sensor de alta impedancia de salida con salida de voltaje

Tengo que diseñar una etapa de entrada para el acondicionamiento de una señal de voltaje proveniente de un sensor de alta impedancia de salida. La impedancia de salida del sensor es de 100k y la amplitud de la señal de voltaje es de 0-5mV. La frecuencia de la señal está entre 50-150 kHz. Me gustaría minimizar el amplificador operacional utilizado en el circuito. En términos de "bloques de circuito", ¿qué arquitectura sugiere?

Estaba pensando en usar un búfer de voltaje para la etapa de entrada, para tener una baja impedancia en la salida del búfer y luego amplificar la señal con un amplificador operacional no inversor.

¿Es una buena idea?

Si tuviera que usar un amplificador operacional con un producto de ancho de banda de pequeña ganancia, ¿hay alguna manera de compensar externamente el polo dominante del amplificador operacional y aumentar el producto GBW?

¡Gracias por tu ayuda!

Un enlace al sensor debería aclarar esto.
Espero que pueda colocar el búfer/amplificador en el sensor, no de forma remota. Una conexión lejana degradará su respuesta de alta frecuencia. Busque amplificadores operacionales que no sean estables en ganancia unitaria (no hay muchos disponibles); estos tienden a tener GBW extendido, pero pueden tender a oscilar en algunos circuitos.
Bueno, no es una pregunta práctica. Viene de un ejercicio que tengo que resolver. El ejercicio establece que el amplificador operacional que tengo es ideal, por lo tanto, con una impedancia de entrada infinita. Esto resuelve el problema de "hacer coincidir" la impedancia de la fuente con la impedancia de entrada del amplificador. Ahora solo me pregunto por qué me dieron la especificación Rs = 100kOhm, es inútil con el opamp ideal.
La situación de diseño que plantea es muy similar a un circuito de preamplificador de micrófono de capacitancia. Los ingenieros profesionales de audio y electrónica estarían familiarizados con este tipo de circuito. Su única diferencia es que la respuesta de frecuencia debe ser más alta y no necesita una polarización de CC en el sensor. Puede echar un vistazo a los esquemas de micrófonos de "condensador" y "tubo" de diseños famosos de Neumann, Schoeps, Telefunken, Sony, AKG, Sony, Sennheiser, todos disponibles en algún lugar de la web.

Respuestas (2)

No hay razón para usar un amplificador operacional solo para almacenar en búfer la entrada; use una configuración no inversora, por ejemplo, con un amplificador operacional de entrada JFET.

Si desea usar amplificadores operacionales de bajo GBW, puede usar más etapas con menos ganancia cada una.

El gran problema puede ser que una capacitancia de entrada de solo 10pF tendrá una impedancia de unos 100K a 150kHz, asumiendo una onda sinusoidal (peor si hay armónicos). Existen técnicas para bajar mucho por debajo del pF utilizando partes discretas y arranque.

Minimizar el costo del amplificador puede no ser lo ideal, ya que los amplificadores operacionales baratos y rápidos tienden a necesitar suministros duales. Observar el problema a nivel de sistema puede generar una solución más óptima, pero por poco dinero, considere los amplificadores JFET Jellybean.

El problema en mi opinión es exactamente el que usted señaló. ¿Por qué no me ayuda el uso de un buffer de voltaje? Con un búfer, tendría una impedancia de fuente baja y podría usar una etapa no inversora sin preocuparme por la impedancia.
No veo por qué no le pediría al búfer que proporcione ganancia, si es capaz de ganar voltaje. Si está postulando un extremo frontal de parte discreta, entonces podría tener sentido, pero no lo indicó.

Tu idea está bien. Una cosa a considerar es que la primera etapa después de un sensor suele ser la más crítica para el rendimiento del ruido. El búfer agregará ruido pero no aumentará el nivel de la señal. Así que aquí hay una alternativa. Considere que su sensor es una fuente de 50 nA con una resistencia de 100 K. Suponiendo que no tiene un componente de CC, podría colocarse directamente en la unión de suma de un amplificador operacional jfet inversor de bajo ruido, como un OPA827. El uso de una resistencia de retroalimentación de 1Meg le daría una ganancia de 10. Esto significa que la primera etapa obtiene una impedancia de salida más baja con algo de ganancia. Si no le gustan las resistencias de retroalimentación de 1 Mega, a quién le gustaría, puede reemplazar la resistencia de retroalimentación con una T para obtener valores deseables de movimiento. Puede ver cómo se hace esto buscando comentarios opamp T. Sin saber a qué nivel está tratando de llegar y el impacto del rendimiento del ruido, no puedo

Gracias. Como dije en un comentario, la pregunta que hice es de un ejercicio, donde tengo que usar opamp ideal. Pero estaba interesado incluso en un caso práctico, donde los amplificadores operacionales no son ideales. Con un opamp ideal, no tengo el problema de la impedancia, pero no sé por qué me dieron los datos de Rs = 100k ohm. La solución T es muy interesante por cierto.
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