LNA za mjerenja

[pinco]

Bilo bi zanimljivo napravit neko pojačalo, cca 100x za pojačanje malih signala za mirenje na osciloskopu. Evo jedna ideja sa ulazon 1Mega da se može koristit sonda od osciloskopa za mirenja.
Bilo bi lipo kad bi se iskristaliziralo nešto dobro i korisno, a virujen da bi svima dobro došlo u labu.

[ivanlukic]

Moglo bi se spakovati na malu pcb sve sa nekim stabilisanim napajanjem, klemama za povezivanje ili čak sa RCA print konektorima.

[pinco]

Evo još jedan slićan projekt, ovo je Rood friško izbacija, i izgleda da je zadovoljan, a djeluje jednostavno i praktično. On je iša sa pcb od preampa pa je iskoristija 2 dupla opampa, pvi je iša u paralalu. Cijena je zanemariva sobziron da bi svakome od nas virujen dobro došlo na stolu. Može se iskoristit preklopnik 3x3, il 3x4, neznan šta je uobićajeno za preklapanje 10x, 100x, 1000x. Samo nacrtat dobar PCB, sa 3 jednostruka ili neka kombinacija?

http://sound.westhost.com/project158.htm

[Braca]

Pozdravljam predlog za ovakav projekt.

Pojačavači ovoga tipa idu od vrlo jednostavnih pa do laboratorijskih, pa bi pri definisanju projekta trebalo prvo odlučiti koja klasa pojačavača bi se gradila.
Sudeći po dosadašnjim predlozima, to bi bio neki jednostavniji uredjaj, pri čemu bih rekao da bi se predložena šema sa FET ulazom morala poboljšati jer je PSRR ulaznog dif. stepena praktično nula. Rodova šema nije ništa posebno i mišljenja sam da bi u ulaznom stepenu trebalo koristiti bolje opampove.

U Linear Audio je objavljeno par šema, od kojih je jedna laboratorijske klase (LA Vol. 3) za koju je autor (Samuel Groner) na svojoj web stranici dao i Gerber. Taj uredjaj koristi 8 paralelno spojenih fetova na ulazu i još par kvalitetnih sklopova odgovarajuće cene, tako da verovatno ne bi predstavljala prvi izbor za predloženi projekat.
Medjutim, isti autor predlaže jednu jednostavniju varijantu
http://www.sg-acoustics.ch/analogue_audi..._lp_r1.pdf
koja bi uz odgovarajuću pločicu predstavljala jedno veoma dobro rešenje.

S. Groner je elektroničar, ton majstor i aktivan muzičar iz Švajcarske. Pratim njegov rad već neko vreme i jako mi se svidjaju njegove konstrukcije. Trenutno na diyaudio.com radi na tonskom signal generatoru vrhunskog nivoa. Pre nekoliko meseci sam ga zamolio za Gerber njegovog pasivnog nepropusnog filtra (notch filter) koji nameravam da koristim za uklanjanje pobudnog signala pri merenju THD, i dobio sam ga bez ikakvih problema.
Ima na njegovoj stranici još par interesantnih konstrukcija, pa preporučujem da ih pogledate.

Inače, preamp iz LA Vol. 5 za koji smo imali GB, predstavlja izuzetno dobar pojačavač za ove namene. Imamo dif. ulaz, poništavanje DC komponente, direktan spoj bez kondenzatora, dva kanala i verifikovane performanse. Za upotrebu u ove svrhe treba samo zameniti potenciometar za jačinu zvuka nekim preklopnikom sa preciznim otpornicima kako bi se dobilo kalibrisano pojačanje. Ja sam ga već koristio u te svrhe.

Pozdrav

[Gosha]

Pa sad, firmee obicno naprave naj vise sto mogu, oni bi vec ugradili jedno takvo predpojacalo u svoje instrumente, nije to skupo. Postoje tu neka druga ogranicenja, shumovi, brumovi...i tako dalje.

[pinco]

Meni je zanimljiva i ova shema sa .pdf-a lab_pre, preamp iz LA vol. 5, nisan vidija shemu, neznan o ćemu se radi.

[pinco]

Pa sad, firmee obicno naprave naj  vise sto mogu, oni bi vec ugradili jedno takvo predpojacalo u svoje instrumente, nije to skupo. Postoje tu neka druga ogranicenja, shumovi, brumovi...i tako dalje.

