supsup]

Фирмами (например, TI и BB) для медицины выпускаются:

INA128.pdf

INA118.pdf

Изменено 12 августа, 2009 пользователем supsup

[AK.999]

Да, микросхемки, описание на "буржуйском", схемы включения - традиционные, "инструментального усилителя".

А к чему они нам?

[supsup]

А к чему они нам?

Тогда я, честно говоря, не понял, какая у Вас цель - изобрести усилитель или создать прибор?

[Falconist]

...известно, что нерв пропускает до 1 кгц, а "пучёк" нервов - намного более, соответственно... при том, что находятся нервы в "связке" - т.е. реально я хотел... вывести ЗВУК работы нервов (и мозга, заодно) на акустику - послушать.

Насколько я знаю - такого ещё никто не делал. Зачем? Есть шанс что то открыть!

Делаем открытие.

Читаем литературу.

Делаем закрытие.

1. Такого понятия, как "пучок нервов" в природе не существует. Нерв состоит из пучка аксонов (отростков нервных клеток).

2. Нерв НИЧЕГО не пропускает. Тем более, с частотой 1 кГц. По нему идет не ток, а волна возбуждения аксональной мембраны. Со скоростью порядка 40...60 м/с.

3. Частотная характеристика потенциала действия единичного аксона достигает 10 кГц. В нерве - до 1 кГц.

4. Звуковой монитор - непременный атрибут электронейромиографов. Лет уже 50...

5. Амплитуда потенциала действия одиночного нервного волокна достигает 100 мВ. Двигательного нерва - до 1...5 мВ. Чувствительного нерва - порядка 10...50 мкВ.

5. И т.д. и т.п. ...

... те эксперименты, что я на этом усилителе планировал - так и висят в замыслах вот уж 15 лет.

А стоит ли открывать то, что уже давно открыто??? Дедушка Оккам еще в 13-м веке утверждал, что

Не следует умножать сущности сверх необходимого

.

[AK.999]

supsup, - ни "то" ги "то".

Цель (сейчас, после восприятия всей той информации "по поводу", что меня снабдили Форумчане) - всего лишь довести эту "плату" - путём возможно меньших переделок до максимально возможного результата (с учётом возможно меньших переделок).

Я уже понял, что "СВЕРХсупер усилителя" НЕ получится. Оценил, что новую плату я уже (увы) не осилю ни как, морально и физически (и глаза уже не те, и мозги думают не так, и времени уже мало остаётся... постарел одним словом). Следовательно - "довести" до запуска и попробовать то, зачем я её задумывал и делал. Если хоть как, хоть что получится, следовательно кто то как нибудь сможет пойти дальше меня.

Ну и вот с учётом вышесказанного я прошу Форумчан помочь, подсказать, промоделировать программно - эту мою (можно сказать злополучную) "плату". Т.е. что где заменить, перепаять, поставить по простому....

Falconist,

0) ине понравилось это изречение.

1) абсолютно согласен. Это я для "упрощения" изложения...

2) "волна возбуждения аксональной мембраны. Со скоростью порядка 40...60 м/с."

НЕ согласен - волна возбуждения от перехвата до перехвата миелиновой "изоляции", Со скоростью до 120 м/с.

3) "Частотная характеристика потенциала действия единичного аксона достигает 10 кГц" - НУ? если это так, то мои знания устарели... Я как то читал - до 1 кГц.

4) Странно, меня как то в 1992 году допустили поэкспериментировать до 1 из 2х (в то время) Саратовских энцефалографов - вывода звука я там не видел, схемы мне тогда же и попозже давали - там я тоже звукового выхода не видел?????

А миограф предназначен для фиксации биотоков действия - мышечных, а мы говорим об мозге, его ритмах.

5) Амплитуда потенциала альфа, вета, гамма, ....... волн обычно примерно ОТ 10 мкв - на поверхности кожных покровов. Ну не сносить же "черепок" для "прямого" измерения

[Falconist]

2) "волна возбуждения аксональной мембраны. Со скоростью порядка 40...60 м/с."

