Pre/Buffer ad OpAmp per il mio JIG

hola

ho intenzione di costruirmi un piccolo Pre (o Buffer) usando amplificatori operazionali (una questione di comodità)

questo pre/buffer dovrà essere inserito tra gli input della mia scheda audio e una generica tensione alternata da misurare (ovviamente con Visual Analyser , mai più senza ) e costituirà il cuore pulsante di un semplicissimo JIG (motivo per cui apro in questa sezione questo thread)

le caratteristiche salienti che questo prebuffer dovrà avere sono :
- elevata impedenza di ingresso (per "disturbare" la misura e il DUT il meno possibile)
- rapporto S/N più elevato possibile (per limitare il più possibile il peggioramento del SNR generale dello strumento "scheda audio+JIG", peggioramento inevitabile dato il nuovo stadio attivo sul percorso del segnale)

ho iniziato a fare qualche prova reale, con questa semplice configurazione :

(in queste prove non c'era alcuna Vin collegata)

variavo Rin, e osservavo il livello di rumore di fondo sullo spettro di Visual Analyser..

ahimè, rilevando un brutto (quanto ovvio) comportamento : aumentando Rin, aumenta anche il rumore di fondo
- fino a 25 Kohm l'aumento di rumore è pressochè impercettibile,
- rimane accettabile fino a circa 100Kohm (aumenta di pochi pochissimi dB)
- e poi deraglia miseramente con 1Mohm (minimo valore desiderato di Rin) ho un aumento di circa 20dB sullo spettro (da -120dB a -100dB) di circa 15dB sul livello complessivo (da circa -75dB a circa -60dB)
no buono

quindi ho valutato un'alternativa, altrettanto semplice :

- R1 >> R2 , in questo modo Vin vede un'impedenza sufficientemente elevata, mentre l'OpAmp all'ingresso "+" vede un'impedenza "all'indietro" sufficientemente bassa
- R3 e R4 creano l'amplificazione necessaria per recuperare l'attenuazione d'ingresso data da R1 e R2 (se si pone R1=R4 e R2=R3, esempio tipico scolastico , l'oggetto qui sopra nel complessivo ritorna a guadagnare 1, come il buffer semplice della prima figura)

a questo punto si avvicina l'OpAmp, e mi sussurra all'orecchio "Ti piacerebbe !!!"
faccio qualche prova, e rilevo un altro sgradevole quanto ovvio comportamento : il rumore di fondo viene amplificato dall'OpAmp!
percui
- se tengo R2 molto bassa, devo recuperare con una R4 molto alta : "catturo" poco rumore in ingresso, lo amplifico molto
- se tengo R2 molto alta, recupero con una R4 molto bassa : "catturo" molto rumore in ingresso, lo amplifico poco.
ho fatto 2 prove finali lasciando scollegata Vin, R1 rimaneva flottante e non l'ho montata, R3=1Kohm, nella prima prova R2=25Kohm R4=56Kohm, nella seconda prova R2=56Kohm R4=25Kohm (valori non casuali, che mi servono per raggiungere gli obiettivi preposti )
risultato delle prove : il peggioramento del rapporto S/N è pressochè identico, in entrambe le prove.

adesso scrivo qualche cosa senza senso perchè sono sicuro che,
in preda alla noia più mortale,
chiunque a questo punto abbia già chiuso questa pagina, da un bel pezzo

Morale della favola : con le prove fatte sinora, NON riesco ad ottenere una impedenza di ingresso sufficientemente elevata, senza deteriorare in modo sensibile il rapporto S/N della misura.
Riesco a dormirci sopra la notte, ma la mattina mi sveglio incarognito, aiutatemi
L'OpAmp dovrebbe già essere di quelli buoni, ho fatto dei confronti con un NE5532 (o 34 non ricordo) e il rumore introdotto a pari circuito dall'NE era sempre superiore a quello introdotto dall'LME .
L'alimentazione è perlomeno decente, coppia 7815/7915 filtrata sia in ingresso che in uscita, con assorbimento minimo garantito, è alimentata da 4 batterie in serie 12V/7Ah , l'OpAmp ha su entrambe le alimentazioni dei bypass ceramici da 100nF, vicinissimi ai pin di alimentazione.

Qualche consiglio (qualsiasi) su come migliorare questa faccenda?

una circuitazione di questo tipo :

http://it.wikipedia.org/wiki/Amplificatore_da_strumentazione
può essere migliorativa, rispetto alla mia situazione attuale? (cerco elevata Zin, ridotto rapporto S/N)

grazie a te che hai letto sin qui!
una riga sì e una riga no però,
lo so,
mica mi freghi a me

Non devi considerare tanto il rumore a vuoto ma con la sorgente collegata, è quella che abbassa l'impedenza del circuito di ingresso.

già.. la questione è che vorrei potermi permettere di mettere il naso anche in mezzo a impedenze medio-alte,
per esempio tra uno stado e l'altro del PreFet diciamo impedenza ignota, e sonda "no question"..