To je istina, al za nekih 100Mhz i više kolko tvornička oprema radi danas, nama LNA, baren meni triba pokrit cca 50kHz max, za neka mirenja u čujnome smektru i sl. Još mi je i poželjno da ne kupi sve i svašta, da ne ide visoko.

[mikikg]

Da ne budem party-brejkers ali kazite mi gde bi prakticno takav LNA mogao da se iskoristi?
Sta je to toliko zanimljivo u mV opsegu sa BW do 100ak kHz sto bi bilo zgodno da se prati na osciloskopu ... stvarno pitam?

Za DC merenje, uff, klizav teren debelo ... Za snimanje ripla i shuma napajanja, mozda, ali BW je tu kritican a i za to ne treba visoka ulazna impedansa ... stvarno ne znam gde bi se to koristilo ...
Taj mV opseg je sam po sebi vrlo pipav i nezgodan za merenje, na osciloskopu ce te videti svasta nesto, i neonke koje vam stoje iznad glave, i swicherske ispravljace iz susedne sobe, sve sem signala koji ocekujete

Pricam vam to jer imam 500uV opseg na svom osciloskopu koji retko retko koristim a i kada ga koristim vise se svodi da u nekakvoj brljotini od signala nazirem nesto sto bi me interesovalo dok je 90% ostalog nekakve brljotine koje nemaju veze sa onim sto merim. Average funkcija na DSO do nekle moze da pomogne ...
A i kada sam koristio taj 500uV opseg uglavnom sam morao da pravim custom sonde i koristio 50Ω terminaciju jer mi ni originalne sonde koje su relativno kvalitetne (350MHz) nisu mnogo pomogle ...

[pinco]

Mislija san iskoristit za mirenje šuma u audio spektru.
Rood Elliott 1k gain 1000, pravokutni signal, djeluje iskoristivo.

[mikikg]

Za merenje shuma ja bih pre razmislio o nekom diferencialnom ulaznom stepenu jer je tu od vitalnog znacaja visok CMRR a i PSRR treba da bude visok.

Spomenuti pre-amp iz L.A. 5 za koji smo pravili GB a koji se bazira na LM4562 je mozda najbolji kandidat. Za to imamo gerber fajlove, mozda cak i imam neku plocicu visak (moram proveriti).

Ovde je tema za taj pre-amp:
http://forum.yu3ma.net/showthread.php?tid=683

Shema je ovde:
http://forum.yu3ma.net/showthread.php?tid=683&pid=15761#pid15761

[Braca]

Jedna moguća primena (u mom slučaju vrlo realna) je pojačanje ostatka signala posle odstranjivanja pobude od 1kHz pri merenju THD. Tada na izlazu iz "notch" filtera ostaje mešavina viših harmonika koja je možda 90dB ili više ispod osnovnog signala. Ako se to dovede na ulaz zvučne kartice u cilju analize frekventnog sastava, ta kartica mora imati kvalitetan ulazni pojačavač, a to košta.
Kao što je Pinco već pomenuo, merenje šuma je druga moguća aplikacija. Medjutim, pojačavač mora da ima niži nivo šuma nego DUT.

Miki je u pravu da je pojačanje tog nivoa signala problematična stvar, ali ako se uredjaj spakuje u dobru kutiju (Hammond ima jednu sa EMI zaptivačima), ulaz i izlaz se izvedu BNC konektorima, a napajnje iz baterije koja je u istoj kutiji, onda postoji dobra šansa da to dobro radi.

Pozdrav

[Braca]

Miki mi je dao šlagvort za DC merenja...

Devedesetih godina sam radio u firmi Sulzer, drugoj po veličini industrijskoj korporaciji u CH (ABB je bio ispred njih). Bili su teška mašinska industrija, proizvodili brodske motore, lokomotive, klipne i turbo kompresore, hemijska postrojenja, pumpe, a i deo programa tenkova Leopard za CH armiju. Bilo je tako sve dok iz USA nije stigao pojam "shareholder value", a onda su umesto inženjera na čelo firme došli neki menadžeri sa kravatama i sa nekih 11000 zaposlenih u ovom gradu spustili na nešto manje od 2000.

