šum nábojového zesilovače s bootstrap vazbou

Zpráva

#61 Příspěvek od **Cust** » 22 kvě 2023, 16:24

Cesta je asi: rychlý OZ, malá vstupní kapacit (součet všeho na vstupu) a malá zpětnovazební kapacita (parazitní kapacita 47 MΩ odporu by tuším byla akorát). Aby se muselo co nejmíň zesilovat druhým stupněm, kde zesiluju šumy v MHz. V prvním stupni přenáším šumy jen do úhlové frekvence 1/(Rfeedback * Cfeedback).

EDIT: to tu tady vychytáme...

#62 Příspěvek od **Cust** » 22 kvě 2023, 16:44

danhard mimo jiné píše:Je to tak schválně nadvakrát, protože si tak v integraci asi o 40dB odfiltruju vf šum zesilovače, integrátoru na konci pásma.

To jsem úplně nepochopil, jak to myslíš?

EDIT: jo už asi rozumím co jsi tím myslel...

danhard · #63 Příspěvek od **danhard** » 22 kvě 2023, 16:44

A kolik má být náboj toho měřeného pulzu a kolik má být na výstupu integrátoru ?

#64 Příspěvek od **Cust** » 22 kvě 2023, 16:48

Takové zadání nemám, musím se dostat co nejníže. Čím uvidím níž, tím to bude mít rozumnější využití. Jde o to vidět rentgeny ze slupek K popřípadě L jednotlivých atomů. Čím nížeji to bude, tím více prvků dokážu naměřit.

EDIT: pokud bude mít rentgen 500 eV, tak mi vygeneruje odhadem v SiC okolo 100 párů elektron-díra. To tímto nejspíš neuvidím, ani kdybych se po...
Pokud budu mít šum srtovnatelný s 1 keV rentgenem, tak bych při měření vyšších rentgenů měl zhruba ten 1 keV rozlišení, a to už by byl světový výsledek. To tuším za pokojové teploty ještě nikdo nedal.

#65 Příspěvek od **Cust** » 22 kvě 2023, 22:16

Tak jsem hledal ještě vhodné JFET a zjistil jsem zajímavé věci:
- LSK170 v SMD se dá opět koupit
- SMP4416/MMBF4416 vidím jako vhodného kandidáta na bootstrap - má výrazně nižší kapacitu

danhard · #66 Příspěvek od **danhard** » 23 kvě 2023, 10:26

Kapacity nejsou tak důležité. Důležitý je napěťový šum.
K 50pF diodě 10pF Cgs a 3pF Cgd je optimální.
Při zesílení jako emit. sledovač 0,95 to bude mít napěťové zesílení diody 20x
O to se zmenší nároky na rychlost a šum zesilovače.

Odezva na proud impulz 10ns 1,6nA, na diodě a vstupu, na výstupu.

Je vidět, že vstup je dostatečné rychlý, na diodě je to hned, naintegrovaný a zesílený pulz bootstrapem je na gate se zpožděním 10ns a pak to odmazává zesilovač asi 200ns, pulz je tam se zpožděním 50 ns.

Dvoustupňová integrace umožnila použít rychlý zesilovač s malou kapacitou kompenzace a tím i malou zátěž gate.

S 10pF diodou a BF256A je to trochu rychlejší, šumově nevím.

#67 Příspěvek od **Cust** » 23 kvě 2023, 11:31

Jojo, spíš přemýšlím, že když mi šum diody zamaskuje šum preampu (bude vyšší), tak bude výhodné raději stáhnout kapacitu vstupu, kterou vidí zpětná vazba OZ. To bude mít za následek nižší šumový gain obvodu. Ale toto úplně nedokážu odhadnout. Další problém bude u té SiC detekční diody, ta bude mít asi velmi nízkou kapacitu a bootstrap může být spíše ke škodě...

Ještě jsem se díval na BJT jako emitorového sledovače do bootstrapu.
Nejvhodnější je asi ten MPSA18 (viz publikace v odkazu od Ivana), ale ten má velký čip a je jen v poudře TO92. Dá se ale koupit i jako die, ale bondovačku nemám.

No, budu muset vyrobit alespoň dva různé preampy - jeden s bootstrapem, druhý s bipolárním OZ a s diskrétním JFET kaskodovaným vstupem.

danhard · #68 Příspěvek od **danhard** » 23 kvě 2023, 11:53

Ono je pěkný si tam předepsat kapacitu 0.3fF, ale to Ti bude kmitat

Vtip o rychlosti a šumu je právě v kompenzaci toho zesilovače.
Na rychlý detektory jsem používal CF300 při 10mA proudu, trochu žravý.
Ta 2SK879 Ti moc kaskádovat nebude, při její strmosti.
Na vejšce (před 45 lety) jsem udělal asákovi nizkošumovou kaskódu z BF256 a KF173, byl z toho nadšenej, hlavně protože jsem mu tam dal tu BF256 pašovanou ze západu

#69 Příspěvek od **Cust** » 23 kvě 2023, 12:27

Správně má být 0.3 pF!!!! OPRAVENO ve schématu!!!!
Ta feedback kapacita je tam teď jako parazitní kapacita R1, ale předpokládám, že tam něco zapojeného bude. Myslím, že když jsem podobnou aplikaci řešil před desíti lety, měl jsem tam 1 nF leptaný na tišťáku a chodilo to. (Mám pocit že s OZ MAX4475 a bootstrapem.)

OK, pohledám ještě JFET s rozumným napětím Ugs a vyšší strmostí.

#70 Příspěvek od **Cust** » 23 kvě 2023, 13:00

No, myslím, že si můžu dovolit jako Q2 použít taky 2SK2394. Strmost bude 5x vyšší.

#71 Příspěvek od **Cust** » 23 kvě 2023, 14:03

Mám jednu otázku: Jak spočítám kapacitu mezi drain Q2 a gate Q1? Na tom bude závislá stabilita celého obvodu... Odhaduju tak na 2 pF???

danhard · #72 Příspěvek od **danhard** » 23 kvě 2023, 14:47

To záleží na konstrukci.
Dual gate mosfety to mají kolem 100fF, záleží na pouzdru.
3SK293 je běžně k mání, BF982, nebo CF300 bych nějaký našel.
Ale s vf stabilitou si ještě užiješ

#73 Příspěvek od **Cust** » 23 kvě 2023, 15:10

Já tam snad pro sichr nachystám pájecí plošky na kondík.

Zpětnovazební kondík vychází, že by měl být menší než kapacita mezi praporkem Input a + vstupem OZ. Pokud nechám tedy zisk OZ na dvojce...

Edit: Nebude ta kapacita mezi input a + vstupem OZ jako v sérii kondíků Cdg Q1 (cca 2.9 pF) a kondíků Cds Q2? S tím, že Cds Q2 by bylo Cdg*(Av+1)/Av tedy Cds = 3.1 pF.
Pak by ta hledaná kapacita byla 1.5 pF. Pro větší zpětnovazební kapacitu než 1.5 pF bych musel zvýšit gain OZ, aby to bylo jakž takž stabilní...

#74 Příspěvek od **Cust** » 23 kvě 2023, 16:24

Tohle přece nemůže šumět?

danhard · #75 Příspěvek od **danhard** » 23 kvě 2023, 21:01

Protože nejsem fyzik, 100 párů elektron-díra vygeneruje jakej náboj ?
Po dopadu záření se to stane v ps, ale v tom detektoru se to musí dostat na ten výstupní drát a to nějou chvíli trvá a bude to mít nějaký náběh.
Jak to časově vypadá, když ten detektor dostane nějakou větší šlehu ?