Широкополосный усилитель для пьезодатчика

[DimonEkb]

Привет, Коты . Нужна Ваша помощь!. Требуется собрать широкополосный усилитель для пьезодатчика, с последующим выводом на АЦП. Частоты от 5Гц до 200 кГц. Коэфф. усиления - переменный (примерно от 100 до 250).
Собрал схемку на TL072. КУ сделал пока не болшим - первый каскад 5, второй 10. Всё работает, НО есть одна бооольшая проблема - Наводки! Даже когда пьезодатчик просто к осциллографу подключаю, провод ловит что-то частотой около 80 кГц, амплитуда наводки около 5-10 мв, а у меня полезный сигнал в районе 10-20 мв! Соответственно, когда усиливаю это все получается неразбериха, где мой сигнал, где помеха.... Как от этого избавиться? Может провода от датчика плохие(коаксиал)? Они лежат уже не один десяток лет. Я понимаю, нужно как можно короче сделать провода от датчика к усилителю - но это не предоставляется возможным, минимум сантиметров 30! Кто что подскажет?

Может есть уже готовые проверенные схемы, просто я их не нашел? Есть мысль перейти от операционного усилителя к инструментальному, хоть синфазных помех небудет.....ну вообщем, жду ответов и предложений

[aen]

Самое простое, это ставить непосредственно возле пьезодатчика эмиттерный повторитель, или что то на ОУ с большим входным сопротивлением и маленьким выходным. Потом уже кабель и на усилитель с маленьким входным сопротивлением.
Если невозможно провести к датчику питание, то можно применить такую схему эмиттерного повторителя с фантомным питанием.



Если на общем проводе минус, то транзисторы поменять местами, а электролиты перевернуть.
Транзисторы лучше взять с высокой граничной частотой, хотя в Вашем случае пойдут даже КТ315 и КТ361.

А это на полевом транзисторе с фантомным питанием.



Кое что на популярном уровне про эмиттерные повторители можно здесь почитать.
http://padabum.com/d.php?id=7820
Если фантомное питание не нужно, то схемы стандартные и рисовать их здесь не имеет смысла.

Хотя предпочтительнее выбрать что то более современное на ОУ который конечно тоже поставить непосредственно возле датчика.
Если делать на ОУ, то тогда дополнительно можно будет его включить по дифференциальной схеме и дополнительно устранить еще и синфазную помеху, если конечно датчик у Вас не висит одним концом на общем проводе.

[Brigadir]

aen правильную мысль высказывает. Пьезо имеет очень большое сопротивление, оттого и большие наводки на соеденительном кабеле. Необходимо (обязательно) пьезодатчик подключить вплотную на затвор полевого транзистора в режиме повторителя. Почему полевого? Полевой транзистор имеет большое входное сопротивление и поэтому не ослабляет входной сигнал датчика.
Есть и ещё один способ эффективной борьбы с помехами: передача балансного(симметричного ) сигнала. Где наводки взаимно уничтожаются. Часто применяют для чувствительного микрофонного входа.

[DimonEkb]

Забыл добавить, нужно обязательное двухполярное питание. Щас вот думаю найти инструментальный усилитель, чтобы на входе стояли полевики...может что и получится. И высокое входное сопротивление будет и синфазной помехи не будет

[Brigadir]

Димон Вам надо ОУ, который может справиться с частотами свыше 200кГц. (не все ОУ тянут широкую полосу). А входную цепь датчика примените на полевом транзисторе, как предложил Котенок.

[As]

Если датчик должен работать от 5 герц - входное сопротивление усилителя должно быть порядка гигаома, иначе потребуется коррекция. Так что истоковый повторитель, расположенный в непосредственной близости от датчика - лучший вариант... Конструкцию (да и схему) можно подглядеть у конструкторов акустики, датчики ЭМОС обычно делаются по пьезо технологии, и работают от той же частоты, правда, верхняя граница редко бывает выше 200 герц...