Elem, tako velika firma imala je i sopstvenu grupu za mernu tehniku. Početkom 90-tih razvili su univerzalni sistem za precizna merenja raznim senzorima ("strain gauge" mostovi, davači pritiska, vibracija i čega sve ne), koji na prednjoj ploči nije imao ni jedan preklopnik, dugme za podešavanje pojačanja i slično, samo po dva BNC i 5-polna Fischer konektora. Svim funkcijama se upravljalo preko GP-IB, programom u vidu tabele, napisanom u Borland Paskalu. Na primer, DC offset se podešavao sa 16-bitnom rezolucijom. DC tačnost je bila 0,03%, a frekventni opseg je išao do nekoliko stotina kHz.
Na slikama dole prikazan je prototip DC ulaznog modula tog sistema. U levom gornjem uglu se vide dva opampa koji čine diferencijalni ulaz, a radi se o niskošumnim OPA627BM u metalnom kućištu (trenutna cena im je oko 60 $ po komadu), a za dalje pojačanje signala služili su LT1013. Padaju u oči DIP releji i optokupleri, kao i precizni otpornici u staklu. U gornjem desnom uglu je kalibracioni otpornik od 100R/0,01%.
Napravio sam sa tom tehnikom mnogo merenja u CH i po svetu i nikada nisam imao ni najmanji problem.
Imao sam u labu 20 ovakvih modula i preko 10 za kvarcne (piezo) davače sa ul. impedansom od 10Gohm-a, koji su opet priča za sebe.
Negde 2003. godine, kada sam već uveliko bio kod ABB, pozove me kolega i Sulzer-a i kaže da moji mladi naslednici hoće svu tu mernu tehniku da bace na otpad, pa ako me nešto interesuje da dodjem za vreme vikenda i pokupim. Uzeo sam dva kompletna sistema i još neke pojačavače, filtere itd. koje sam sam napravio i deo toga je još uvek kod mene, mada ni sam ne znam zašto ih čuvam.
A ne znam ni zašto sam ovo napisao - izgleda da sam dobio akutan napad nostalgije.

Probao sam ih svojevremeno i kao audio predpojačavače ispred AD konvertora, ali je zvučalo jezivo jer je ADC imao samo 12 bita rezolucije .

Pozdrav

[branko tod]

Ovde imate ultra low noise amp. i AC i DC. : http://www.janascard.cz/PDF/Design%20of%...ifiers.pdf
Ako je tako kao što piše onda je baš dobra sprava.

I ovo je interensantno za pročitati: http://www.beis.de/Elektronik/LNPreAmp/LNPreAmp.html

Kao i ovo: http://tf.nist.gov/general/pdf/821.pdf

[Braca]

Branko, hvala za linkove. Prvi i treći su mi već poznati od ranije.

Medjutim, uspeh bilo kakve gradnje pojačavača sa ovim nivoom performansi kritično zavisi od pločice. Pojačavač iz mog priloga #4 ima naponski šum od 0.39nV/sqrt(Hz), koleno 1/f na oko 100Hz, veoma malim porast šuma niže od toga, i jednu, čini mi se, odlučujuću prednost - za njegovu pločicu postoji Gerber na web stranici autora. Šema i proračun su objavljeni u Linear Audio Vol. 3 pa ne mogu da ih stavim na forum, ali ako bude interesa za gradnju naći ćemo način da dodjemo do šeme i opisa.

Pozdrav

[gorso69]

Ja bih pravio jedan LNA za merenja šuma u napajanjima pa ako neko ima predlog ili je već pravio pa ima i PDF pločice bio bih zahvalan.
Na lageru imam LM4562,OPA192,OPA227,OPA277,THS3091 a ako treba poručiću i neki drugi OP.

[Braca]

Ja bih pravio jedan LNA za merenja šuma u napajanjima pa ako neko ima predlog ili je već pravio pa ima i PDF pločice bio bih zahvalan.
Na lageru imam LM4562,OPA192,OPA227,OPA277,THS3091 a ako treba poručiću i neki drugi OP.

