LNA 60dB D100

[Dragan100]

savane, čekirao sam ti shemu, vidi zapažanja:

C28 u uglu gore levo zaboravljen, sam... :-)

SUM okvirič:
-U6 (V-) nije spojen na -9V

INPUT
-za R34 neka je predvidjeno više mesta za 2x2Kparalelno ili sa 3x3Kparalelno
takodjer nisam odlučio dali ga uopšte stavljam tu.
-kad se meri referentne napone i tome slično, zenerke...
svaki 1V na toj referenci taj R34 otpornik vuče po 1mA,
pa če kojoj laganoj naponskoj referenci biti to odmah previše struje
pa i "zamaskirat" če impedanciju samog mernog mesta!
-ostaviti svejedno 3xmesta paralelna za MELF 0204

POPRAVI:
-IN2 je spojen odmah na desnu stranu spojeva kondova
-serija (R37 390R) + (R35 51R) idu od IN2 na GND
-R36 ide od DC_servo na spoj izmedju (R37 390R) + (R35 51R)

LNA D100 Module 60dB
-R41 5K1 (i svi ostali od svakog modula dodatnog) staviti pored -IN U7 kod SUM
Tu je visoka impedanca, pa moraju biti elementi:
C33, R42, R43, R45, R44, R41 (i svi R41 od drugih modula)
!!!sasvim blizu -IN U7!!!
-ostalo OK

IV i izlazi
-U1 +vcc i C14 pogrešno su povezani na C11
TREBAJU na +9V
-U3 V+ vezan pogrešno na OUT U5
TREBA na +9V
-Coax oklop izlazi su pogrešno vezani na -9V
TREBAJU na GND
-slično povezani pogrešno R18, R20, R25, R26 na -9V
TREBAJU na GND
Ovi R18, R20, R25, R26, koji su 50R karika ka slijedečem stupnju, opremi...
nisam odlučio dal jih pustim tako paralelno samom izlazu,
ili da jih stavim serijsko od OUTa buffera do izlaza,
predvidjeti platz za njih pored samog Coax izlaza, dok stignemo do njih, bit če odlučeno!
:-)

[Braca]

U vezi sa mojim prethodnim komentarom o zaštiti LNA od EMI, u prilogu možete videti razliku u spektru šuma između dvostrukog i trostrukog oklapanja pri uzemljenom ulazu LNA.
U oba slučaja napajanje je iz LiPo akumulatora koji su fizički odvojeni od elektronike (kabel dužine 30cm), oba LNA imaju pojačanje od 60dB.

Donji spektar pokazuje Gronerov LNA (dvostruko oklapanje), a gornji se odnosi na Wurcer-ov LNA (trostruko oklapanje).

  NGLNA_Short_vs_WGLNA_Short.png (Size: 59,97 KB / Downloads: 14)

[Dragan100]

U vezi sa mojim prethodnim komentarom o zaštiti LNA od EMI, u prilogu možete videti razliku u spektru šuma između dvostrukog i trostrukog oklapanja pri uzemljenom ulazu LNA.
U oba slučaja napajanje je iz LiPo akumulatora koji su fizički odvojeni od elektronike (kabel dužine 30cm), oba LNA imaju pojačanje od 60dB.

Donji spektar pokazuje Gronerov LNA (dvostruko oklapanje), a gornji se odnosi na Wurcer-ov LNA (trostruko oklapanje).

Hvala Braca na merenju i zapažanju te problematike.

