caxapa.ru :: Зачем нужно регулировать амплитуду дифференциального сигнала? Регулируй уже после дифусилителя одним обычным n-канальным MOSFET-ом

Shura (29.10.2010 15:06, просмотров: 203) ответил rezident на Есть новости. Мой более опытный в аналоговой схемотехнике коллега ценное замечание сделал. JFET работает как резистор в довольно узком диапазоне напряжений. Поэтому он предложил мне использовать мостовую схему. В результате родилось вот это.

Зачем нужно регулировать амплитуду дифференциального сигнала? Регулируй уже после дифусилителя одним обычным n-канальным MOSFET-ом

Ответить

- Я уже это понял и реализовал. Схему второго каскада с АРУ в предыдущем сообщении приводил. Сейчас сделал ее на двух ОУ с общим КУ порядка 250 в полосе пропускания. Общий КУ всей схемы около 1000. Работает в диапазоне амплитуд от 20мкВ до 200мВ и в rezident(104 знак., 29.10.2010 16:12)
  - Не видел я схемы такой ни в одном сообщении - Shura(29.10.2010 16:26)
    - Вот общая схема. Чуток облагородил. Добавил АЧХ, которые микрокап посчитал для каждого каскада усиления. rezident(29.10.2010 16:37 - 16:43)
      - Shura, ну поругай чего-нибудь. Ты ведь так это любишь! :) Мне к понедельнику плату оттрасиировать нужно. Остался только этот входной каскад, схемотехнику которого я всю неделю "рожал" :( - rezident(29.10.2010 17:05)
        
        а почему снова отказались от цифровой АРУ? koyodza(376 знак., 29.10.2010 17:10)
        
        Если бы у меня был встроенный PGA, то я бы наверное тоже выбрал дискретную АРУ. Но PGA нет. А добавлять еще порядка 2мА к общему потреблению на все время измерения только лишь для анализа входного сигнала и подстройки усиления каскада мне не rezident(158 знак., 29.10.2010 17:24)
        
        зачем PGA? Цифровой потенциометр в качестве регулятора усиления и всё. Потребление может быть на уровне единиц мкА - koyodza(29.10.2010 17:54)
        
        Я никогда не работал с цифровыми потенциометрами. И даже не знаю их характеристик :( - rezident(29.10.2010 17:58)
        
        это как раз отличный повод ;=) - koyodza(29.10.2010 18:01)
        
        К сожалению, 8 бит мало для дин.диапазона 50дБ. - rezident(29.10.2010 18:04, ссылка)
        
        10-битовые тоже есть - Dir(30.10.2010 00:06, ссылка)
        
        только они там не нужны: в ООС инвертирующего усилителя и 8-битным можно обеспечить практически любую глубину регулирования - koyodza(30.10.2010 12:01)
        
        Спасибо. Возможно в следующей ревизии попробую, если эта схема чем-то не устроит. - rezident(30.10.2010 02:49)
        
        46дБ (и даже 54дБ) диапазон регулирования вполне получается koyodza(312 знак., 29.10.2010 18:09)
        
        Можно перемножающий ЦАП приткнуть чтоб диапазон регулировки расширить - Shura(29.10.2010 17:55)
        
        можно и так. Но даже на AD5160 должно хватить диапазона - koyodza(29.10.2010 17:56)
        
        Как это несущественно? Чем ниже частота, тем больше время установления будет. И откуда цифра 2 мА взялась? - Shura(29.10.2010 17:27)
        
        Несущественно это по сравнению с периодом самого измеряемого сигнала. 2мА это макс. потребление ADC12+REF в MSP430. - rezident(29.10.2010 17:32)
        
        пусть тот, что измеряет, и АРУ подстраивает koyodza(226 знак., 29.10.2010 17:53)
        
        Схема с АРУ в режиме ограничения сигнала потребляет меньше 0,9мА. На усилении малого сигнала менее 0,5мА. Для контроля усиления нужно более 1,5мА добавить на все время измерения. 2,5мА > 0,9мА не так ли? ;) - rezident(29.10.2010 17:56)
        
        Что-то непонятно - если время измерения всё равно 1000 периодов то какие проблемы сначала по двум-трём периодам отстроить усиление? - Shura(29.10.2010 18:01)
        
        не так: если сигнал медленно меняющийся, зачем его мерять всё время? Включили АЦП, померяли, АЦП отключили, посчитали, установили АРУ, подождали, снова включили и померяли koyodza(70 знак., 29.10.2010 18:00)
        
        Во время измерения сигнал стохастически может меняться на порядок и даже вплоть до полного пропадания. - rezident(29.10.2010 18:06)
        
