:-)
Da, nekako možemo da snizimo ulazni šum LNA do te margine 200pV/sqrt(Hz) ili možda za koju dlaku niže.
Več neko vreme imam blokovnu shemu odradjenu, pa kad se ima vremena radim blok po blok.
-LNA za izvore šuma niske impedancije, recimo merenje PSUja,... i slično izlaa niskih impedanci izlaza preampa, ampa...
-Gain 1000x ili 60,00dB
-ulazni naponski šum ranga 350pV/sqrt(Hz)
-BW cca 1...1,2MHz
-Sumator za N modula ovih gornjih LNA u smislu smanjenja šuma 1/(sqrt(N))
-> 4 modula LNA imali bi za 1/2 manji naponski šum
-Hi-pass filtracija Flow 2...5Hz(-3dB) sa 80dB/dec (zavisi od koljena 1/F koja freq reza bi bila primernija)
-1.izlaz F_low...to WideBand (koliko može BW odraditi sam sklop, negdje do 1MHz(-3dB))
-2.izlaz F_low...100KHz dodatkom Low-pass filtracije III...IV.reda
------------------------------------------
-LNA FrontEnd odradjen bi bio sa BJTjima ZTX851/951 ili SMD verzijom ZXTN2018/ZXTP2027
-> to imam odradjeno Single verziju i verziju sa Differencialnim parom na ulazu
-> verzija sa Differencialnim parom radi bolje, višeg BW, linearnije...ali i za sqrt(2) -> x1,41 višim ulaznim šumom
pa zatreba malo više BJTja
Ako bi bilo interesa za takvo nešto, predstavio bi u novoj temi "LNA 60dB D100"
ovako izgledaju simulacijski grafovi BW samog LNA i dodatkom Hi-pass filtracije
i graf ulaznog šuma koji je pojačan za 1000x (ili za +60dB), ulazni šum svakog LNA D100 i kriva sa dva modula u paraleli LNA D100 i sumirana
vidi se i označeno koljeno 1/F
OK,
dobio sam više od >0 (čitaj više od 0 Integer upita, iliti 1, 2, ...) pozitivnih upita/zanimacija na pobudu forumskog LNA 60dB
sa ulaznim šumom ispod 0,4nV/sqrt(Hz), pa ču otvoriti novu temu u kojoj čemo razraditi gore/u prijašnjem postu razradjenu problematiku.
Pobudom posta (odziva na post i narednih postova) otvaram ovu temu
za forumski LowNoiseAmplifier LowImpedance LNA za potrebe merenja nisko-impedantnih izvora niskog naponskog šuma.
Šum baterija, šum PSUja, šum preampa, ampa, headampa, šum komponenti/freq...itd primera!
Ponavljam da je to ulazno NiskoImpedantni LNA!
-naime nema zanemariv ulazni strujni šum, koji je ranga nekoliko pA/sqrt(Hz)+++/ po jednom ulaznom modulu,
a pogotovo kad se paraleluje više tih "ulaznih modula LNA60dB D100" (1modul, 2, 3, 4+++) to viši je taj ulazni strujni šum!!!,
koji kao takav sa ulaznom impedancijom izvora tvori naponski šum-strujno pobudjen i sumira se sa preostalim ulaznim naponskim šumom,
tako da ovaj NiskoImpedantni LNA zadovoljava za merenja za ulazne impedancija što bliže impedancijama--> 0R,
što niže impedancije izvora!!!,
a kasnije na višim ulaznim impedancijama/višim impedancijama izvora
več prevladava taj naponski šum-strujno pobudjen skupa sa ulaznom impedancijom!
OK, sve u svemu,
pa ponaša se kao i svaki drugi komercialni (ili NE komercialni) Low Impedance LNA
_____________________________________________________________________________
Blokovna shema bi bila:
DCbloking treba napraviti sa kvalitetnim kondenzatorima,
tu imamo barem >100uF/zatreba niski napon
ako zatreba za merenja POS i NEG napajanja, izlaza preampa kojim neznamo polarizaciju u POS ili NEG...itd,
onda zatrebamo kvalitetne Bipolarce, skalameriju FILM kvalitetnih kondova...
!!!Tu zatrebam pomoč koji/e kond/ove da stavimo!!!
-preporuka i link, odličan bi bio i link ka nekom merenju šuma za odabrani kond, seriju!
