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[参考译文] TINA/Spice:前置放大器电路,用于将0.1 微伏声音回波信号放大为特定频率的几伏

Guru**** 668880 points
Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, INA103, INA163, UAF42
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/767198/tina-spice-pre-amplifier-circuit-to-amplify-0-1-micro-volt-sound-echo-signal-into-few-volts-of-specific-frequency

主题中讨论的其他部件:TINA-TIINA103INA163UAF42

工具/软件:TINA-TI或Spice模型

您好,

我需要制作一个前置放大器电路,以接收来自大气的声音回声,该电路的范围为0.1 微伏至10微伏。 电流设计由一个变压器线圈组成,在开始时增加电压水平,然后使用通用有源滤波器和运算放大器进行放大和滤波。 您是否可以向我推荐任何能够在这些具有良好SNR的范围放大功能上运行的TI仪器?

此致  

Parag Chourey

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    Parag,您好!

    放大此类低电平微伏信号的困难在于放大器的固有噪声和进入电路的外部噪声。 您最好的选择可能是使用高性能,极低噪声的仪表放大器,如INA103或INA163,然后使用有源滤波器/增益级进行跟踪。 请注意,超低噪声仪表放大器的输入偏置电流比其他放大器高,但这是由于低噪声设计所致。

    您可以在此处找到INA103和INA163数据表:

    www.ti.com/.../ina103.pdf

    www.ti.com/.../ina163.pdf

    下面是另一个e2e讨论的链接,该讨论与您的应用程序类似:

    e2e.ti.com/.../29.3906万

    您必须采取预防措施,防止外部噪音进入并破坏您的非常低的信号水平。 您可能需要将电路封装在金属盒中,并通过电池供电。 必须使用屏蔽电缆。

    此致,Thomas
    精密放大器应用工程

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    您好,Parag,

    低噪声应用中的关键参数是源阻抗。 低源阻抗的超低噪声电路通常与高源阻抗的超低噪声电路完全不同。 对于低源阻抗,您将使用提供非常低的输入噪声电压的放大器,而输入噪声电流则不太受关注。 对于高源阻抗,另一方面,您将使用输入噪声电流非常低的放大器,而输入噪声电压可能会更高一些。

    变压器可帮助将源阻抗移至OPAMP具有最佳噪声的范围内。

    Kai
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    您好Thomas:

    感谢您的宝贵回复。 我会认真考虑您的所有指示,并对结果表示认可。  

    谨致问候,

    Parag

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    您好,Parag,

    您能详细介绍您的麦克风及其源阻抗吗?

    Kai
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    此外,请考虑从TI的TINA-TI下载免费的SPICE模拟器,网址为:

    http://www.ti.com/tool/tina-ti

    通过在TINA-TI中构建和模拟电路,在实际构建电路之前可以避免许多问题。 如果在TINA-TI中构建电路后出现问题,请随时将TINA-TI的原理图张贴在E2E论坛上,以获得进一步的帮助。

    我们假定这已解决您的问题。 如果您需要进一步提问,您可以发布新的“回复”,如果是不相关的问题,则可以开始发布新的帖子。


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    您好,先生,

    我使用同一个电声传感器(扬声器)进行传输和接收。 传感器的内部阻抗为16欧姆。 接收信号是一个问题点,其幅度非常小。  

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    您好,Parag,

    源阻抗为16R时,您应搜索"移动线圈前置放大器"。 这些具有最低噪音。

    16R是指由电阻器噪声导致的噪声电压密度SQRT (4 x k x T x R)= 520pV / SQRT (Hz)。 前置放大器的输入电压噪声密度不应高于此值。

    520pV / SQRT (Hz)对应的噪声电流密度为 520pV / SQRT (Hz)/ 16R = 32pA / SQRT (Hz)。 因此,您的前置放大器应具有不高于该值的输入电流噪声密度。

    您可以使用INA163。 此OPAMP的输入电压噪声密度为1nV/SQRT (Hz),输入噪声电流密度为0.8pA/SQRT (Hz)。 但从这些数据中你可以看到,它不是16R源阻抗的最佳选择。 它针对200R源阻抗进行了优化。 补救措施可以是借助1:3.5 音频变压器来改变16R源阻抗。 然后,INA163的阻抗为16R x 3.5^2 = 196R,并以其最佳噪声运行。

    据我所知,即使在今天,音频合成器仍能提供最低的噪音。 但一个好的音频转换器是昂贵的.

    另一个技巧是将多个INA163并行放置,如下所示:

    另一种方法是在输入端使用带并联离散晶体管的OPAMP来增强噪声性能。 此类电路可提供约300pV/SQRT (Hz)的输入噪声电压密度。

    Kai

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    您好,先生,

    感谢您提供此信息。 这对我真的很有帮助。 我想INA163会为我服务。 我正在按照您的建议寻找好的音频变压器,并将在稍后阶段使用UAF42传输放大信号的频段。 我会在我的赛道完成后为您提供最新的信息。 你的详细回答让我学到了很多东西,再次感谢你。
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    您好,Parag,

    如果要使用TINA-TI模拟电路,则应使用UAF42E模型,而不是UAF42模型。 另请参见此处:

    e2e.ti.com/.../76.7538万

    祝您好运! :-)

    Kai