Всем привет.
Ввиду недостатка знаний решил обратиться к сообществу за помощью)
Задача - собрать усилитель фотодиода. Сигнал крайне мал. Ток в худшем случае 50нА. Частота у меня 5-10МГц
Пробовал собрать усилитель на операционнике, но спектр сигнала еле виден на FFT. Кроме шума операционника добавляется шум RC-цепочки на входе.
Чтобы снизить шумы решил сделать первый каскад на транзисторе. Включить 4шт параллельно - что позволит снизить шум в 2 раза. Плюс к тому обойтись без RC цепи на входе. Схема в прицепке (там не показано 4 параллельных тр-ра, но их все же их будет именно 4 в первом каскаде).
Нагрузка высокоимпедансная, поэтому надо ограничить ток. Учебники советуют делать на полевиках, но ради академического интереса хочу сделать на ПТ и на биполярном,а потом сравнить. Сейчас делаю на биполярном.
На сколько я понимаю, шумы транзистора складываются из теплового шума Erb и Ere, где Erb это шум сопротивления перехода БЭ, а Ere - шум резистора в цепи эмитера.
К этому прибавляется дробовой шум, который зависит от тока коллектора.
Я подумал, что было бы хорошей идеей, ограничить и стабилизировать ток с помощью токового зеркала. Но чтобы до кучи увеличить входное сопротивление каскада, я решил воткнуть токовое зеркало в цепь эмитера. То есть эмитер соединен не с землей, а стоковым зеркалом.
Есть еще причина, почему я так поступил. Каскад усиливает сигнал с фотодиода. Чтобы избавиться от разделительного конденсатора на входе и избежать потерь и шума от цепи смещения, я обеспечил смещение на базе резистором с коллектора. Он же является нагрузкой фотодиода. Фотодиод обратносмещен. Если включить токовое зеркало в цепь коллектора то напряжение смещения сильно уменьшится и сигнал с фотодиода будет слабее.
Правильно ли я поступил, или так не делают, и токовое зеркало надо все же включать в коллекторную цепь?
И еще вопрос относительно шума. Токовое зеркало ведь обеспечивает нужный ток за счет сопротивления перехода транзистора, а значит с точки зрения шума, это равносильно включению большого сопротивления в цепь эмитера (хотя тогда усиления не было бы). Тогда тепловой шум будет огромен? Прав ли я? Если да, то как тогда лучше ограничивать ток? Как быть?
Ввиду недостатка знаний решил обратиться к сообществу за помощью)
Задача - собрать усилитель фотодиода. Сигнал крайне мал. Ток в худшем случае 50нА. Частота у меня 5-10МГц
Пробовал собрать усилитель на операционнике, но спектр сигнала еле виден на FFT. Кроме шума операционника добавляется шум RC-цепочки на входе.
Чтобы снизить шумы решил сделать первый каскад на транзисторе. Включить 4шт параллельно - что позволит снизить шум в 2 раза. Плюс к тому обойтись без RC цепи на входе. Схема в прицепке (там не показано 4 параллельных тр-ра, но их все же их будет именно 4 в первом каскаде).
Нагрузка высокоимпедансная, поэтому надо ограничить ток. Учебники советуют делать на полевиках, но ради академического интереса хочу сделать на ПТ и на биполярном,а потом сравнить. Сейчас делаю на биполярном.
На сколько я понимаю, шумы транзистора складываются из теплового шума Erb и Ere, где Erb это шум сопротивления перехода БЭ, а Ere - шум резистора в цепи эмитера.
К этому прибавляется дробовой шум, который зависит от тока коллектора.
Я подумал, что было бы хорошей идеей, ограничить и стабилизировать ток с помощью токового зеркала. Но чтобы до кучи увеличить входное сопротивление каскада, я решил воткнуть токовое зеркало в цепь эмитера. То есть эмитер соединен не с землей, а стоковым зеркалом.
Есть еще причина, почему я так поступил. Каскад усиливает сигнал с фотодиода. Чтобы избавиться от разделительного конденсатора на входе и избежать потерь и шума от цепи смещения, я обеспечил смещение на базе резистором с коллектора. Он же является нагрузкой фотодиода. Фотодиод обратносмещен. Если включить токовое зеркало в цепь коллектора то напряжение смещения сильно уменьшится и сигнал с фотодиода будет слабее.
Правильно ли я поступил, или так не делают, и токовое зеркало надо все же включать в коллекторную цепь?
И еще вопрос относительно шума. Токовое зеркало ведь обеспечивает нужный ток за счет сопротивления перехода транзистора, а значит с точки зрения шума, это равносильно включению большого сопротивления в цепь эмитера (хотя тогда усиления не было бы). Тогда тепловой шум будет огромен? Прав ли я? Если да, то как тогда лучше ограничивать ток? Как быть?
- Вложения
-
- tr.png
- (130.14 КБ) 730 скачиваний