peraltro, in un'ipotesi che sulla carta mi alletta abbastanza,
R1 = 1Mohm - R2
R2 = 20-50K
R3 = 1K
R4 = 20-50K
(sonda da 1Mohm, ma l'OpAmp vede 20-50K)
il carico non carica

mi sa che è ammerica
stasera provo il wiki-circuito, speranza poca ma almeno non passo il tempo sui siti porno

Se vuoi certificare una impedenza di ingresso stabilita come si fa per le probe degli oscilloscopi è un altro paio di maniche.
Secondo me per uno scopo come quello di esempio è una paranoia, per alta che puo essere l'impedenza dello stadio del prefet sarà massimo qualche kOhm, se la resistenza di ingresso è 1MOhm o più non cambia molto la figura di rumore con la probe attaccata al circuito
Se mai va analizzata come cambia il CMRR in base allo schema adottato.
A proposito di impedenza di uscita, visto che anche a te piace giocare con lo Spice, dimmi che ne pensi sul mio metodo per stimarla in modo teorico:
Empiricamente, inserisco un generatore in serie al carico e rilevo la percentuale di questo presente sull'uscita dello stadio, rapportandola al carico stimo l'impedenza di uscita.

Fabio ha scritto:Se vuoi certificare una impedenza di ingresso stabilita come si fa per le probe degli oscilloscopi è un altro paio di maniche.

nu nu, solo averla alta "che basti"

Secondo me per uno scopo come quello di esempio è una paranoia, per alta che puo essere l'impedenza dello stadio del prefet sarà massimo qualche kOhm

mi sa d+, un fet assorbe poco poco sull'ingresso.. con una sonda improvvisata da 100K se ben ricordo alteravo parecchio sia il punto di lavoro che il funzionamento dinamico..

A proposito di impedenza di uscita, visto che anche a te piace giocare con lo Spice, dimmi che ne pensi sul mio metodo per stimarla in modo teorico:
Empiricamente, inserisco un generatore in serie al carico e rilevo la percentuale di questo presente sull'uscita dello stadio, rapportandola al carico stimo l'impedenza di uscita.

non è più facile con 2 simulazioni a vuoto e con carico, e calcolino rapido? che poi funziona anche dal vero..
la tua ipotesi la vedo più calzante sulla teoria pura, circuiti equivalenti in regime dinamico, non vorrei che in simulazione quel generatore alterasse il funzionamento del dispositivo...la butto lì eh

madqwerty ha scritto:mi sa d+, un fet assorbe poco poco sull'ingresso.. con una sonda improvvisata da 100K se ben ricordo alteravo parecchio sia il punto di lavoro che il funzionamento dinamico..

E infatti parlavamo di MOhm.

non è più facile con 2 simulazioni a vuoto e con carico, e calcolino rapido? che poi funziona anche dal vero..
la tua ipotesi la vedo più calzante sulla teoria pura, circuiti equivalenti in regime dinamico, non vorrei che in simulazione quel generatore alterasse il funzionamento del dispositivo...la butto lì eh

Rimane valida se meti anche un condensatore "ideale" di blocco altrimenti ti cambia il punto di lavoro, anche in questo caso variare il carico "dinamico" rispetto a quello previsto, cambia anche l'inclinazione della retta di carico, e quindi l'impedenza "dinamica"
Infondo poi il vantaggio di avere un impedenza bassa è quello di opporsi alle reiezioni dello stadio di uscita, simularle con un generatore non mi sembrava campato in aria.

Fabio ha scritto:

madqwerty ha scritto:mi sa d+, un fet assorbe poco poco sull'ingresso.. con una sonda improvvisata da 100K se ben ricordo alteravo parecchio sia il punto di lavoro che il funzionamento dinamico..

E infatti parlavamo di MOhm.

e Mohm sarà
per l'ingresso mi ispirerò molto a questa soluzione http://www.marzocchi.net/Olafsen/Hardware/Oscilloscopio

Rimane valida se meti anche un condensatore "ideale" di blocco

già, m'ero dimenticato che il quella prova il C di blocco non c'era..o meglio, mi fidavo di quello della scheda audio (avevo semplicimente messo una R in serie per fare il partitore) ma ho poi notato che la scheda audio ha una R verso massa anche dopo il C di disaccoppiamento..
anche il mio jig avrà questo C, e non disinseribile, visto che cmq la scheda audio blocca la continua.

Infondo poi il vantaggio di avere un impedenza bassa è quello di opporsi alle reiezioni dello stadio di uscita, simularle con un generatore non mi sembrava campato in aria.

ha senso la tua idea..l'hai provata, i conti ti tornano con l'altra soluzione?

UP mensile
è nato il mio jig robòdacciaio

il gabinet è un ex-switch per porta parallela, sgurato per bene

frontalino e posteriore sono stati serigrafati a laser
con un effeto finale che ricalca quello di un indelebile
ignorante q.b.


può funzionare come sonda di ingresso (pesantemente ispirata al link di cui sopra)
oppure come interfaccia ZRLC per il buon vecchio VA
http://www.sillanumsoft.org/Italiano/zrlc.htm
http://www.marucchi.it/ZRLC_web/INTERFACCIA_ZRLC_p.pdf
funge anche se l'uscita della scheda audio per usare ZRLC (una berlinguer UCA-202 ) mi pare un po' debole,
proverò con un bufferino..