НЕ согласен - волна возбуждения от перехвата до перехвата миелиновой "изоляции", Со скоростью до 120 м/с.

От согласия или несогласия ничего не изменится: скорость - та, что я обозначил. А поскольку нерв состоит из "пучка аксонов", в которых перехваты Ранвье расположены хаотично, то в итоге получаем псевдоравномерный процесс распространения волны возбуждения.

4) меня как то в 1992 году допустили поэкспериментировать до 1 из 2х (в то время) Саратовских энцефалографов - вывода звука я там не видел, схемы мне тогда же и попозже давали - там я тоже звукового выхода не видел?????

Какова частота альфа-ритма? То-то же! Какой смысл выводить на звук то, чего нельзя услышать?

А миограф предназначен для фиксации биотоков действия - мышечных, а мы говорим об мозге, его ритмах.

ЭЛЕКТРОмиограф. Миограф регистрирует механические характеристики работы мышц. О мозге Вы заговорили только сейчас. Раньше Вы вели речь о "пучке нервов"...

Просто если Вы были только допущены к электроэнцефалографу, я 12 лет занимался электромиографией профессионально - заведовал лабораторией электрофизиологии Киевского НИИ ортопедии.

IMHO Ваша схема устарела лет на 20...30. Сейчас есть намного более качественные микросхемы инструментальных усилителей, которые не нужно "доводить". Поставил - и пользуйся. Не лучше ли направить усилия не на разработку известного, а на сами эксперименты? Не исключено, что действительно увидите что-то новое "незамыленным глазом".

Успехов!

[span]

С динамической нагрузкой - я бы не сказал, что она однозначно хуже или лучше по шумам, чем резистивная - зависит от конкретной реализации.

Так в чем дело? Приведите конкретную реализацию, в которой "С динамической нагрузкой ... однозначно ... лучше по шумам, чем резистивная".

Успехов!

[Olegyurich]

Я не говорил, что " с динамической нагрузкой однозначно лучше по шумам, чем с резистивной". Я говорил, что в РАЗЛИЧНЫХ реализациях, где-то может быть лучше с активной нагрузкой, где-то с резистивной. Т.е. преимущество резистивной нагрузки НЕОДНОЗНАЧНО. Хотя Агеев например пишет, что активная нагрузка дает вдвое больший к-т шума, чем резистивная, но это идеализированный случай, к тому же не учитывающий особенностей построения конкретного усилителя.

Прилагаю 2 схемы. Схемы имеют одну и ту же приведенную ко входу спектральную плотность шума - около 4.5 нВ/Гц^0.5(результаты симуляции), имеют примерно один и тот же к-т усиления, состоят из одних и тех же транзисторов, входной ДК имеет один и тот же режим. Причем с т.з. шума здесь приведена не лучшая активная нагрузка.

[AK.999]

Falconist

скорость порядка 40...60 м/с была у динозавров и прочих пресмыкающихся, у человека скорость ... в мозге ДО 120 м\сек - это взято из учебника для мединститутов - Физиология ...... - тёмнофиолетовая обложка, выпуск где то конец 80х годов.

Ну зачем спорить по пустякам, скорость (хоть та, хоть эта) всё равно уступает скорости волны электронов в проводнике....

Я хочу услышать гамма ритм, который "творчеству" соответствует, причём, т.к. волна возбуждения идёт "по пучку" - большему или меньшему, за счёт перемодуляций "рывков" распространения волны (скачки по перехватам) по разным аксонам - есть шанс услышать "музыку" мысли - во всём звуковом диапазоне.

Возможно будут отклики звука в ответ на самовнушение, на сторонние раздражители.

Это 1. Во 2х можно приборно промоделировать и экспериментально подтвердить\опровергнуть мою гипотезу о феномене "лозоходства".

Увы... есть целый ряд причин, по которым я вряд ли буду паять новую плату

Поэтому я и "зациклился" вынужденно на этой - транзисторной.

Falconist, спасибо Вам за диалог!

[span]

Я не говорил...

Разве? А ведь я привел слова из Вашего сообщения, т.е. Ваши слова...

