sto giocando con amplificatori a transistor. Ho progettato un circuitino e l'ho simulato con Spice. Vorrei avere un commento in generale sullo schema e poi ho alcune domande sulle prestazioni.
Qui c'=E8 lo schema:
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Analisi DC
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Analisi AC
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Rumore
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Nello schema ho segnato l'uscita connessa a un op-amp per indicare che lo stadio successivo sar=E0 disaccoppiato dal preamplificatore.
Ecco qualche domandina:
- sono accettabili i compromessi che ho trovato sui punti di lavoro?
- si pu=F2 spremere ancora un po' di guadagno in pi=F9 o si =E8 gi=E0 al limite? Un problema =E8 la riduzione della Vec del BJT...
- mi piacerebbe che all basse frequenze il guadagno fosse maggiore di quanto non sia ora. Ovviamente non posso semplicemente aumentare i condensatori di by-pass.... qualche trucchetto? :-)
- Il rumore (riportato all'uscita) =E8 dominato dall' 1/f del JFET, =E8 corretto? L'unico modo per migliorarlo =E8 usare un JFET pi=F9 silenzioso?
Chiedo scusa per le tante domande ma vorrei capirci di pi=F9 :-)
Una configurazione classica. Io introdurrei un feedback tra collettore di T2 e sorgente di T1: Ho paura che, nelle condizioni attuali, gi=E0 con qualche centinaio di mVpp all'uscita la distorsione sarebbe tosta.
Con ~1,5 V di Vce su T2 e l'assenza di ogni controreazione la paura di cui sopra diventa fondata convinzione :-)
Le unit=E0 sono corrette? "1k" vuol dire amplificazione 1000 V/V ovvero
60 dB? Ohib=F2! tenderei a dubitarne ;-)
Vedi sopra: le unit=E0? Come fai ad avere un rumore dell'ordine delle decine di pV/sqr(Hz) con un dispositivo di ingresso che di suo ha una densit=E0 di rumore di 6 nV/sqr(Hz) a 1000 Hz (figuriamoci a 10!). Per non parlare del contributo del noise di corrente, che anche se nei FET =E8 basso, su impedenze alte diventa non trascurabile
Mettici un condensatore in mezzo: la componente continua dell'uscita del tuo circuito, specie senza feedback, =E8 tutt'altro che trascurabile e assai poco prevedibile.
Darei pi=F9 margini di variazione alla uscita di T2, facendolo lavorare con Vce maggiore
Quanto guadagno vuoi? non ti basta rendere trascurabile il contributo di rumore dello stadio successivo? Una amplificazione non superiore a
30 V/V nello stesso blocco circuitale, specie se a componenti discreti (e senza feedback!), aiuta ad evitare possibili mali di capo, tipo rischi di saturazione sull'uscita, instabilit=E0 da accoppiamenti parassiti eccetera.
In che senso? una specie di enfasi alle basse? Se s=EC, usa una rete di equalizzazione adeguata.
E' corretto (a parte le considerazioni sulle unit=E0 fatte sopra). Il flicker noise =E8 (quasi) sempre prevalente alle basse frequenze.
Mi pare dura. Forse potresti cercare un dispositivo con punto di incrocio tra rumore bianco e rumore 1/f a frequenza pi=F9 bassa, se esiste, o mettere in parallelo vari FET (anni fa ne usai 16 in parallelo, occhio per=F2 al rumore di corrente). In alternativa, se l'alta impoedenza di ingresso non fosse necessaria, un ampli operazionale o meglio un ampli per strumentazione con noise in ingresso dell'ordine di 2 nV/sqr(Hz) =E8 banale da trovare. Ma vanno usati su impedenze adeguatamente basse.
Allora forse la soluzione migliore =E8 di lasciar perdere i simulatori. Diceva un saggio che ora mi pare sia sparito: "Per usare un simulatore bisogna conoscere l'elettronica meglio di lui". E' tristemente vero, perci=F2 io simulatori non ne uso ;-)
E' vero, ma non mi sono preoccupato di inserire la retroazione perché il segnale che andrò ad amplificare è dell'ordine di qualche decina di uVpp.
Per curiosità verificherò senza reazione come si comporta dato il basso valore del segnale. Faccio sempre a tempo ad aggiungerla!
In *teoria* le cose stanno proprio così. Ho controllato ora su un libro di elettronica analogica: c'è uno schema simile (con in più un follower all'uscita) le alimentazioni e i componenti sono leggermente diversi ma indicativamente riporta un guadagno vicino al migliaio di volte...
ops, ero convinto fossero rimaste nell'immagine invece le ho tagliate. Sono pV^2/Hz quindi siamo ben sopra: dell'ordine di 2-3 uV/sqr(Hz) nelle prime decadi. Ricordo che comunque è il rumore riportato all'uscita.
Senz'altro. A seguire ci sarà un filtro attivo, non ho riportato tutto lo schema perché non serviva, ma sicuramente sarà disaccoppiato.
Ricevuto :)
Ragionissima! L'intenzione era capire fino a dove si può "tirare il collo" a un semplice amplificatore a due transistor... non mi serve un guadagno così elevato dal momento che poi ci sono due stadi a op-amp.
uhm... ti spiego: il segnale è composto da alcuni periodi di sinusoide a qualche centinaio di Hz che si presentano ogni 100-150 ms. Fourier insegna che avrò pure qualche piccola componente a frequenze appunto intorno ai 10 Hz. Provo però prima a ridurre il guadagno complessivo e a verificare se l'amplificazione sarà sufficiente per non introdurre distorsioni significative. Del segnale in uscita in effetti mi interessa leggere solo l'istante di arrivo di ogni "impulso".