LNA 60dB D100
-sastoji se od differencialnog para BJTja ZXTN2018, koji su paralelovani dodatnim istim diff.parom
-svaki par ima svoj CCS, oko 3,5...4mA, znači po 1/2 za svaki ulazni BJT
CCS je takodjer radjen sa ZXTN2018
-REF za CCS je LED RED HLMP6000, biasirana sa nekih 3,5...4mA
-ulazni diff. par je onda sumiran sa kolektorima, njihovo opterečenje je strujno ogledalo -strujno ogledalo ima i svoj trimmpot, jer nečemo uparivati NIŠTA od elemenata!!!
!!!uzet čemo šta je na lageru, niskih toleranca pasive, aktivu šta dobijamo....!!!
-kolektori idu na ulaze opampa, OPA1611
-NFB je 1R - 1K//1M što daje tačnih 60dB
-NFB je još kompenzovana da se nema HF peakinga
To bi bio jedan LNA 60dB D100 LowNoise&LowInputImpedance
Simulacijski takvog LNA 60dB D100 dobivam 367pV/sqrt(Hz) ulaznog naponskog šuma,
jasno kratkospojenim ulazem -> impedancija 0R
Na njegovom izlazu iscrta simulacijski 367nV/sqrt(Hz) što je za 1000x viši šum ili za 60dB pojačan!
SUM Inverter je slijedeči sklop,
gdje sumiramo N broj ulaznih modula LNA 60dB D100 (ovih gornjih opisanih)
-svi sumacijski otpori su 5K1, znači od svakog izlaza modula LNA 60dB D100 ide jedan takav 5K1
-u NFB Summatora idu onda paralelnih Nx 5K1
Zašto Nx?
Zato jer summator sumira N istih izvora, pa mu se za svaki isti izvor, njegov izlaz pojača za 6dB
Zato stavimo Nx 5K1 u samu NFB i održavamo željenih 0dB pojačanja sumatora!
-NFB ima i jedan mali kompenzacijski kond, da se mu malo limitira BW, da neidemo u silne MHz...
DCservo nadgledava SUM Inverter izlaz i popravlja prema ulazu/ima LNAja ulazni DC napon tako,
da izlaz SUM invertera bude što bliže 0,0mVDC Offseta.
Tu dodju do izražaja trimmpotovi u svakom LNA (na mestu strujnog ogledala opterečenja diff.ulaza)
jer nečemo uparivanja elemenata, pa če se nam prikrasti sigurno neki DC Offset nivo na svakom izlazu LNA 60dB D100,
kojeg čemo svakog malo utrimovati, da nam izlaz iz DCservoa ne pobegne previsoko do RAILova napajanja,
probat čemo ga održati oko +/- max 1/2 RAILa
Slijedi HPF višeg reda (II., III., možda IV. reda) koji če dodatno rezati f_low na nekih 5Hz
MultiFeedback sam imao u mislima sa 0dB pojačanja.
Onda se ima OUT1 izlaz koji bi bio sa tim f_low pa sve do koliko može iči WideBand cijeli sklop Pa i drugi izlaz OUT2 koji bi imao limitiran f_hi sa rezom na 100KHZ višeg reda.
PSU bio bio odradjen elegantno/prosto/jeftino sa dve alkalne baterijice 9V,
upotreba ovog LNA bila bi tako-i-tako povremena!
PSRR cijelog sklopa je oko -60dB @100Hz, ništa naročit, pogotovo uproščenim ulaznim diff.sklopom ispred opampova,
pa bi bio šum takvog napajanja sa 2x 9V alk.baterijicama kojeg je izmerio @Braca od oko 200pV/sqrt(Hz)
i dodatnim komentarom, koliki je zapravo iz tog grafa effektivni šum baterijice
-> po oduzimanju pojačanja LNA od 60dB imamo svega 200pV/rtHz.
prisutan u signalu za više od konzervativno -40dB nižom umanjenim za PSRR,
pa bi bila njegova partecipacija u cijeloj priči od cca ispod 1pV/sqrt(Hz)... načisto zanemarivo!
Dodavanjem dva LNA 60dB D100 modula u paraleli i sumirana,
gdje u sumatoru inverteru sad dodajemo Nx (koliko LNA modula smo upotrebili) po 5K1 u NFBju
da imamo pojačanje sumatora od 0dB i ukupno pojačanje od 60dB.
Sumator inverter i okreče fazu, pa čemo je kasnije opet okretati u HPF >5Hz MFB filtraciji-inverteru.