[DimonEkb]

Предлагаете применять схему на полевом транзисторе в качестве буфера, а потом подавать сигнал на ОУ и его усиливать? А зачем так сложно? Сегодня весь день копаю эту тему...нашел ОУ AD823 Входное сопротивление 10 ТераОм !!! - Полевики на входе как никак). Полоса 16 МГц. Он сдвоеный...т.е. КУ можно распределить и уложусь в полосу с запасом по КУ. Завтра пойду....ой сегодня уже) покупать...будем пробовать. Если все будет хорошо, то можно в принципе этот ОУ использовать как буфер с КУ=2, а сигнал усиливать Инструментальным усилителем ina118, к примеру. Ладно, будем экспериментировать.

[As]

Усилитель нужно ставить в непосредственной близости от датчика, не больше нескольких сантиметров! Потребуются очень высокоомные резисторы (и как с ними будет работать ОУ - нужно смотреть...). Раз цепи высокоомные - нужна защита от влаги (герметизация) и тщательная электрическая экранировка... Ну, а в остальном - проблем нет.

[guu-sama]

Уважаемые радиопрофи,
помогите с решением такой задачи. На ударной трубе есть пьезодачтик, сигнал которого во всем диапазоне интенсивности ударной волны меняется от 100 до 500 мВ. Сам сигнал представляет собой скачок напряжения от 0 до определенной величины (100-500 мВ при нагрузке 50 МОм, измерял осциллографом) за время ~1мкс. Необходимо сделать схему такую, чтобы на выходе формировать TTL (+5В, длительность неважна) импульс с фронтом нарастания ~ 1 мкс и с минимальной задержкой (<1 мкс) относительно фронта сигнала пьезодатчика. TTL подается на нагрузку 50 Ом. Сигнал пьезодачтика строго положительный, один его вывод заземлен на установку.
Прошу предложить наименее сложное решение: питание до 9 В, однополярное.
Заранее спасибо!
В случае успешной реализации с меня фотография ударной волны




Тема дубль.
Сюда перенес.
aen

[mickbell]

На ударной трубе есть пьезодачтик, сигнал которого во всем диапазоне интенсивности ударной волны меняется от 100 до 500 мВ. Сам сигнал представляет собой скачок напряжения от 0 до определенной величины (100-500 мВ при нагрузке 50 МОм, измерял осциллографом) за время ~1мкс. Необходимо сделать схему такую, чтобы на выходе формировать TTL (+5В, длительность неважна) импульс с фронтом нарастания ~ 1 мкс и с минимальной задержкой (<1 мкс) относительно фронта сигнала пьезодатчика. TTL подается на нагрузку 50 Ом. Сигнал пьезодачтика строго положительный, один его вывод заземлен на установку.
Прошу предложить наименее сложное решение: питание до 9 В, однополярное.

Я бы начал с обычного компаратора. На один вход - сигнал с пьезика, на другой - с движка подстроечного потенциометра, который запитать стабилизированным напряжением порядка полвольта-вольт. Компаратор - для начала хоть LM339 - чтобы сам принцип опробовать, потом можно заменить на что-нибудь более подходящее.

[сэм]

Усилители для работы от пьезо смотрите в документации на приборы для измерения вибрации и удара (типа Брюль И Къер). Там своя специфика. Просто с большим коэффициентом не катит. кабель соединительный тоже толжен специальный, иначе любые шорохи по кабелю вызывает шумы

[mozgososik]

для уменьшения наводок следует использовать дифференциальный вход

[Virtue]

В мануале к ТЛ072 полоса пропускания нарисована 20-20000 Гц. Можно нижний предел уменьшить подбором кондера, но выше оно не даст. Явно на полевиках надо делать. Полоса пропускания инструментальных усилков тоже 20-20000 в среднем. Слышал есть спец усилители до 1МГц.

[Virtue]

Балансный кабель уменьшает наводки. Для согласования сопротивления можно использовать согласующий трансформатор, в куплю\продаме продали от атс, или в радиотелефонах панасоник стоит 2 шт, можно оттуда дернуть.

