Прецезионный предусилитель сигнала с конденсатора.

[Valeri]

Провел поиск по форуму, но нащипать для своих нужд инфы не хватило. Потому и начинаю.

Задача: Сделать предусилитель для конденсаторной структуры (из научного эксперимента). На структуру падает импульсный свет от светодиода. На выходе структуры напряжение порядка 1мкВ и ясное дело очень слаботочное.
Делаю предусилитель для дальнейшего подключения к полосовому фильтру и синхронному детектору.

Судя по всему нужно использовать операционник с полевыми входами (TL071, TL081) и строить схему усилителя напряжения с Ку=1000- 100000. Борьба с шумом и наводками важна.

Для начала думаю реализовать схему с картинки (только Vin - в землю а С на входе это моя структура).

Ожидаю конструктивизма

[akl]

Если частота не очень высокая, то лучше обратить внимание на усилители заряда.

[Valeri]

Частота импульсов порядка 20-200Гц, фактически ограничена тау срабатывания светодиода.
Реально думаю сделать больше 50Гц -например 60, а все наводки 50Гц давить ФНЧ.

Еще интересует как при проектировании увеличить соотношение сигнал/шум. Ведь для усиления 1мкВ это немаловажно.

[Сэр Мурр]

наводки лучше давить режекторным фильтром. Не знаю, почему уровень сигнала принят 1 мкв. Уровень шумов обычных (без принятия специальных мер) усилителей находится на уровне 0,2 мкв.

[Valeri]

Уровень сигнала порядка 1мкВ это физический эффект датчика(с которого снимаем сигнал). Тобиш конструировать предусилитель нужно с такой точностью.

Вопрос тогда такой: режекторный фильтр нужно ставить на вход(перед ОУ) или в цепь обратной связи?
Каков реально достижимый Ку для усилителей с полевым входом?

[Сэр Мурр]

Режекторный фильтр можно ставить в любом месте, но лучше на выходе усилителя- проще настраивать, при большом уровне сигнала. Но двойном Т-мосте можно получить режекцию не менее 40дб при полосе 2-3 герца.
Коффициент усиления ОУ практически не зависит от типа усилительных элементов. Выбор ОУ- с полевыми или биполярными транзисторами- зависит от типа источника сигнала. Иногда лучше полевые, иногда- биполярные. У нас в апапаратуре использовались КР1407 УД1, но источник сигнала был сравнительно низкоомный.
Да, если что- можно смотреть в сторону электрометрических усилителей (при ОЧЕНЬ высокоомном источнике сигнала). Я давал рабочую схему в каком-то топике.

[Valeri]

Построил схему зарядового усилителя на TL081 (полевые входы) с резистором ос Rfb=30Mom. Получаем на выходе Vout= Iin*Rfb. можна оценить входной ток (или заряд). Питаю двуполярным питанием +/- 5В со стабилизаторов L7805 / L7905. В ОУ есть балансировка так что ноль подстраиваем.

Что на выходе получается смотрите сами. Пробовал режекторный на 50Гц (активный фильтр) он конечно 50Гц ощутимо давит но и мой сигнал тоже. Чем же эти всплески выщелочить? Хелп

На скрине: Желтый - сигнал на светодиод.
Зеленый - сигнал с выхода усилителя.
http://www.proghammer.ho.ua/images/scr.jpg

[Сэр Мурр]

Поставить на выходе интегрирующую цепь, т.е. сделать ФНЧ с частотой среза эдак 120 Гц

[Valeri]

Пасивный ФНЧ 1го порядка (1к8 + 700нФ) срезает мой полезный сигнал - вертикальные выбросы при наростании и спаде импульса на светодиод. В идеале мне бы получить последовательность таких выбросов (регулярную) и какойто пиковый детектор чтоб получать усредненную амплитуду импульсов.

Ох закрутил,да?

[Сэр Мурр]

Давайте более подробно о характеристиках сигнала- исходного, и принятого светодиодом: частота, длительность, амплиттуда и прочее.. Пока что я понял, что Вам интересуют именно фронты импульсов, а в этом случае фильтрацию надо делать совсем другую.

[Valeri]

Фактически амплитуда померяных пиков характеризует явление которое нужно обнаружить.
Одни вопросы порешал- другие появились.

Увеличил разрешение осцилографа до 10мкс и увидил что мои пики(импульсы) это затухающие колебания с частотой около 23кГц. Поставил на выход ФВЧ с частотой среза 18кГц и все решилось. теперь остались только импульсы. Дальше нужно получить из импульсов постоянный выходной сигнал величиной равной амплитуде импульса. Построил на коленках пиковый детектор на том-же tl081 все так как нужно. Для таких сигналов важно использовать ОУ с полевыми входами.

А теперь то чего пока не выяснил.
Вопросы вызывает усиление усилителя. во сколько раз? какого порядка входное напряжение.
По токовому усилителю расчет таков Iin= Vout*Rfb, Rfb - сопротивление обратной связи.
Посчитал- на выходе 0.8В и сопротивление 40МОМ ток плучается 20нА - не реально через полевой вход.

Потом померял входное сопротивление ОУ при отключеном питании - 57МОМ, ладно думаю. Включил питание - 4.2МОМ.

Кто может сталкивался с такими всчами?
З.Ы. Смотрел на осцилографе - импульсов с датчика при разрешении 10мВ не видел.