Ukupni ulazni naponski šum se nam tako smanjuje za faktor 1/(sqrt(N), gdje nam je sada N=2
znači od prijašnjih 367nV (što smo jih izmerili na izlazu pojačanim za 1000x)
sada očekujemo:
=> 367nV / sqrt(2) = 260nV , što nam simulacija i iscrta.
izlaze LNAja OUT1 i OUT2 držimo sa trimmpotovima što niže, neka su u rangu +0,5V pa do +0,5V,
da bi zadovoljili izlaz iz DCserva što niži.
Jedan OUT če biti nešto u +Offsetu, Drugi u -Offsetu, medjusobno se i poništavaju donekle,
tako da i DCservo na kraju ima manje posla.
Netreba nešto pretjerivati, DCservo izlaz neka je merljiv u rangu izmedju -2,5V i +2,5V sasvim zadovoljivo!
03-04-2024, 09:53 PM (This post was last modified: 03-06-2024, 08:52 PM by Dragan100.)
Dodao sam još MultiFeedback HighPass filtraciju (-40dB/dec) koja je još inverting, pa imamo na kraju ukupnu nepromeljivu fazu.
Ukupna HighPass filtracija je sada sa strminom (-80dB/dec), što se vidi iz trečeg grafa u shemi.
Tu je još Offset trimmpot da anuliramo i taj mali offset ako se nam je nakupio u MFB filtraciji...
Izlaz iz MFB filtracije može biti i izlaz OUT_{5Hz...WideBand},
ali ako nam je merna oprema dalje sa niskom impedancom, zatreba onda još dodatan izlazni Buffer!
H nam je odabrano pojačanje u V/V, mi zatrebamo pojačanje 1V/V (- zbog invertera ne pišemo) alpha nam je 1/Q, gdje nam je Q odabran za što zveznije opadanje u odzivu, bez peakinga,
to je inače 1/(sqrt(2)) ili 0,707 Fo odabrali smo 5Hz C1=C3 što smo odabrali neku povoljnu vrednost nabavljivosti kondova
U prilogu je precrtavanje preampa koji smo prosle godine zapoceli diskusiju a posto je PSU gotov vrijeme je da se posveti i PCB designu preampa koji je brzog SR, toplog lampaskog zvuka i moze ganjati niskoimpendantne slusalice te ce biti nacrtan komplet u SMD.
- umjesto R7 (3k9) bi tu dodao SMD JFET sa otpornikom tako da LED naponske reference imaju konstantnu struju bez obrzira na opterecenje i pad napona na vodovima napajanja.
- THS4631 nemoze da radi na +/-18VDC nego mu je max dozvoljeni napon +/-15VDC pa sto se tu predlaze da se stavi a da performanse budu odlicne?
- Gain1 i Gain2 na originalnoj shemi cu dodati na PCB 2 pinske jumpere pa onda korisnik samo otvori kutiju i samo jumperima prespoji gain i time je lako promjeniti gain bez racunanja otpornika za navedeni napon, to je jako dobra i prakticna ideja
- P1 i P2 potenciometre mislim zamjeniti sa digitalnim potenciometrom, koji sam zasad nasao OVAJ ili OVAJ. Tu cu na PCB staviti umjesto potenciometra 3-pinski JST konektor pa kasnije kad se zavrsi preamp cu nacrtat PCB sa rotary encoderom, irda i digitalnim chipom koji ce biti ulaz i izlaz za volume i loudness a montirat ce se na prednju stranu kucista, posto klasicni potenciometri imaju odstupanja u koracima a i unose sum a to ovdje zelimo izbjeci.
- dodati potenciometar u izlaznom kompozitu za lakse podesavanje
- sve KSC i KSA TO-92 sam zamjenio sa niskosumnim zamjenama za ZTX da nam BOM bude uniformarniji pa da ne trebamo vise vrsta BJT-a nego se uzmu ti i koriste komplet u projektu
- treba naci SMD zamjene za izlazne TO126 u SMD dimenzijama u SOT kucistu
PCB je zamisljen da na jednom PCB budu oba kanala preampa (bijela crta na sredini oznacava lijevi i desni kanal) tako da imamo zajednicki GND i remote sense konektore pa ce OBA kanala preampa imati remote sense i jednak napon i potrosnju i jednu GND posto zelimo cim manje GND loopova i zica da nemoramo imati dva komada PCB-a i petljanje sa masama, zato ce sve biti na jednom PCB-u. Planirani raspored je dat dolje na slici...
Inace primjetio sam da slicnu topologiju ima i novo predstavljeni LNA, sto me jako raduju aktivnosti na forumu :-)
Svaka čast!