1. Da, treba predvidjeti Cin (TOT sve) i sve LNA module da su u posebnoj Al kutijici
ili zagraditi jih kao u primeru kod sklopova RF na PCBju samom

2. SUM, filtracije, Bufferi i izlazi na glavnoj PCB, svi imaju po 0dB pojačanje, nisu toliko skloni smetnjama kao LNA (1000x)
predvidjeo bi i dve 9V LiPo baterijice sa več svaka svojim USB-C priključkom za punjenje
koje bi bile takodjer na glavnoj PCB
Ovo ide opet u svoju Al-kutiju, otvori Coax BNC, otvori za punjenje za svaku baterijicu 9V
punjenje baterijica ide pre početka merenja, svaku baterijicu sa svojim punjačem, ako jih želimo puniti istovremeno.
Prekidač dupli za napajanje, dodatno još po osigurač odmah do baterijica za NEG9V i POS9V posebno

3. Sad kad se sve priključi, DUT, IN Coax BNC, OUT kojeg odaberemo sa svojim Coax BNCjem, baterijice pune,
uklopimo prekidač i sve skupa stavljamo u 3 kutijicu (čelični lim), spajamo sa glavnim GND i pokrijemo poklopcem,
viri nam samo OUT Coax kabal iz tog tri-puta oklopljenim LNA
Fali najverovatnije još po koji Mu-metal tu-i-tamo!!!
:-)
Ako je DUT neka naprava, PSU, ...onda imamo i IN Coax BNC koji nam viri iz te treče kutije
Kutija je unutra sa svim kutijicami na zajedničkoj GND
a vanjsku kutiju-> Chassis stavljamo na priključak zemlje gradske mreže!

AL i CU nemaju baš neki permabilitet, zapravo oko 1.0, pa kao takve su dobre samo za GND Shilding
dok za spoljnu jaku EMI zatreba lim visokog permeabiliteta, zato ta treča, vanjska kutija, faradejev kavez zapravo!

[savan]

Au koje greske sam napravio : ) Prepravio sam, proveri ti jos jednom za svaki slucaj!

Ja sam taj otpornik R41 postavio direktno na plocicu modula ali kako kazes tako bi onda to bilo problematicno jer postoji neka udaljenst modula do modula pa nebi bas bilo blizu. Znaci da skinem sa svakog modula taj R41 i postavim ga sto blize -IN U7 kod SUM ?

Gde staviti zvezdiste za gnd?

[savan]

Ovako nesto bi moglo da se predvidi na obe strane lna modula? Mozda ovakav jedan muski i zenski MS207-10F i MS207-10S

[Dragan100]

Input popravljen


SUM & Dcservo

LNA

[ronovar]

U prilogu se routira DC-Blocker i na ulaz su dodana 4komada otpornika od 3K pa posto cemo imati 4xLNA na PCB da svaki otpornik bude za svoj LNA.

Jedino neznam koji je ovo pin odmah desno pored centralnog IN pina na BNC konektoru, jeli to GND ili nesto drugo? Ona 4 okolo nozica na BNC konektoru su GND.

KONEKTOR

Idem bakrenim zasekom da DC napon ide fino od C1 do C12 sa pada do pada i time forsira se DC napon i na svakom kondenzatoru imamo manji DC napon.

Jeste da izgleda TOP layer ko antena ali ce to biti copy-paste TOP na BOTTOM layer i okruzen GND layerom okolo sa TOP i BOTTOM layerom gdje ce ostati mjesta i povezano preko VIA TOP na BOTTOM layer GND, tako da imamo GND shielding na TOP i BOTTOM layeru iako imamo na ovim filtrima 0dB pojacanja tretiramo ga jako oprezno i zato treba dvostruku GND shielding sa TOP i BOTTOM strane...

[savan]

Obrati paznju na zasek za montazu u kutiji! Tu je oko 2mm sa donje strane mesta kada pcb postavis u tu kutiju koju si planirao tako da neces moci pcb da uguras u taj zasek u kutiji ako su ti komponente sa donje strane pcb!

[Braca]

Pisao sam ranije na temu oklapanja kada su u pitanju smetnje iz mreže, tj. elektromagnetna polja:
https://forum.yu3ma.net/showthread.php?t...2#pid80822
Link za primenjenu foliju u toj temi više ne funkcioniše, aktuelan je ovaj:
https://www.yshield.com/yshield-magnetfe..._176_1107/

Ta folija se u RIAA predpojačalu (80dB pojačanja na niskim frekvencijama) kod mene dobro pokazala.
U međuvremenu imaju i samolepivu verziju koju nude u formatu A4:
https://www.yshield.com/magnetfeld/yshie..._716_1725/
Cena po kv. metru je ista kao kod folije na rolni.