Ako LNA planiraš samo za merenje šuma u napajanjima, u pitanju je jednosavnika konstrukcija.
Međutim, ako si već rešio da ga praviš, možda se isplati da uložiš malo više napora i komponenata i da napraviš "pravi" LNA sa sopstvenim šumom ispod 1nV/rtHz.
Na primer ovaj:
https://www.diyaudio.com/forums/equipmen...26742.html
Ja sam ga napravio pre par godina u verziji s pojačanjem od 60dB i to mi je bila jedna od boljih investicija u mernu tehniku.
PDF pločice nemam (kupio sam je na velikom forumu), ali imam fotografiju.

Ako hoćeš jednostavniju verziju s jednim opampom, preporučujem FET, odn. CMOS ulaz (OPA828, OPA1656). Može i neki od niskošumnih bipolarnih op-ampova (Khadgar2007 je napravio jedan takav), ali oni nisu dovoljno dobri za merenja šuma ako izvor ima višu izlaznu impedansu.

Bez obzira kakav ćeš praviti, oklapanje, odn. dobra kutija je imperativ, uz napajanje iz baterije, najbolje u istom kućištu.
Ako je pojačanje reda 40dB, možeš da prođeš i sa pažljivo urađenim sklopom na perforiranoj pločici.

Pozdrav

[gimba]

Ja bih pravio jedan LNA za merenja šuma u napajanjima pa ako neko ima predlog ili je već pravio pa ima i PDF pločice bio bih zahvalan.
Na lageru imam LM4562,OPA192,OPA227,OPA277,THS3091 a ako treba poručiću i neki drugi OP.

Imas na EEVBlog forumu jednu temu o LTZ1000 referenci koja traje vec godinama. Tema je predugacka i svi ti "Volts Nuts" clanovi rade merenja ove reference koja se ticu drifta i shuma i naravno merenja traju godinama, jer je ova referenca stabilnija sto duze radi. 
Ima dosta Diy pojacavaca u toj temi, kojima pojacavaju shum LTZ1000 reference, mere ga i posmatraju osciloskopom. Mislim da ako uradis brzu pretragu tu mozes naci svasta.
Takodje imas i ovaj sajt jednog genija iz te teme pa mozda tu iskopas nesto:
https://xdevs.com/
P.s. Tek sad vidim da je Braca vec dao konkretan odgovor.

[gimba]

Takodje, ako se meri shum samog napajanja, napajanje se takodje mora napajati baterijom i mora biti spakovano u neku jako dobru celicnu kutiju.

[Khadgar2007]

Gorso69,

Braca i ja smo iskemijali jedan LNA kada sam složio jedno napajanje koje ima šum ispod 1uV pa me zanimalo sa čime da ga izmjerim. Riješenje je veoma jednostavno i brzinski odrađeno. Pojačanje je oko 100x, za ići na 1000x već treba ozbiljniji pristup što bi kod mene značilo barem pola godine zezancije,a u tom trenu mi nije trebalo. Manje više sve sam imao na lageru. OP211 je sakupljao prašinu jer sam ga dobio kao besplatni uzorak pa budući da ima 1nV/rtHz zašto ga ne iskoristiti za LNA jer ću sa njime dobiti najmanji šum. Napajanje iz dvije 9V baterije i vozi.LNA ima selektor10x i 100x pojačanje. Ja mislim da sam izmjerio nekih 1.4-1,7nV/rtHz šuma kada je ulaz kratko spojen. Baš sam neki dan pospremao radni stol i maknuo papirić na kojem je pisalo mjerenje ali znam da je šum bio veoma blizu onoga što je Braca dobio u LTspiceu.
PCB sam dizajnirao tako da mogu zalemiti banane na njega i da se može direktno uštekati u neki instrument sa buksnama ili onaj buksne>BNC adapter. Inače PCB je dvostran,sa jedne strane ground plane i sve mase na njega a sa druge vodovi.

Ovo definitivno nije neko vrhunsko niskošumno riješenje ali za malo para se ja mislim puno dobilo pogotovo za testiranje šuma raznoraznih napajanja. Osim na THD analizatora koji ima voltmetar koji mjeri do 500nV/podioku na 300uV full skali u zadnje vrijeme ga znam spojiti i na osciloskop koji ima 5mV/div pa kada se uračuna 100x pojačanje dobije se oko 50uV/div što je lijepa cifra.

Imaš dvije opcije pa ti sada vidi kojim putem krenuti.

[gorso69]

Hvala svima ,čitam i na velikom forumu pa ću videti možda za početak nešto jednostavnije a posle videćemo.