Симулятор LTspice IV

[bordodynov]

У меня накопилось уже много десятков симуляций и кое-где в старых ещё осталась эта отрыжка с запятой, но данном конкретном случае это не имеет значения.


В данном случае этот вариант не интересует. Я рассматриваю случай суммирования сигналов от двух одинаковых сенсоров (считаем, что сигналы от сенсоров синфазны и совешенно одинаковы), работающих каждый на свой преамп на одинаковых ПТ с одинаковой крутизной.
- правильно. Но уровень сигнала на выходе будет 2К - т.е. +6 дБ, а уровень некоррелированных шумов будет +3 дБ - т.е налицо выигыш соотношения с/ш на 3 дБ.

Нет. Рассмотрите случай нулевого сигнала на одном из каналов. Тогда на выходе будет сигнал только одного канала, а шумы обоих - +3 дБ. Т.е. соотношение сигнал шум хуже на 3 дБ. А для 100 каналов шум увеличится в 10 раз. Добавление не нулевого сигнала не уменьшит шум.
А зачем вам заморачиваться с этим. Вы же можете вывести V(inoise). Зачем вы примешиваете отношение сигнал шум если есть абсолютный выходной шум. Как вы будете считать выходной шум. Допустим вы имеете два источника сигнала разных частот. Сложатся мощности (будет удвоение), а RMS напряжения будет на 3 дБ больше (как и шумы). Ни какого выигрыша не будет. А если на одном канале сигнал вдруг пропадёт, то выходной сигнал (RMS) тоже уменьшится на 3 дБ, а шум останется. Поэтому я считаю, что важен приведённый шум к входу (или выходу), а не рекламный коэффициент сигнал-шум. Это только запутывает.

[letter]

Никакой путаницы. Увеличение числа сенсоров - единственный способ дальнейшего улучшения динамического диапазона, если одиночный вх. каскад с точки зрения минимализации шумов поставлен в идеальные (оптимальные) условия. Динамический диапазон - т.е. соотношение с/ш и есть критерий качества прибора (разумеется при приемлемой линейности).

Рассмотрите случай нулевого сигнала на одном из каналов

- не вижу смысла, т.к. априори имеется в виду, что сенсоры одинаковые, сигналы от них синфазные и равные по амплитуде. Конечно заманчиво поставить штук 10 сенсоров, тогда и выигрыш с/ш будет 10 дБ, но это выльется в очень сложную технологически, громоздкую и дорогую конструкцию. Питать её пришлось бы от отдельного БП, что не входит в мои нынешние планы.

[bordodynov]

Никакой путаницы. Увеличение числа сенсоров - единственный способ дальнейшего улучшения динамического диапазона, если одиночный вх. каскад с точки зрения минимализации шумов поставлен в идеальные (оптимальные) условия. Динамический диапазон - т.е. соотношение с/ш и есть критерий качества прибора (разумеется при приемлемой линейности).
- не вижу смысла, т.к. априори имеется в виду, что сенсоры одинаковые, сигналы от них синфазные и равные по амплитуде. Конечно заманчиво поставить штук 10 сенсоров, тогда и выигрыш с/ш будет 10 дБ, но это выльется в очень сложную технологически, громоздкую и дорогую конструкцию. Питать её пришлось бы от отдельного БП, что не входит в мои нынешние планы.

Я думал, что у вас разные источники сигнала, а если звук одинаков, то я согласен - будет улучшение сигнал шум.

[letter]

Очередные непонятки с моделями : есть довольно ходовой малошумящий ПТ 2SK208, скачал его даташит, хотел просимить, но в Ваших либах есть только J2SK208 - просимил его в своей тестовой "оптимальной" схеме. Что-то сильно непопадает симуляция с даташитом для 2SK208 : в нём 0,5 нВ/ 100 Гц, а симулятор показал его совсем не малошумящим :

[bordodynov]

: в нём 0,5 нВ/ 100 Гц

Откуда вы вы взяли эту величину. У этого транзистора малая крутизна (2.5mS=1/400 Ом) это 2.5 нВ/sqrt(Гц). Также параметры транзистора имеет большой разброс. Я дал новую схему которая сама выбирает смещение затвора транзистора для получения заданного напряжения на стоке. Вторая схема вычисляет коэффициент шума в дБ при разных сопротивлениях источника сигнала на частоте 120 Гц. Получилось существенно меньше 0.5 дБ при 100 кОм. В худшем случае крутизна может быть 1.2mS даже при нулевом смещении. Поэтому это вполне неплохая модель. Если у вас есть конкретный транзистор, то вы можете найти для него напряжение отсечки и начальный ток, а из них найти spice параметры.
Pspice не допускал в начале названия модели цифр и добавляли к именам модели букву J.