Imam mogućnost da nabavim bar jednu rolnu folije od 30m po ceni od max. 15 evra po metru i da to donesem u Kg negde u maju.
Međutim, zbog poslova koji me čekaju u Kg ne mogu da prihvatim sečenje i distribuciju - tu bi neko morao da pomogne.
Alternativa je folija u A4 formatu, ali ona mora da se distribuira između dva kartona u tvrdom kovertu.

Ima li interesovanja?

[savan]

Ok, prepravicu i sacekacu da zavrsis sa simulacijom da ne rutiram bezveze pa posle da prepravljam, nije bas jednostavan sklop! Dragane gde je zvezdiste za gnd, na kojoj tacki? Treba li bom da okacim da pogledas dali je to to?

[ronovar]

Naravno, pogledaj crtu ispod P2 i iznad P1 tu je 2mm od ruba, i zato je tu da ne prilazim toj crti, a izlazni Buffer kad dodjem do routinga do njega morak okrenuti drugacije inace ce mi se TAB dodirivati sa unutarnjim dijelom lezista kutije.

Odlicno zapazanje, zato sam stavio crte 2mm od velicine PCB-a da se jos odmaknem od njih 0,508mm tako da nista se ne dodiruje.

Na kraju kad dodjem na LNA routing i komponente cu staviti 4 rupice da se stavi ALU pleh i zalemi za te rupe (mozda ima gotovo rjesenje recimo kocka povrsine xx2 pa da bude jos shielding), a unutar kutije sa sve strane se polijepi ona EMI traka pa netreba vise nikakvih kutija izvana, jer cemo imati trostruku zastiti EMI-ja, PCB GND shielding, ALU shielding, EMI traka unutar kucista poljepljena na unutarnju stranu kucista te samo kuciste Aluminijsko crno eloksirano debljine 2mm...dakle 4-struka zastita...ako ce to da probije EMI onda ja nisam pametan :-)

Na kraju jos moram i staviti unutra 2x9V baterije punjive i na izlaz dva USB-C konektora ali kupio sam nedavno punjive AA i AAA sa USB-C konektorom i unutra je switcher koji 3,7V smanjuje na 1,5V, posto switcher ima svoju frekvenciju radnu neznam koliko punjive baterije su pozeljne unutar kucista gdje je LNA pojacanje od 60dB.

Treba vidjeti koliko su duracell 9V mAh i koliko sklopovi trose, pa posto mjerenje ne radimo nekoliko sati nego nekoliko minuta da se te baterije stave i sa NE555 indikator prazne baterije, ali o tome cemo kad dodje vrijeme.

[ronovar]

U prilogu routiran komplet ulazni dio (DC-Block) i GND oko ulaznog BNC konektora...

Zanima me da navedeni BNC konektor(dao gore link) sto taj pin mali oko sredisnjeg pina kamo se spaja, jel na GND?

Oznacio sam smjer kuda ide DC napon sa ulaza i na svakom kondenzatoru je sve manji i manji, jer imamo 120uF kondove (10uF svaki). zadnji kond C12 se vraca ponovo u ulazni BNC konektor, pa tu mislim da je loop i da treba da se taj vod prekine sa C12 na INPUT konektor.

Po izgledu smjera putanja DC napona vidi se da je to fina antena, pa zatreba oko toga GND shielding sto ce doci na kraju sa TOP i BOTTOM strane.

[Dragan100]

Zanima me da navedeni BNC konektor(dao gore link) sto taj pin mali oko sredisnjeg pina kamo se spaja, jel na GND?

Molex 73100-0131 ili Amphenol BNC  isti su tip tog konektora.

Kontakte ima IN i GND (Hot i Cold), tačno na sredinskoj simetrali je IN (Hot), GND (Cold) malo sa strane za 2,54",
dok druga dva su LockClip-ovi za rupu 2mm, kod montaže se tamo zataknu, onda se jih može i zalemiti da ne mrda jack.
Ako su oni takodjer mehanički i električni na GND, nigdje ne piše!