        Это если забыть на время про шумы и помехи (как случайные, так и периодические), имеющиеся в сигнале. - rezident(29.10.2010 18:08)
        
        А какой параметр сигнала вообще измеряется? - Shura(29.10.2010 18:15)
        
        Частотный. - rezident(29.10.2010 18:17)
        
        Можно посмотреть в сторону других типов усилителей - логарифмический, компрессор, усилитель-ограничитель. - Shura(29.10.2010 18:20)
        
        +500! - koyodza(29.10.2010 18:25)
        
        Есть подозрение, что меня еще и программой нагрузят. Если для первого МК (MSP430) я ее напишу, то математику со всяческими преобразованиями да еще и на новом для меня МК (Cortex-M0) в разумные сроки боюсь не осилю :( - rezident(29.10.2010 18:22)
        
        "не надо впадать в отчаяние" © не боги горшки обжигают - Shura(29.10.2010 18:27)
        
        "Никто не обнимет необъятного." (c) К.Прутков. rezident(188 знак., 29.10.2010 18:45)
        
        полоса частот сверху ограничена? Аналоговая АРУ будет вести себя не лучше koyodza(266 знак., 29.10.2010 18:13)
        
        Для анализа сигнала нужно как минимум несколько последовательных оцифрованных периодов сигнала. Откуда второй МК будет знать когда именно первый проводил коррекцию усиления, в результате которого получилась ступенчатая нелинейность rezident(19 знак., 29.10.2010 18:15)
        
        Ну значит шумы и помехи нас не волнуют, а ступенчатая нелинейность амплитуды сигнала это уже ахтунг? - Shura(29.10.2010 18:21)
        
        Когда на грани детектирования сигнала, то ахтунг. Хотя если второй МК будет знать, что "сейчас произошла подстройка и ты пропусти-ка несколько периодов", то наверное можно. - rezident(29.10.2010 18:26)
        
        А с какой скоростью меняется амплитуда сигнала? - Shura(29.10.2010 18:29)
        
        ХЗ. В ТЗ написано, что rezident(286 знак., 29.10.2010 18:51)
        
        так пусть второй и регулирует себе АРУ. Ага, типа при аналоговой он будет знать, когда АРУ регулировалась :=Р - koyodza(29.10.2010 18:16)
        
        Второй не может регулировать, он может только оцифровывать сигнал. Аналоговый сигнал тем и отличается, от цифрового, то он непрерывный во времени :-P - rezident(29.10.2010 18:19)
        
        полосу Вы так и не озвучили :=Р - koyodza(29.10.2010 18:22)
        
        В самом первом сообщении еще огласил. - rezident(29.10.2010 18:24, ссылка)
        
        если полоса 10кГц, а у кортекса есть ДМА, то там ещё время остаётся на раздумья koyodza(640 знак., 29.10.2010 18:31 - 18:34)
        
        "Дьявол кроется в мелочах". У Cortex-M0 (LPC11xx) DMA нету. Включатся он должен только на время измерения. В остальное время он глыбоко спать (Deep power-down mode) обязан. - rezident(29.10.2010 18:37)
        
        это конечно значительно хуже, но для 20ксэмплов вполне реально, и время на обсчёт АРУ останется - koyodza(29.10.2010 18:44)
        
        А 20kSPS хватит чтобы обсчитать "спектр входного сигнала в полосе до 10кГц и определить основную гармонику частоты с точностью не хуже 0,05%"? - rezident(29.10.2010 18:48)
        
        обсчёт АРУ - это исчезающе маленький процент от требуемых ресурсов - koyodza(29.10.2010 19:07, ссылка)
        
        Херня, не может в аналоговой схеме время установления быть меньше периода измеряемого сигнала. - Shura(29.10.2010 17:37)
        
        Это я утрированно. Конечно не меньше 5-10 периодов. Но для измерения требуется значительно большее (на два порядка) количество периодов. - rezident(29.10.2010 17:42)
        
        Ээээ... А зачем 1000 периодов для измерения? Это ж 16 минут для 1 Гц. - Shura(29.10.2010 17:51)
        
        Ну там на самом деле не 1Гц, а 4Гц минимальная частота. И для минимальной частоты кол-во периодов измерения может быть уменьшено. - rezident(29.10.2010 17:53)
        
        В любом случае в цифре время установления будет намного меньше. Там оно может быть даже намного меньше периода при известной форме сигнала. - Shura(29.10.2010 17:57)
        
        Повторяю в третий раз: "в цифре" потребление получается выше. - rezident(29.10.2010 17:59)
        
        Не верю. - Shura(29.10.2010 18:02)
        
        +1 - koyodza(29.10.2010 18:03)
        
