Amplificador multietapa de bajo ruido

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Estoy intentando construir un receptor de campo eléctrico para detectar ondas VLF, de modo que mi ancho de banda operará esencialmente dentro del rango de 1 kHz a 100 kHz. Tendré una antena de látigo corta (1-2 m de largo) como mi antena y estoy tratando de averiguar el diseño del preamplificador.

Soy un principiante en esto, así que me estoy acercando a este mal, así que quería obtener algunos comentarios sobre mi diseño. No tengo un diagrama de circuito detallado todavía, pero como un concepto aproximado, estoy pensando en usar un drenaje común diferencial JFET (seguidor de la fuente) como etapa de entrada (que tendrá una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida). Esta etapa tendrá un ruido realmente bajo y una ganancia baja, ya que esta etapa afecta más a la cifra de ruido de todo el amplificador.

Luego, para la etapa de ganancia, estoy pensando en utilizar un par de base común de BJT diferencial que estará acoplado a CC. Esta etapa traerá la mayor ganancia y, de nuevo, también deberá ser de poco ruido.

Para la etapa de salida, estoy pensando en usar un amplificador operacional seguidor de voltaje con un transformador reductor (no estoy seguro de esta etapa. ¿Quizás sería mejor usar un seguidor de emisor?)

Si puedo optimizar este diseño, ¿funcionaría bastante bien para mi caso en términos de ganancia, ruido y ancho de banda? Además, ¿sería este un mejor diseño sobre un amplificador operacional / amplificador de instrumentación de entrada JFET convencional?

    
pregunta Starior

2 respuestas

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El diseño de bajo ruido comienza con la evaluación del nivel de impedancia requerido. El mejor amplificador para una impedancia de fuente de 1k (OPA211, 1.1nV) no funcionará bien con una impedancia más alta (antena de látigo de 2 m hasta 100 kHz) debido a su gran corriente de ruido. Para su aplicación, necesita un amplificador de entrada FET como interfaz.

Debería comenzar a experimentar con algo tan simple como TL071, que aunque el ruido es de 18 nV, no tiene prácticamente ningún ruido actual, por lo que se adapta bien a su fuente. Un poco de mirar alrededor le proporcionará amperios de entrada FET con un voltaje de ruido más bajo, pero si desea lo mejor, debe elaborar su propio FETs discretos, siguiendo las ideas generales de Bob Pease en este artículo , utilizando FET en lugar de bipolares en la parte delantera.

Una vez más, una vez que haya consultado el espectro del ruido de fondo atmosférico en la publicación de Kevin, ¿necesita más que 18nV?

Una vez que su primera etapa tenga suficiente ganancia, la contribución de ruido de cualquier etapa posterior se vuelve irrelevante. Si su primera etapa tiene más de 3, y la primera y la segunda etapa tienen el mismo ruido, la primera etapa dominará totalmente la segunda etapa.

Sólo un pensamiento. A 100 kHz, la longitud de onda es km, por lo que una cantidad de antenas no es una matriz en fase, es solo un grupo de antenas, para cualquier tamaño práctico. Use 4 antenas, en un amplificador cuádruple, y agregue las salidas. El ruido ambiental estará correlacionado, por lo que se agregará como voltaje, el ruido del amplificador no estará correlacionado, por lo que se agregará como potencia Cada vez que duplica el número de receptores, mejora la relación señal / ruido (SNR) en 3dB.

    
respondido por el Neil_UK
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Su mayor fuente de ruido a bajas frecuencias probablemente será atmosférica y artificial en lugar de generada por un circuito. Su diseño básico suena razonable aunque

    
respondido por el Kevin White

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