[Braca]

Na kraju kad dodjem na LNA routing i komponente cu staviti 4 rupice da se stavi ALU pleh i zalemi za te rupe (mozda ima gotovo rjesenje recimo kocka povrsine xx2 pa da bude jos shielding), a unutar kutije sa sve strane se polijepi ona EMI traka pa netreba vise nikakvih kutija izvana, jer cemo imati trostruku zastiti EMI-ja, PCB GND shielding, ALU shielding, EMI traka unutar kucista poljepljena na unutarnju stranu kucista te samo kuciste Aluminijsko crno eloksirano debljine 2mm...dakle 4-struka zastita...ako ce to da probije EMI onda ja nisam pametan :-)

Taj Al lim nema nikakvog efekta na niskim frekvencijama, a visoke su su već solidno oslabljene kutijom.
Zato preporučujem da se na to mesto stavi tanak čelični lim, možda onaj specijalni koji proizvodi Würth. Tako se dobija slablenje EMI u celom frekventnom opsegu.
Pored toga, taj se daje lemiti, a aluminijumski vrlo teško.

[ronovar]

Braca imas mozda link za taj wurth celicni lim da vidim dimenzije da se uklopi u pcb rupe za lemljenje.

[Braca]

Ja sam kupio ovo:
https://www.mouser.ch/ProductDetail/710-360002

Tanak je (0,2mm), na svakih 5mm je blago zarezan tako da ga možeš lako saviti ili odseći na potrebnu meru.

Nije baš jeftin, ali ako nemaš mogućnosti da oklop sam napraviš od belog čeličnog lima ili ti je trenutno potreban, onda se isplati.

[Dragan100]

Ok, prepravicu i sacekacu da zavrsis sa simulacijom da ne rutiram bezveze pa posle da prepravljam, nije bas jednostavan sklop! Dragane gde je zvezdiste za gnd, na kojoj tacki? Treba li bom da okacim da pogledas dali je to to?

GND_referenca mora biti GND_IN, tu se svode merenja sa ovim LNA (IN-GND_IN). Tačka GND ulaznog BNCja
na tu GND tačku/zvezdište idu onda posebno:

-GND ulaznih otpornika RNP1,2,3 (najverovatnije jih nečemo  stavljati, ali neka jim je platz tu)
-GND ulazne karike DCservoa, taj otpor.dijeltelj odmah nakon Cin (R35, R36, R37)
-GND SUM opampa U7 pin +IN i GND njegovog izlaznog opterečenja R40
-GND DCservoa U7 R38 i C32
-moduli LNA 60dB GND od NFB_bottom R8 (svi R8, od svakog modula posebno vod)
-GND MFBfiltracije HPF U1 R13, R19, R31
-onda Butterworth filtracija LPF U3 C12, C13
-kod izlaznih Buffera U4 i U5 imamo C5 i C6 na GND
-ostaju izlazni konektori BNC 100K i WideBand
-napajanje +/-9V takodjer ima svoj GND u zvezdištu

-tu idu i svi GND Shilding-i koje stavlljamo po PCBju, oklopi GND, GND_kutijica... 
!!!svaka fleka Shildinga SAMO U JEDNOJ TAČKI spaja se na/prema tom GND zvezdištu!!!


Okači ili pošalji mi EasyEda file sheme, pa ču tamo lakše/brže da vidim šta si odabrao,
pa ako zatreba popravka odabira elementa odradim "na licu mesta", 
pa kasnije vračam popravljen file.
A može da ucrtam/obrišem još po koji element!?... znaj ga sad! :-)

[Dragan100]

Oko oklapanja samog LNA 60dB modula več je @Braca par puta opomnuo, kako je tu, gdje se ima 60dB pojačanja = x1000 V/V
sve delikatno, "smeta ama baš sve", pa treba voditi striktno:

-tačke GNDja i priključivanje fleka Shildinga GNDja po PCBju striktno svaku fleku samo u jednom mestu na GND tačku modula
(tu moram detaljno još pregledati odlično odradjen modul LNA D100 by savan)

-sam externi EMI Shilding cijelog modula, i to sa obe strane modula, oklopom materialom velikog permeabiliteta,
jer samo takav radi EMI Shilding na niskih freq. 
Čelični lim, završni sloj niklovan ili po-tinjen, da se ga može lemiti

@savan je več dao smernice, kako bi to mogli elegantno odraditi,
i stvarno bi tako i odradio!!!
jeftino je, i netreba svakom da traži tanak čelični lim, pocinkan i na kraju još niklovan ili po-tinjen
pa sečenje...itd
Uzme se več odradjene Shilding Gasket-e, uzme se tačna veličina za več odradjen PCB LNA, ako ima barem približan,
ako ne, odaberemo adekvatnog, pa po njemu odradimo tačne dimenzije LNA PCBja

Na PCBju LNA predvidi se 4 rupe TH metalizirane, !!! od kojih je SAMO JEDNA RUPA GND !!!
ostale 3 vrše samo funkciju pričvrščivanja

Poslije odradjenog plasiranja elemenata, u te 4 rupe stave se neke nogice/pinovi otpornika, kondova, diodica,,,
zalemi se jih na PCB
stavljamo te poklopce/Gasket-e i zalemimo na te nogice i njih, pazimo da se ne dodiruju kojeg elementa i/ili same PCB
nego su na tim nogicama pričvrščene "zračno"

Ovako zamišljam taj "sendvič":



EDIT:
-moduli izmedjusobno nesmeju se "električki dodirivati" -> GND loop
-možemo jih poredati sasvim blizu jednog pored drugog,
stavi se izolacija izmedju Shildinga svakog susednjeg modula, da su izolirani medjusobno,
na kraju se jih zalepi popreko i tako jih još mehanički sve učvrstimo
Ovako nekako:

[Dragan100]

U fazi sam pregleda ulaznog dijela,
ulazne impedancije, DCservo impakta na donji granični freq "rez" bez nekog Peakinga na freq_low
!!! i kako čemo kalibrirati završeni sklop LNA !!!

Ovaj LNA (tako sam ga planirao) je za merenje izvora sasvim niske impedance, rekli smo več, pa nesmeta ponoviti!
Impedance izvora koje imaju tendenciju VirtualGND, znači impedance maltene 0R0.

Na samom ulazu imamo 1K (može se ga odraditi i sa par njih paralelno), onda Cin i DCservo kariku
koja ima svrhu DCservo offset popravke i dodatno nisku impedanciju ulaza,
da se relativno brzo reše prelazni pojavi, da kad se priključi DUT koji ima i neku DC komponentu,
da se Cin relativno brzo "napuni", jer za to prolazno vreme, izlazi LNAja mogu da se "lepe" iz jednog RAILa na drugi RAIL,
sve dok se ta prelazna pojava ne umiri.

To se dogadja i kod svih drugih sličnih LNAja, nije samo taj pojav specifičan baš samo TU!

Zato tako niske ulazne impedancije na obe strane Cin.

Tu nastane problem sad za kalibrisanje!!!
(barem ga ja sad tako vidim, ...a prije ga nisam uočio, ako je uopšte problem!!!  :-)  )

Kako da kalibrišemo!

-jedan je prag šuma LNA sklopa, ovog odradimo sa kratkospojenim ulazem
a) kratkospajamo ulaz IN na GND (tu imamo sumiran i upliv šuma samog Cin)
b) kratkospajamo ulaze modula LNA (ovako izbegnemo šum Cin, pa se jih uporedi, ako se uopšte vidi razlika)

-zatrebamo neki poznat izvor šuma, po kojem čemo kalibrisati skalu merenja

a) uzme se otpornik 60R, za kojeg znamo da da 1nV/sqrt(Hz) naponskog termičkog Johnsons šuma na sobnoj 25°C temp
stavimo dva 120R//120R u paraleli

b) uzme se otpornik manje vrednosti (prikladne) kojemu takodjer znamo njegovu veličinu šuma

Zašto sad to odjednom problem?