Da sam ja uzeo ovo da crtam verovatno bih išao na identične strane (copy/paste) ,ne bih išao na KAO U OGLEDALU izgled da ne dođe do komplikacija trejsovanja.
Baš si se izveštio.
Naravno, cilj je iskoristiti remote sense da napon bude fixni, a i GND vodovi da budu u jednoj tocki a to je na ulaznim klemama preampa iz koje se svaki vod vodi do svog potrosaca da imamo ciste vodove i neunasamo smetnje jer je ovaj preamp jakoo brzi i treba misliti na svaku sitnicu kod designa PCB-a, vrlo zahtjevan projekt za routing.
Molio bih Dragan100 kad bude imao vremena dali moze revidirati shemu da radi na +/-15VDC posto THS4631 mu je to max dozvoljeni napon da radi, pa ce trebati preraditi i radne tocke sa 18V na 15V, dodati za izlazni kompozit trimpot, te naci SMD zamjene za TTA004 i TTC004B da budu u kucistu SOT-223-4 ili slicnom da moze da se hladi preko PCB bakrene fleke.
Evo dokle sam stigao sa precrtavanjem sheme, ostaje jos precrtati izlazni Diamond Buffer i dodat jumpere na shematic te po revidiranoj shemi ispraviti vrijednost otpornika. Velicinu svih R i C sam stavio 1206 radi lakseg lemljenja :-)
Hvala Bocko, bit če još koji sklopič na samom izlazu...
inače mislim da je greška u brojilu "downloada" filova,
naime bilo kad si neko ogleda post sa slikom koja je linkovana na okačen dokument .jpg (probaj sa F5-refresh),
recimo kao u ovom postu, brojač poskoči za +1
dok za .pdf ne!
evo kako izgleda izlazni šum LNA 60dB D100, pojačan x1000 puta, upotrebom N ulaznih modula,
u grafu nV su zapravo pV na ulazu u LNA.
LNA SUM Single, Dual, Tripple i Quad, ... a dalje sa višanjem ulaznih modula nisam išao,
izostavio sam i izlazni HPF zbog simulacijskih resoursa...
03-07-2024, 08:00 AM (This post was last modified: 03-07-2024, 08:05 AM by savan.)
Dragane mogu pokusati da nacrtam, ako ti nije samo problem da mi precrtas otpornike i kondenzatore na shemi koji se ne postavljaju u shemu, i da mi oznacis koji su bipolarni kondenzatori. Znaci iso bi se na main pcb kao na blokovnoj shemi, dok bi lna plocice bile na vertikalnu montazu? Ajde osmislite kako zelite pa da probam to nacrtati! Isao bi na 4 lajer pcb i sve u smd
Nisam htio predložiti Nichicon ES seriju jer su prije nekih godinu dana ugasili kompletnu proizvodnju takvih kondenzatora malih dimenzija i kapaciteta. Izgleda da se Banzai nakupovao toga i ima ih još uvijek na zalihi, ali u TMEu,Mouseru i svim velikim trgovinama već ih odavno nemaju na lageru.
Ako se ne varam radi se o tome da su ugasili proizvodnju svih kondenzatora čiji je promjer 5 i 6,3mm. U to sam dobro upućen jer za restauracije starih hifi uređaja upravo koristim Nichicon FG i ES pa je bila panika kada sam dobio obavijest od mousera da se gasi proizvodnja. Nakupovao sam što sam više mogao tih malih kondenzatora ali nisam uspio kupiti te od 1uF/50V jer su planuli samo tako.
Hvala Ronovare na linku jer sam mislio da ih više nitko ne drži. Cijena im je bome visoka, ali bududući da ih više nema u proizvodnji cijena će im samo rasti.
03-07-2024, 12:35 PM (This post was last modified: 03-07-2024, 12:36 PM by Dragan100.)
(03-07-2024, 08:00 AM)savan Wrote: Dragane mogu pokusati da nacrtam, ako ti nije samo problem da mi precrtas otpornike i kondenzatore na shemi koji se ne postavljaju u shemu, i da mi oznacis koji su bipolarni kondenzatori. Znaci iso bi se na main pcb kao na blokovnoj shemi, dok bi lna plocice bile na vertikalnu montazu? Ajde osmislite kako zelite pa da probam to nacrtati! Isao bi na 4 lajer pcb i sve u smd
Super savan-e, evo ulazni modul jednog LNA 60dB D100, koji bi išao kao vertikalna PCB na glavnu PCB (gdje bi imalii preostatak sklopa).
