Осциллограф для микровольт

[NETT]

Здравствуйте!

Посоветуйте, какой усилитель можно собрать для осциллографа. Требуется рассматривать сигнал амплитудой единицы микровольт. Осциллограф предварительно решили приобрести из линейки переносных АКИП, вроде бы по отзывам знакомых пользователей неплохая вещь, использовать будем в поле. Минимальное значение чувствительности, которое он сможет обеспечить 2мВ. Может быть, возможно какое - то другое решение, как можно увидеть наши микровольты?

[Леонид Иванович]

Какая нужна полоса, входной импеданс?

[Gudd-Head]

Какая нужна полоса, входной импеданс?

viewtopic.php?p=1823676#p1823676

[balmer]

Может быть, возможно какое - то другое решение, как можно увидеть наши микровольты?

Если низкая частота (до нескольких сотен килогерц), то NE5534 очень хорош с точки зрения уровня шумов. Или посовременнее LMP7731.

Если высокая частота, то надо разбираться. Микровольты - это на уровне шумов окружающих. Вам нужен либо бункер, чтобы радиоволны не проникали. Либо таки "радиоприемник" с относительно узкой полосой пропускания, чтобы подавлять помехи на других частотах.

[NETT]

Микровольты, которые надо увидеть осциллографом, формирует сейсмодатчик (подвижная катушка в магнитном поле), частоты низкие. 10 Гц - уже рабочая частота, эффективные частоты сигналов - до 100 - 200 Гц, 1000 Гц - это в основном фон, 2000 Гц - уже экзотика, а все, что выше, положено давить фильтром. Сопротивление датчика (катушки) около 3,5 кОм. Входной импеданс осциллографа наверное подойдет без особенностей 1Мом/20пФ.
Длина соединительных кабелей - до 250м, экранированные витые пары.

[zöner]

возле датчика нужен предварительный усилитель на ОУ с минимальным сдвигом 0 и его дрейфом (AD8551/52/8628/29/ MCP6V01/02/ OPA333/334).
преобразуйте в диф.сигнал и передавайте по витой паре.

[NETT]

Возле датчиков уже ничего поставить не сможем. Они замоноличены в горе, все, что мы имеем - противоположные концы кабелей.

[balmer]

10 Гц - уже рабочая частота, эффективные частоты сигналов - до 100 - 200 Гц, 1000 Гц - это в основном фон

Осциллограф тут вам плохой помошник, потому как у них 8 бит разрешение всего. Звуковая карта от компьютера будет значительно лучше работать на таком применении.Берете топовую внешнюю звуковуху с 24 битным ADC и наслаждаетесь. На входе можно подключить какой либо инструментальный усилитель с низким коэффициэнтом шума. Что нить типа AD524.

Но, 250 метров!!!! Это очень и очень далеко. Лучше поставить какой либо Delta-Sigma ADC около датчика, и передавать цифровой сигнал.

PS: Торможу, звуковая не подойдет, у нее же низкие частоты режутся. Тогда просто 24 битный Sigma-Delta ADC.

[Леонид Иванович]

возле датчика нужен предварительный усилитель на ОУ с минимальным сдвигом 0 и его дрейфом (AD8551/52/8628/29/ MCP6V01/02/ OPA333/334)

А при чем тут сдвиг нуля, если интересует только переменная составляющая сигнала? Здесь нужен в первую очередь малошумящий ОУ, а zero drift к таковым не относятся, к тому же, у них на выходе присутствует сигнал помехи с частотой коммутации внутренних ключей. Выбор малошумящего ОУ зависит от импеданса источника сигнала, если он невысокий, то лучше подойдут ОУ с входным каскадом на биполярных транзисторах. Например, AD797 (плотность шума 0.9 nV/sqrt(Hz)@1kHz), LT1115 (0.9 nV/sqrt(Hz)@1kHz), LT1028 (0.85 nV/sqrt(Hz)@1kHz), AD8597 (1.1 nV/sqrt(Hz)@1kHz), LME49990 (0.9 nV/sqrt(Hz)@1kHz).

что мы имеем - противоположные концы кабелей.

По кабелю передается дифференциальный сигнал? Если да, тогда нужен инструментальный усилитель или Differntial Line Receiver с высоким КОСС.

[balmer]

Почитал про AD797 - действительно впечатляющие операционные усилители производят. Если включить по схеме с дифференциальным входом, то наверно можно будет максимум выжать, что возможно.

[NETT]

Дело в том, что не очень хочется усложнять задачу. Там в штатном режиме на выходе кабелей, идущих от датчиков, и так уже стоят сейсмометры с входными АЦП 24 или 28 бит, в зависимости от пункта установки. Далее это все обрабатывается, собирается, передается и т.д. Это штатный режим работы. Мы же хотим иметь небольшой переносной полевой тестер на основе осциллографа (если это возможно), чтобы можно было на месте быстро оценить (если измерить, то скорее с невысокой точностью) сигнал или фон, поступающий с датчиков. При этом сохранить сделанные измерения, чтобы потом можно было их рассмотреть в спокойной обстановке. Если же мы будем создавать устройство на основе многобитной АЦП, то фактически займемся схемотехникой сейсмометров, которые и так уже есть. Или думаете, что без этого не обойтись? Хочется еще раз сказать: интересуют не точные значения сигналов, а всего лишь оценочные.

