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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Low noise amp mit JFET's - Linearität verbessern??


Autor: Tobi G. (toogool)
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Hallo Leute,

Ich bin dabei, für ein Projekt einen ultra low noise amp zu bauen. 
Dieser sollte deutlich unter den Opamp-Rauschwerten von 1 nV/rtHz 
liegen. Dabei habe ich schon zahlreiche Paper und Forenbeiträge 
durchforstet und auch schon mehrere kleine Schaltungen aufgebaut. Ich 
verwende rauscharme JFET's vom Typ 2SK170, 2SK369 oder IF3601. Diese 
werden ganz einfach in der Sourceschaltung mit Drain und Source 
Widerstand verwendet und geben ihre Ausgangsspannung an einen LT1028 
OpAmp im nicht-invertierenden Modus als zweite Verstärkerstufe weiter. 
Bisher konnte ich schon deutlich unter den Referenzwert von 1nV/rtHz 
gelangen und auch der Frequenzgang und die Bandbreite sind 
zufriedenstellend. Mein großes Problem nun ist allerdings die 
Linearität. Der THD bewegt sich meist bei Werten zwischen 0,2 und 3%. 
Mein Ziel, bzw. benötigen tue ich aber möglichst unter 0,1% Klirrfaktor. 
In Sachen Arbeitspunkteinstellung der Transistoren habe ich schon viele 
Werte ausprobiert, allerdings verwende ich meist Werte wie z.b. Uds = 8V 
, Ugs = -0,12V und Id = 6 mA beim Transistor 2SK170 zum Beispiel. Mit 
diesen Werten sollte eigentlich ein recht ordentlicher Arbeitspunkt 
eingestellt sein.
Meine prinzipielle Grundschaltung habe ich mal angehängt, die 
Transistoren habe ich "gematched", also auf gleiche Parameter hin 
selektiert. Das bringt auch schon etwas in Sachen Linearität, allerdings 
ist die 2. Harmonische immer noch sehr stark vertreten. Angehängt ist 
außerdem noch ein Beispielbild meiner Messungen der Harmonischen.
Die Versorgungsspannung beträgt 12V und das Eingangssignal 10 mVpeak bei 
10kHz.
Ich hoffe, dass mir jemand weiterhelfen kann, zum Beispiel über welche 
Tricks man die Linearität noch weiter verbessern könnte, möglichst 
natürlich mit der verwendeten Schaltung. Vielleicht ist ja auch mit der 
verwendeten Schaltung nicht mehr rausholbar?! Dagegen spricht 
allerdings, dass in einigen Papern mit derselben Schaltung Werte von 
0,02% erreicht wurden.

Schon mal vielen Dank für Antworten,

Grüße
Tobi

Autor: mhh (Gast)
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Kleineres Eingangssignal verwenden, oder Vorstufe in die Gegenkopplung 
einbeziehen.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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Autor: Tobi G. (toogool)
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Vielen Dank für die Antworten.

Ich werde mal einen Versuch starten, die JFET's in den Loop 
einzubeziehen. Simulier das Ganze mal über das Wochenende und stelle es 
hier mal wieder ein.

Gruß
Tobi

Autor: Jens G. (jensig)
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Dann mußt Du aber erstens die Rückkopplungs-R's auf höhere Verstärkung 
einstellen, und zweitens könnte generell die Stabilität bei sowas 
leiden. Aber die höher eingestellte Verstärkung sollte das einigermaßen 
wieder wettmachen. Sollte nur dann ein Problem werden, wenn der OPV 
bereits an der Stabi-Grenze war.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Tobi,
Linear Technology hat sieben OP´s die unter 1 nV/rtHz liegen.
http://parametric.linear.com/html/low_noise_amplif...

LT1028      0,85
LT1128      0,85
LT1115      0,9
LT6200      0,95
LT6200-10   0,95
LT6200-5    0,95
LT6201      0,95

Im Thietze/Schenk wird etwas zu Klirrfaktoren ausgesagt. Danach hängt 
der Klirrfaktor auch beim FET von der Amplitude ab. Bei einer 
Differenzstufe sieht er um einiges besser aus. Das Buch steht mir leider 
im Moment nicht zur Verfügung. Es ist dazu auch eine mathematische 
Funktion abgeleitet worden.

Nebenbei steigert eine Differenzstufe auch die Linearität.

Gruss Klaus.

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