¿Cómo amplificar una amplitud baja, una señal de alta frecuencia de un transductor ultrasónico?

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Estoy trabajando con algunos transductores ultrasónicos, el receptor recibe una señal de alrededor de 10 mVp-p a 125 kHz y para su propósito necesita una ganancia de alrededor de 10.

Hasta ahora tienen una simple configuración de inversión OP-Amp, sin embargo, no se puede obtener ninguna ganancia (las ganancias se logran utilizando una configuración de generador de señal, con el mismo circuito, en lugar de un transductor real como entrada). De este modo, creo que tiene algo que ver con la impedancia de entrada, es decir, la del transductor en sí.

¿Un éxito moderado utilizando primero un búfer de ganancia unitaria, que luego podría amplificarse? Como la impedancia de entrada al segundo amplificador operacional sería más fácil de manejar.

Me pregunto qué tipo de configuración se requiere para esta aplicación. He visto algunas publicaciones sobre el uso de múltiples amplificadores operacionales, pero para esta aplicación, quiero mantener el consumo de energía lo más bajo posible. Se alimenta con 3 baterías de doble A, con un modo de funcionamiento normal inferior a 30 uA. Para el modo de prueba hasta alrededor de 600 uA.

Gracias por leer.

    
pregunta SyIar

2 respuestas

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Necesita un amplificador que tenga un producto de ancho de banda de ganancia suficientemente alto, definitivamente por encima de unos pocos MHz, preferiblemente de 10-20 MHz para una ganancia razonablemente estable, suponiendo una onda sinusoidal a 125 kHz. Si su señal tiene muchos armónicos más altos, entonces más alto. Usar un rendimiento demasiado alto, un amplificador incurrirá en una penalización de potencia sin darle mucho beneficio.

La velocidad de desplazamiento no es demasiado importante, dada su baja salida de 100 mV, pero en cualquier caso debe ser superior a \ $ 2 \ pi f V \ $, por lo que aproximadamente 0.1V / \ $ \ mu \ $ seg.

Los amplificadores múltiples a menudo se usan para obtener una alta ganancia en un ancho de banda amplio, ya que puede obtener una ganancia de 1000 con dos o tres amplificadores de ganancia 31.6 o 10 en lugar de tratar de encontrar un amplificador con un producto de ancho de banda de ganancia en GHz rango, que seguramente se ejecutará bastante caliente y probablemente será tetchy y oscilará si lo miras en sentido transversal.

Si realmente está buscando micropoder, puede hacerlo mejor con un diseño de transistor discreto que con un amplificador operacional de propósito general.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Considera esto

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Puede reemplazar el primer transistor con un NJFET. El circuito puede, con su polarización automática, tolerar esa sustitución importante.

Posible error de ganancia: la ganancia será Rcollector / (Remitter + 1 / gm of Q2) A 1 mA Ic (o Ie) de Q2, la gm (transconductancia) es 1/26 ohmios. A 50uA IC, la gm es 1 / (50 * 26) = 1 / 1300ohms, lo que es un error de ganancia GRANDE. Reduzca el valor Re de 5.1Kohm a 3.9 (o 3.8) Kohms.

Note el uso de Q3 como dispositivo de Cascode, para minimizar el Efecto Cmiller. La mazorca, o C_collector_base, es un parásito inútil que consume la energía de la señal de entrada.

Aquí hay otra topología, con un bucle de retroalimentación para obtener una ganancia precisa

simular este circuito

Para baja potencia, amplíe las resistencias en 1,000X. Habrá una gran capacitancia de entrada de Cmiller. Esto proporciona una ganancia Av = 11 (no 10).

Con la falta de polarización adaptativa, este circuito es delicado con respecto al voltaje de entrada / base. He utilizado transistores superBeta para implementar DC Zin alto.

    
respondido por el analogsystemsrf

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