Preamplificador de transductor piezoeléctrico y AGC/compresor

Para diseños de bajo ruido, es mejor mantener su amplificador de entrada con pocos o ningún ajuste. Para el análisis de ruido, puede modelar el hidrófono como un simple capacitor a bajas frecuencias (al menos 5 veces más bajas que la frecuencia resonante). Simplemente mida la capacitancia en un medidor de capacitancia. Por lo general, se evitan los potenciómetros de ajuste en los circuitos de bajo ruido, ya que el limpiaparabrisas puede causar problemas. LTspice es útil para realizar análisis de ruido, ya que los amplificadores operacionales que le interesan están en la biblioteca del simulador.

Amplificadores operacionales:
el AD743 es un amplificador operacional de entrada FET. Esto es deseable para los amplificadores de hidrófono ya que la corriente de ruido de entrada está en el rango de fA. En cuanto al ruido, este es uno de los mejores amplificadores operacionales de entrada FET.

El AD797 es una entrada bipolar, por lo que puede lograr un ruido de voltaje de entrada tan bajo que tiene una corriente de ruido de entrada en el rango pA. Según la impedancia de su hidrófono y la frecuencia más baja que necesite, la corriente de ruido pA suele ser mala. Si realmente necesita poco ruido, puede usar un seguidor JFET antes del opamp. Los seguidores de JFET inherentemente tienen ruido de bajo voltaje, pero tendrá una ganancia de apx -1dB.

Protección de entrada:
los amplificadores de hidrófono necesitan protección de entrada. Los hidrófonos cerámicos pueden acumular un alto voltaje de CC debido a los cambios térmicos. Cuando conecta el hidrófono a su amplificador, podría tener un par de cientos de voltios en la entrada del opamp. Además, si el hidrófono golpea algo sólido, puede producir voltajes bastante altos. El uso de un par de diodos con polarización inversa, tal vez de 1 V, resolverá este problema y seguirá manteniendo una capacitancia de entrada baja. Un par de diodos con polarización inversa tendrá una impedancia de alrededor de 3 Mohmios, así que asegúrese de que cumpla con sus requisitos de baja frecuencia.

Condensador de paso alto:
utilice un dieléctrico de condensador adecuado. X7R y otros dieléctricos Tipo II son como pequeños micrófonos. Recogerán el ruido mecánico. Si estás en un barco, esto puede ser problemático. Use plástico o dieléctrico NPO (COG).
Elija sabiamente su frecuencia de corte de paso alto. Si la frecuencia de corte es demasiado baja, obtendrá un ruido de aceleración (ruido de baja frecuencia causado por el movimiento del hidrófono) que puede dejar en blanco la entrada.

Utiliza dos baterías de 12V. ¿Podría usar solo uno y aún así poder dar voltajes + y -?

El AD743 funcionará con suministros tan bajos como +/- 5 voltios, así que intente usar un generador de riel medio como este: -

Todos los puntos de tierra en su circuito van al punto medio del riel. Elija un amplificador operacional que sea de bajo ruido.

La ganancia se establece con R2 y R3. ¿Podría reemplazarlos a ambos con un potenciómetro para tener una ganancia variable?

Reemplace R1 y R3 con un solo potenciómetro: la unión de R1 y R3 es donde va el limpiaparabrisas.

La frecuencia de paso alto se establece con R3 y C1. ¿Puedo reemplazar el R3 con un potenciómetro y agregar un interruptor para desactivar el filtro cuando no se necesita?

Simplemente elegiría un valor mayor para C1; después de todo, no es necesario que funcione a 0,000001 Hz, ¿verdad?

Tanto AD743 como AD797 se sugieren en el diagrama.

Lea las hojas de datos. Columpios y rotondas. Mire los gráficos de ruido en las hojas de datos. No tiene nada que ver con la distorsión.

¿Cómo agregaría AGC o un compresor?

Comenzaría justificando que algún proceso no lineal se justificó así, paso a usted.

Intercambie C1 con R3 y tendrá la resistencia de control de ganancia en "tierra". Debido a C1, el voltaje al que va R3 puede ser cualquier voltaje de CC silencioso.
R3 al suministro positivo estaría bien. Reemplace R3 con una resistencia controlada por voltaje, también conocida como N-JFET, y tendrá una ganancia controlada por voltaje. Algunas acciones de AGC se pueden realizar con un circuito simple que activa la compuerta
del JFET.
Busque cómo hacer un "doblador de voltaje" . Un condensador en la salida del duplicador se carga cuando hay una señal en la salida de los amplificadores operacionales. Una resistencia a través de él lo descarga cuando no hay señal.