...Я говорил, что в РАЗЛИЧНЫХ реализациях, где-то может быть лучше с активной нагрузкой, где-то с резистивной...

. Ну, ну. Что ж. Прочтем Ваше сообщение еще раз (выделено мной, span):

С динамической нагрузкой - я бы не сказал, что она однозначно хуже или лучше по шумам, чем резистивная - зависит от конкретной реализации.

Т.е., речь идет только о шумах нагрузки, причем однозначно утверждается, что есть конкретные реализации, в которых шумы динамической нагрузки меньше шумов резистивной...

...Агеев например пишет, что активная нагрузка дает вдвое больший к-т шума, чем резистивная...

Ссылаясь, давайте источник (очень сомневаюсь, что Агеев мог утверждать именно так).

Прилагаю 2 схемы. Схемы имеют одну и ту же приведенную ко входу спектральную плотность шума - около 4.5 нВ/Гц^0.5(результаты симуляции)...

Однако оценок шумов нагрузок нет...

Хотя, поскольку "Схемы имеют одну и ту же приведенную ко входу спектральную плотность шума", то уже это не дает оснований для утверждения, что с динамической нагрузкой лучше...

Итак:

во-первых, конкретная реализацию каскада с динамической нагрузкой, в которой она однозначно лучше по шумам, чем резистивная так и не приведена;

во-вторых, хотелось бы ссылку на источник, где Агеев "пишет, что активная нагрузка дает вдвое больший к-т шума, чем резистивная".

Успехов!

[Olegyurich]

Ох, любите Вы к словам придираться...

С динамической нагрузкой - я бы не сказал, что она однозначно хуже или лучше по шумам, чем резистивная - зависит от конкретной реализации.

Т.е., речь идет только о шумах нагрузки, причем однозначно утверждается, что есть конкретные реализации, в которых шумы динамической нагрузки меньше шумов резистивной...

Утверждается, что есть конкретные реализации усилителей с динамической нагрузкой во входном каскаде, уровень шума которых ниже (или, по крайней мере не выше) других конкретных реализаций с резистивной нагрузкой.

Ссылка на Агеева - статьи в Радио, 2005 год, 1-4 номера вроде, вечером точно скажу.

Если опускаться до крючкотворства, то сформулируем так: "использование активной нагрузки во входном каскаде малошумящего усилителя увеличивает его к-т шума более чем вдвое по сравнению с резистивной". Так покатит?

Однако оценок шумов нагрузок нет...

Не понял, нам шум нагрузки важен, или шум усилителя, в котором она стоит?

Хотя, поскольку "Схемы имеют одну и ту же приведенную ко входу спектральную плотность шума", то уже это не дает оснований для утверждения, что с динамической нагрузкой лучше...

Но это дает основание утверждать, что не хуже...

[Falconist]

Увы... есть целый ряд причин, по которым я вряд ли буду паять новую плату

Поэтому я и "зациклился" вынужденно на этой - транзисторной.

Извините за грубую аналогию: в принципе, силу тока можно, конечно, измерить термометром, но лучше и проще применить амперметр. Вот так и с Вашей схемой/платой.

[AK.999]

Хочу подлагодарить Olegyurich и span за развернувшуюся дискуссию по поводу шумности входных каскадов.

Как я из дискуссии понял - это то, что для нагрузки РЕЗИСТОР лучше транзистора - т.е. шум резистора менее шума транзистора.

Вот только 1 добавочный вопрос - 1й каскад должен быть МАЛОШУМЯЩИМ о обновременно ДАТЬ МАКСИМАЛЬНОЕ УСИЛЕНИЕ. С шумом понятно, а вот с усилением - нет.

Логически схема с динамической нагрузкой (транзистор, который не "балласт" хоть и "динамический" - он усилитель) должна дать примерно УДВОЕННОЕ усиление (соответственно пои удвоенных шумах).

Так вот про "ВЫГОДНОСТЬ в конкретной схеме" - что лучше: удвоенные шумы и двойное усиление или одинарное усиление. при "некотором" (связанным с шумом резистора) - увеличении шума каскада?