Ako pogledamo ulaznu impedanciju, koju vidimo iz ulaznog IN BNC aspekta,
vidimo (po zadnjo shemi) oko 288R
Sad stavljamo kalibracijski otpornik 60R na sam ulaz,
Iz gledišta izvora šuma (otpornik 60R i serijski navidezni izvor samog šuma) imamo dijelitelj 60R-288R
koji nam "pravi dva problema":

a) impedancija kalibracije koju želimo odraditi za 1nV/sqrt(Hz) sa 60R,
odjednom tvori 60R//288R=>49R7, što je oko 0,89nV/sqrt(Hz), pa imamo to za kalibraciju,
ili stavimo 75R8 otpornik na ulaz, sad imamo tačnih 60R
i lakše nam je uočiti 1nV/sqrt(Hz) što nam je i kalibracijska linija 0dB

b) dijelitelj {Im_DUT - Im_in} manji nam i sveukupni GAIN sada
sa tim 75R8 i ulaznom Im_in od 288R imamo Ain = 288R / (75R8+288R) = 0,792V/V ili -2,03dB ili pogrešak za cijelih -21%
znači skalirati trebamo naš cijelokupni Atot=60dB-2dB = 58dB,
što nije okrugla cifra, pa je teže kasnije i u izcrtanom grafu šuma tačno odrediti "popravljen za 58dB" ulazni šum!

Ako bi poznali impedancije svakog merenog izvora šuma, lako bi nam bilo samo malo popraviti sveukupan GAIN kod SUM_LNA,
ali to nam nije opcija, nečemo to raditi!!!

Cilj je jednostavnosti primene, i da taj pogrešak GAINa i ulaznog dijelitelja Impedance DUT nije prevelik!
Par % (1...2%) nam je taj cilj!!! Tako mali pogrešak može se i zanemariti!!!

Ovaj pogrešak imaju i svi drugi LNA, a što jim je viša ulazna impedancija, to jim je pogrešak manji, ...ali uvijek prisutan!

A za to moram popraviti ulaznu impedanciju barem na 10K, što svodi popravak Cin i DCservo impakta!

[Dragan100]

Popravljena DCservo Imp_in karika, sad imamo oko 15K ulazne impedance (10K+(10K//10K))
i time manji pogrešak merenja sa izvorima nešto više impedance.
Ako idem višom impedancom, onda DCservou brzo pro-fali Headroom za popravke DCja, 
brzo mu ide DCservo OUT prema jednom od RAILova! Tako da bi se zaustavio na toj 15K ulaznoj impedanciji.

@savan je linkovao par postova unazad @Gerhard-ov LNA sa 10K ulazne impedance, okačio sam i .pdf


1% pogreška GAINa imamo tek kod 152R ili veče impedance izvora kojeg merimo,
a to je podosta visoka impedanca neke reference napona, izlaza PSUja, baterija, izlaza preampova, ampova...i tome slično.
Tako da smo sada OK!

DCservo je sada nešto promenjen, zapravo je sada II.reda Integrator, pa sam mu trebao nači prikladne konstante, 
da nebi imali nekog GAIN Peakinga na freq reza!
Evo popravljene sheme i nekih simul.merenja pa i rezultat kalibracije sa 60R

60R = 1,0nV/sqrt(Hz)
u grafu je to 1,045nV/sqrt(Hz), mali pogrešak sa tu 2xLNA koji imaju SUMirano oko 0,263nV/sqrt(Hz)
što je i tačan prikaz u grafu za 60R, jer treba več uzeti u obzir i prag merne opreme i "geometrijski oduzeti" i prag šuma:

60R = 1,0nV/sqrt(Hz) = sqrt{(1,045)^2 - (0,263)^2} = 1,01nV/sqrt(Hz) i tu smo u prozoru od 1% pogreška

Evo popravljena shema ulaza, LNA, SUM ampa i DCservoa