-mesta čemo predvidjeti 4 (više nema smisla)
-pa če neko upotrebiti samo 1modul, neko 2modula...itd
Ulazne kondove (zbir njih mora biti 121uF) čemo dodavati po potrebi umjerivanja/utrimovanja,
naime sa fo Dcservo-a (ili njegove RC konstante) i Cin sa ulaznom impedancijom (ranga je 300R)
imamo HI pass filtraciju II.reda (-40dB/dec).
Koje tačno te kondove, neznam još, moram nači koji rad merenja kontribucije šuma i THDja takvok konda/kondova Cyril Bateman's Capacitor Sound articles | Linear Audio
za ovaj rad znam,
ima možda ko koji nov rad na tu temu?
03-07-2024, 01:55 PM (This post was last modified: 03-07-2024, 03:53 PM by savan.)
Ok, znaci ovo gore jeste vertikalni modul, ostatak sklopa bi isao na main pcb, ok, ajde kad uhvatis vremena pa nacrtaj shemu po blokovima gde bi sta islo da mi bude lakse da nacrtam da ne moram prepravljati puno jer kad krenem da redjam iz sheme na pcb onda je je to dosta lakse nego da se prepravlja.
03-08-2024, 07:31 AM (This post was last modified: 03-08-2024, 07:43 AM by Dragan100.)
(03-07-2024, 11:10 PM)ronovar Wrote: Za velike ulazne kondove koristi wurcer VO1263 pa pogledati dali mozemo implementirati tu ideju u ovaj forumski LNA da izbjegnemo ogromne MKP kondove.
Ovo je ideja za razmisljanje pa probat u simulatoru da vidimo sto kaze.
Wurcerov LNA je odradjen sa JFET na ulazu, i kao takav ima ranga nekoliko femptoA ulaznog strujnog šuma, pa se može imati visoku ulaznu impedancu,
i time ulazna RC konstanta za DC bloking i f_low biva odradjena sa malim DCbloking kondom (RCin=>1uF*xxM).
Single ended front end sa JFETom ima NFB 1R-1K (za 60dB pojačanja) bez OGROMNOG konda u seriji sa 1R, tako da je pojačalo kao takvo BW od DC...HF.
Wurcer je sa VO1263 odradio zapravo DCservo u tački {R3, C4, LED VO1263} gdje tom vezom oddržava oko 1/2 napona napajanja kao radnu tačku,
putem biasiranja ulaznog JFETa. RC DCservoa je {10M*100nF}
Groner je u svom 400pV LNA (Braca poseduje jedan takav, ako se ne varam) je tu išao sa ideom Synthetis load-a umesto ulaznog Rin,
koji je kao takav sad podeljen i manje "realne" impedancije, pa još DCservo stavljen na njega,
slično smo radili kod MM RIAA i stavljao sam tako nešto i na par preampa, ampa,
gdje je taj Rin umesto na GND postavljen na izlaz DCservoa, kojem je izlaz zapravo Virtual GND->vrlo niske impedancije, smican za potreban DCservo napon.
U prvom postu ove teme sam naglasio: "LowNoiseAmplifier LowImpedance LNA za potrebe merenja nisko-impedantnih izvora niskog naponskog šuma."
I tu sam išao BJTjima znatno višeg ulaznog strujnog šuma, pogotovo sa više paralelnih ulaznih modula,
tu smo ranga x1000...10000 višem strujnom šumu kao kod JFETova,
išao sam sa konzervativnih 5Hz f_low reza cijelog sklopa, f_low DCbloking imamo na >2Hz
tako da ulazni DCbloking f_low sa ulaznom impedancijom ranga 300R, skupa sa Dcservo loop-om koji ima RC od oko <1Hz, kao Synthetis load Rin,
tvore HI-pass filter II.reda (-40dB/dec)
Tražio sam zvezni rez f_low_TOT ala` Butterworth i dobio Cin od 120...121uF, kako se nebi imalo peaking-a na freq samog reza f_low
Za Cin treba stvarno kvalitetan(ih) kond/kondova PET Polyethylene Terephthalate (PET) 3x 33uF 1x 22uF
ili ići sa 2x 68uF sa skoro neosetnog malog peakinga
-te su skupi (tot nekih 20...30€)
-te su ogromnih gaberita (svaki nekih 40x20x35mm okvirno)
-te su kao takvi odlične antene, pa treba taj Cin i dodatno RF oklopiti
![[Image: attachment.php?aid=42367]](https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=42367)