[NETT]

По кабелю передается аналоговый сигнал, который формируется подвижной катушкой, помещенной в магнитное поле внутри датчика. Датчики установлены одноразово в скважинах на глубине до 250 м, залиты бетоном, доступа к ним нет. На поверхность земли выходят только концы кабелей.

[balmer]

Дело в том, что не очень хочется усложнять задачу.

Тогда ставите AD524 или другой инструментальный усилитель с программируемым коэффициэнтом усиления. Прикручиваете переключатель, чтобы менять коэффициэнт усиления и минимальную обвязку - например две батарейки на +-9 V, чутка конденсаторов ну и возможно небольшой RC фильтр на входе чтобы резать высокие частоты. В даташите к микросхеме все есть. Можно в десяток деталек уложиться.

[NETT]

Именно инструментальный усилитель? К нам приходит аналоговый сигнал, сформированный подвижной катушкой индуктивности на противоположном конце длинной линии. А это подойдет?

[Леонид Иванович]

Если включить по схеме с дифференциальным входом, то наверно можно будет максимум выжать, что возможно.

Собирать дифференциальные усилители на дискретных элементах - это не очень здорово, так как для получения хорошего КОСС потребуются резисторы с очень малым отклонением. Например, для получения КОСС 80дБ, что для интегральных дифф. усилителей является обычным значением, разброс резисторов не должен превышать 0.01%. Даже если получится их подобрать, градиенты температуры на печатной плате приведут к появлению разброса.

интересуют не точные значения сигналов, а всего лишь оценочные.

Не вижу проблем. Сделайте для осциллографа предусилитель.

По кабелю передается аналоговый сигнал

Какой конкретно кабель, сколько там проводников, как они подключены к катушке, как подключен экран?

[balmer]

Собирать дифференциальные усилители на дискретных элементах - это не очень здорово

Знаю, знаю. Уже немного повозился с инструментальными усилителями. Сейчас учусь правильно землю разводить, чтобы через нее сигнал не проникал. Для своих десятков микровольт 10 КГц выбрал AD8221.

[NETT]

Какой конкретно кабель, сколько там проводников, как они подключены к катушке, как подключен экран?

Постараюсь ответить наиболее полно. Кабели разные по количеству витых пар, от 2-х до 6-ти, что соответствует количеству установленных внутри датчика катушек. Подключения кабелей к датчикам выполнены или непосредственно внутри устройства (датчики поставлялись со смонтированным кабелем) или через соединительную муфту (паяные соединения, герметична). В одиночный экран заключены по две витые пары; соответственно, если в кабеле 6 витых пар, то экранов 3. Все экраны соединены с металлическим корпусом датчика под землей, там же датчики соединены собственно с землей, на поверхности соединений не имеют. Точный тип кабелей указать не могу, датчики и кабели считаются частью единого целого Integrated Seismic Sistem. Подключение к катушкам внутри датчика: одна катушка соответствует одной витой паре, две витых пары в одном общем экране - две разных катушки внутри датчика, соответствующие одной координате (направлению стороны света) X, Y или Z, т.е. имеющие одну и ту же степень свободы. Кабель снаружи имеет влагонепроницаемую ПВХ защиту, имеется общий тонкий экран - фольга.

[Arpad]

По кабелю передается аналоговый сигнал, который формируется подвижной катушкой, помещенной в магнитное поле внутри датчика. Датчики установлены одноразово в скважинах на глубине до 250 м, залиты бетоном, доступа к ним нет. На поверхность земли выходят только концы кабелей.

Весьма профессиональное решение !!
Приведен фото записанного сеймособытия в Тунисе. (AD623+ADS1242) расстояние катушка усилитель около 1,5 метра,
позже приведу другое фото, где расстояние уже около 5-7 метров и этим одноканальным сигналом практически не пользуемся.

[NETT]

Так или иначе, но мы имеем то, что имеем. Сейсмосистема смонтирована, установлена, налажена, работает. Система весьма гибкая, регистрация событий происходит постоянно. Установлена в большом карьере ГОК-а, сейсмопункты находятся на разных уровнях. Так что мы слышим и видим то, что там происходит. Кроме сейсмики как таковой слышим экскаваторы, насосы, взрывы и прочее. Установкой и настройкой во многом занимались фирменные господа из-за рубежа. Но железо есть железо, и за ним нужен постоянный присмотр. Вот и потребовалось оперативно контролировать работу отдельных датчиков, а у фирменных господ на этот случай ничего предусмотренного не оказалось.

[balmer]

(AD623+ADS1242)

О! У меня вопрос давнишний. А зачем AD623 на входе стоит? ADS1242 есть дифференциальный вход. Есть предусилитель на 128. То есть явно до уровня шумов дотягивает. AD623 - он же шумный сравнительно. Вроде по всем прикидкам без дополнительно ОУ на входе будет лучше?