        Практика - критерий истины. Когда буду отлаживать устройство, на одном экземпляре попробую выкинуть АРУ и "присопливлить" цифровую регулировку. Тогда сравним в реале. - rezident(29.10.2010 18:11)
        
        тут важно не дойти до другой крайности - koyodza(29.10.2010 18:18, ссылка)
        
        Можно цифровую регулировку делать не ацпометром, а двумя микропотребляющими компараторами. Что-то вроде как по сцылке - Shura(29.10.2010 18:17, ссылка)
        
        это если совсем паранойя замучила. Или если полоса сигнала сверху не ограничена, чего мы так и не услышали - koyodza(29.10.2010 18:21)
        
        Полоса сигнала ограничена лишь чувствительностью пьезокерамических датчиков пульсаций, сигнал которых и подлежит исследованию. Полезный сигнал расположен в диапазоне, указанном ранее. - rezident(29.10.2010 18:28)
        
        всё, что выше, лучше предварительно обрезать - koyodza(29.10.2010 18:32)
        
        Перенаворочено всё ужасно, гораздо проще можно сделать. Аналогично той схеме, которую ты сам же и приводил - Shura(29.10.2010 17:10, картинка)
        
        Нарисуй проще! Я в сумме трое полных суток с моделировщиками просидел :( - rezident(29.10.2010 17:17)
        
        Схема которая на картинке в предыдущем посте почти нормальная, только требует небольшой доработки напильником. Собирается и настраивается за пару часов и не надо тратить время сутками на тупые моделировщики, которые подобные схемы моделировать не Shura(19 знак., 29.10.2010 17:21)
        
        Эта схема для 5В, для питания в диапазоне 2,7В...3,6В она не годится по причине использования P-JFET J177. К тому же мне нужно не просто абстрактные 50дБ, а так, чтобы при минимальном входном сигнале выходной сигнал был не менее 4-5мВ по амплитуде. - rezident(29.10.2010 17:27)
        
        На колу мочало - начинай сначала... Ставишь вместо JFET трёхкопеечный BSS138 с суб-вольтовым порогом и всё работает. - Shura(29.10.2010 17:28)
        
        крутизна характеристики слишком большая, нормальной работы АРУ в широком диапазоне добиться не удастся koyodza(44 знак., 29.10.2010 17:47)
        
        Что ты имеешь в виду под "нормальной работой АРУ"? Характеристика там получается кусочно-линейная но это похер во многих применениях и резиденту по идее оно тоже пох. - Shura(29.10.2010 17:50)
        
        устойчивости добиться очень тяжело - koyodza(29.10.2010 17:55)
        
        Я делал микрофонный, там никаких проблем с устойчивостью не было. Жаль, схему про2,71бал а то б выложил щас. Низковольтовый микропотребляющий как раз то что аффтару нужно. - Shura(29.10.2010 17:59)
        
        я тоже делал ;=) koyodza(22 знак., 29.10.2010 18:02)
        
        По памяти как раз похожа на ту что выложена выше. Отличалась использованием MOSFET, цепь формирования управляющего напряжения для него тоже была другая, сигнал разумеется был развязан по постоянке ну и хитрая термостабилизация была применена с Shura(50 знак., 29.10.2010 18:05, картинка)
        
        Нарисуй. Я промоделирую. И учти, что у меня нижний диапазон 1Гц. Это к тому, какие ты будешь переходные емкости использовать. У меня место под схему на плате весьма ограничено, грубо говоря - 4кв.см с двух сторон платы. - rezident(29.10.2010 17:30 - 17:35)
        
        Некогда мне рисовать да и неохота в тяпницу-то. Задавай вопросы, расскажу чего непонятно. Проблема с емкостями надуманная, я делал такую схему с многомегаомными резисторами (для микроамперного потребления) там ёмкости все были 0603 - Shura(29.10.2010 17:36)
        
        К сожалению, мне эксклюзивные элементы применять запрещено :( Тут у коллег из Питера в подобной схеме (только без АРУ) стоят резисторы что-то около 26МОм. Дык они сейчас маются, не могут их купить. - rezident(29.10.2010 17:39)
        
        Не было у меня никаких эксклюзивных, резисторы стояли 9,1 МОм макс., ширпотребные. - Shura(29.10.2010 17:41)
        
        И что, они у тебя стояли в ООС? И собственных шумов не вносили? - rezident(29.10.2010 17:44)
        
        10 МОм резистор имеет спектральную плотность шумов 40.7∙10-7 ( V / Hz½ ), можешь сам посчитать вклад - Shura(29.10.2010 17:54)
  - Наврал маленько. Общий КУ схемы в полосе пропускания 54дБ, т.е. чуть больше 500 всего. - rezident(29.10.2010 16:25)

Схемы, платы, компоненты