[letter]

Да, у него действительно шум дан в дБ, а не нВ : 0.5дБ/120Гц - это я я в очень мелком масштабе смотрел

У этого транзистора малая крутизна (2.5mS=1/400 Ом) это 2.5 нВ/sqrt(Гц).

- а как вы вычисляете крутизну - по графикам ? (её ведь не приводят в таблице) и как Вы пересчитываете крутизну в нВ на какой-либо частоте ?

Живого транзистора у меня нет, но судя по Вашему левому графику, он в 3 раза хуже, чем тот-же LSK170 и возникает вопрос в воздух - почему же его применяют, как вх. транзистор такие микрофонные бренды, как AKG и прочие.

[bordodynov]

Да, у него действительно шум дан в дБ, а не нВ : 0.5дБ/120Гц - это я я в очень мелком масштабе смотрел
- а как вы вычисляете крутизну - по графикам ? (её ведь не приводят в таблице) и как Вы пересчитываете крутизну в нВ на какой-либо частоте ?

Живого транзистора у меня нет, но судя по Вашему левому графику, он в 3 раза хуже, чем тот-же LSK170 и возникает вопрос в воздух - почему же его применяют, как вх. транзистор такие микрофонные бренды, как AKG и прочие.

LSK170 имеет крутизну 20mS. Это обратная величина 50 Ом. Белый шум (плотность - напряжение на корень из Герца) вычисляется по формуле Vn=sqrt(4*K*T*R). При крутизне 1mS (это 1/1kOhm) используя приведенную формулу получим 4 нВ/Гц^0.5. 100 кОм - 40 нВ/Гц^0.5. Это белый шум. Общий шум больше, т.к. добавляется фликкер шум. Т.е. шум больше подсчитанного белого шума. Усиление каскада Gain=S*RLoad. Во время шумового анализа можно вывести на график усиление. S=Gain/RLoad.
А по поводу применимости. Не всем нужны ультро-малошумящие усилители на дорогущих транзисторах.
Белый шум не зависит от частоты (во всяком случае до терагерц).
Если у вас сопротивление источника сигнала больше мегаома, то нет необходимости в транзисторах с высокой крутизной. Шумы транзистора внесут мизерный вклад в общие шумы. Основной вклад в шумы будет внесено сопротивлением источника сигнала. В вашей схеме с конденсаторным источником сигнала это не так.
Я в схеме, считающей децибелы шума рассчитывал значение 4KT.

[letter]

Буквари утверждают, что параллельное включение нескольких ПТ снижает шумы пропорционально их количеству. Если в дБ - то в корень из N.
Попробовал проверить это на симуляторе, но что-то LTSpice мне этого не подтверждает. Может что-то не так делаю ?

[bordodynov]

Учебники лукавят. Выигрыш по шумам в корень из количества параллельных транзисторов если ток каждого транзистора будет как у усилителя с одним транзистором. В вашей же схеме вы ток на каждый транзистор уменьшили. Поэтому выигрыш по шумам незначительный. Ко всему при меньших токах, как я писал ранее, зависимость тока от напряжения на затворе из квадратичной вырождается в экспоненциальную. Т.е. расчёт даёт слишком оптимистические результаты при малых токах транзистора. Ко всему прочему растёт суммарная утечка затворов.
Я показал способ как параллелить транзисторы.

[letter]

Я показал способ как параллелить транзисторы

- извините - не вижу.

По поводу токов : про тот-же ток для каждого ПТ я не подумал - понадеялся на то, что шум имеет слабую зависимость от тока.
При том-же токе через каждый транзистор, что и в случае с одним, - действительно общий общий шум снижается на 3 дБ. Вопрос только в том, что разброс отсечки у ПТ такой, что токи могут распределиться как попало, а подбирать четвёрки - это надо гору транзисторов.