Purtroppo (credo) che l'impedenza sia necessaria piuttosto altina. Il segnale lo prelevo da un microfono che mi fornisce appunto segnalini da poche decine di uVpp, se usassi un'impedenza più bassa temo di perdere gran parte del già piccolo segnale.
eh no :) La cosa divertente è proprio simulare -> montare il circuito e verificare che non torna un accidente ^__^. Già il fatto di analizzare con carta e matita il tutto e poi scoprire che i valori coincidono con quelli forniti da Spice è bellissimo!
Comunque ti assicuro che ho qui davanti a me la bustina con i componenti, pronti per essere saldati :)
Continuo a dubitarne, ma se =E8 vero il feedback diventa obbligatorio: con una mplificazione del genere, circuito a discreti e per di pi=F9
*non differenziale* (=3Dreiezione all'alimentazione molto scarsa) basta un layout non ideale (forse anche uno ideale;-) e un singolo spike di disturbo (o forse non occorre nemmeno) per avere un oscillatore quando meno te lo aspetti.
Questo =E8 impossibile. Sono andato a guardare:
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e ho trovato conferma che lo Equivalent Input Noise Voltage =E8 6 nV/sqr(Hz) a f =3D 1kHz. Sar=E0 perch=E9 non conosco i simulatori, ma non realizzo come mai ti dia, per l'intero circuito, un rumore pi=F9 basso di quello del dispositivo di ingresso :-)
Se il segnale =E8, come dici dopo, a burst ripetuti, il filtro attivo ti potrebbe rallentare la salita del burst, sempre che tu non lo faccia a Q abbastanza basso. Consiglierei un centro banda alla frequenza della portante (sinusoide) con banda che arrivi ~100 Hz pi=F9 in basso e 100 Hz pi=F9 in alto: se la modulante =E8 una quadra a circa 10 Hz, con sette-nove armoniche la ricostruisci bene.
Ma =E8 superflua per ricostruire il segnale "modulante" (=E8 la di lui salita che ti interessa, no?):
L'impedenza di ingresso viene imposta dall'impedenza del generatore che ci attacchi, solo in seconda analisi dal suo segnale di uscita. Nel tuo caso dipende da che microfono usi. Se =E8 piezo (ci sono ancora?) allora hai ragione (ma in quel caso potresti considerare un opamp montato a convertitore di carica). Se =E8 un dinamico allora l'impedenza di carico andrebbe, ottimizzata sulle sue caratteristiche, vista la componente induttiva. Se =E8 invece una capsula a elettrete, che =E8 la cosa pi=F9 probabile, allora ha gi=E0 un buffer interno che ti d=E0 una impedenza di uscita bassissima, e quindi l'alta impedenza e l'ingresso a FET risolvono problemi che non hai e te ne creano altri che non c'erano ;-)
Ti cosnsiglio di leggerti questi:
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e di considerare comunque la capsula a elettrete. Conosco uno che la ha usata per misurare segnali vibrazioni meccaniche paurosamente piccole.
A volte capita anche a me di castigarmi da solo, ma mai in modo cos=EC cattivo ;-)
Ciao Mi rendo conto di essere noioso..ma se mettessi lo schemetto in fidocad, una simulazione sicuramente corretta ...qualcuno te la farebbe !!! Ed eventualmente ti proporrebbe le eventuali modifiche !
Il microfono è un STM-20 della Seiko, so che è a "contatto" nel senso che capta solo vibrazioni meccaniche e non suoni o rumori che si propagano nell'aria. Non ho trovato nulla riguardo al tipo di microfono che usa :(
Nel dubbio e visto il basso segnale avevo pensato a un buon lettore di tensione -> alta impedenza.
Grazie dei link!!!
Proprio quello che devo fare io... sono esattamente vibrazioni meccaniche... ci darò un'occhiata!
Uh! Chiedo scusa ma non ho inserito lo schema in FidoCAD perché non sapevo si potesse importare in programmi di simulazione! Se ho tempo stasera lo inserisco. Grazie!
Ciao Marco Effettivamente non risulta neppure a me, ma ricopiare uno schemetto sul simulatore, non e' per me un gran problema !!!! Di tempo ne ho tanto !! E il simulatore ,con tutte le insidie con le quali cerca di metterti in difficolta'...mi diverte !!
Visto che siamo sull'argomento, ti chiedo: quale vantaggio porta a inviare lo schema in FidoCAD anziché come ho fatto io direttamente con un'immagine on-line? Non è affatto una polemica! Cerco solo di capire quale è la cosa migliore per i futuri messaggi. Dal tuo punto di vista è comunque consigliabile inserire nel messaggio lo schema FidoCAD forse per evitare problemi con eventuali link?
Ciao Marco Abbi pazienza con questo vecchio hardwerista. Non ridere, ma io se posso,evito di andare in rete, non per l'influsso di 40 anni di aria Genovese, ma perche' vivo nel terrore di beccarmi virus e altre schifezze. E questo, tanto piu' che, se lascio in azione l'antivirus, qualche pasticcio mi succede sempre(Messeger non mi conosce piu', ad esempio.., tutto viene rallentato, ecc.) Questa e' la vera ragione per cui chiedo sempre di mettere lo schema nel messaggio, in formato Fidocad , o inviarmelo via E-mail come gif o jpg. Anche per reinviarlo con eventuali modifiche, il formato Fidocad e' l'unico utile. Poi sta a chi chiede, valutare se gli conviene perdere tempo a disegnare lo schema in fidocad.
Hai perfettamente ragione e aggiungo anche che inserendo nel corpo del messaggio lo schema in FidoCAD rimane disponibile anche negli archivi (es. Google). Invece le immagini caricare su qualche server tipicamente dopo alcuni giorni vengono rimosse da chi ha postato la richiesta.
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