[guu-sama]

На ударной трубе есть пьезодачтик, сигнал которого во всем диапазоне интенсивности ударной волны меняется от 100 до 500 мВ. Сам сигнал представляет собой скачок напряжения от 0 до определенной величины (100-500 мВ при нагрузке 50 МОм, измерял осциллографом) за время ~1мкс. Необходимо сделать схему такую, чтобы на выходе формировать TTL (+5В, длительность неважна) импульс с фронтом нарастания ~ 1 мкс и с минимальной задержкой (<1 мкс) относительно фронта сигнала пьезодатчика. TTL подается на нагрузку 50 Ом. Сигнал пьезодачтика строго положительный, один его вывод заземлен на установку.
Прошу предложить наименее сложное решение: питание до 9 В, однополярное.

Я бы начал с обычного компаратора. На один вход - сигнал с пьезика, на другой - с движка подстроечного потенциометра, который запитать стабилизированным напряжением порядка полвольта-вольт. Компаратор - для начала хоть LM339 - чтобы сам принцип опробовать, потом можно заменить на что-нибудь более подходящее.

Спасибо, на компараторе получилось здорово. Нашел LM393, на один из входов подал 50 мВ с делителя. Правда, нагрузка в 50 Ом потребовала дополнительного MOSFET полевого транзистора (кажется, истоковый повторитель), поставил IRLML2030TRPBF. Транзистор этот весьма хорош, по моему опыту, дает 2-3 нс задержки.
Прикрепляю шлирен-фотографию фронта ударной волны (на фото -- вертикальная линия). Экспозиция 200 нс, число Маха ударной волны 1.3. Кольца -- от когерентности подсветки (подсветка импульсная, лазерный диод).
видео

[uno769]

Имеется укулеле(гавайская гитара). Обычное, акустическое. Хочу сделать электроакустическое. Самый популярный тип звукоснимателей для укулеле- пьезо "мост", который ставится под порожек. Такая вот штука:

Для него нужен какой-нибудь предусилитель. Есть много готовых вариантов, но для большинства из них нужно резать корпус, что меня не устраивает. И тут наткнулся я на Mi-Si trio- компактный предусилитель, питающийся от ионистора(заряжается минуту, дает играть 16 часов), плата припаяна к разъему под 6.5мм джек, да еще и при желании можно подключить модуль, контролирующий громкость\тон.
Вот он:


Он же, с модулем громкости\тона и зарядкой:


В общем, довольно неплохой вариант, только вот цена с доставкой выходит в 6 тысяч, что как-то слишком...
И так, известные особенности этой штуковины: заряжается она через стерео-кабель, т.е. трехпиновый джек, для аудио подключать можно только через моно джек(это указанно в инструкции), датчик-пьезо.
Хочу собрать что-то подобное самостоятельно, паять\разводить платки по схемам умею, а вот со схемотехникой у меня все совсем плохо, поэтому прошу вашей помощи со схемой :3 Только вот увы, не получается даже нормальных фото найти этой штуки- товар не очень массовый.
Фото задней стороны, например, нашел только в таком качестве:

images.jpeg

(5.08 КБ) 1474 скачивания

В общем, буду рад услышать любые предложения по схеме, или может даже кто сможет на скорую руку набросать схемку




Сюда перенес.
Почитайте тему с самого начала. Там есть схемы повторителей с фантомным питанием.
aen

[vem566]

Пьезоэлементу нужен скорее не усилитель, а согласователь. Обычный истоковый повторитель. Напряжение пьезоэлемента приличное, так что с усилителем в корпусе можно не заморачиваться. Погугли "истоковый повторитель" и выбери.

[uno769]

Многие говорят, что недостаточно громкости просто с пьезоэлементом. Погуглил про повторитель, если я правильно понял- он решает проблему с незвучащими верхами. Усиливает ли он звук, или нет? Спасибо.

[vem566]

Повторитель не усиливает по напряжению, но входное сопротивление полевика высокое, поэтому можно и усилитель на нем сделать.

[steeler]

Как сказано выше.согласовать высокоомный выход П\К Звукоснимателя с УНЧ.решает проблему с завалом по ВЧ и снижением усиления. Эмиттерный повторитель на биполярных транзисторах или истоковый на полевых.