Gibt es eine moderne diskrete Komponentenalternative zum JFET als Vorverstärker?

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Bitte beachten Sie dieses Schema einer Elektretmikrofonkapsel: Electret Mic Capsule Schematische Darstellung (Quelle: Wikipedia )

Während ich etwas Ähnliches für die Signalkonditionierung eines 20kVpp, 3k Impedanzausgangs von einem Piezo-Bender in Betracht zog, stellte ich fest, dass diskrete JFETs anscheinend an Verfügbarkeit und Beliebtheit verloren und im Preis gestiegen sind.

Dies führt zu dem Verdacht, dass eine andere diskrete Komponente, die mit bipolaren Signalen mit niedriger Signalspannung und hoher Impedanz arbeitet, den JFET für solche Zwecke ersetzt hat, bei denen mehr als eine einzelne diskrete Komponente übertrieben wäre. Ein MOSFET würde eine Vorspannung über V gs (th) hinaus erfordern , das ist mein Fallback.

Frage:

  • Was ist die moderne diskrete Alternative zum billigen und allgegenwärtigen JFET?

Ich habe den N-Kanal- Nullschwellen -MOSFET ALD110900 in Betracht gezogen , aber er ist nicht billig, nicht allgegenwärtig und unterstützt keine Gate-Spannung, die unter die Quelle fällt.


Nachtrag :

Die Anziehungskraft des JFET in Anwendungen wie dem oben genannten Elektretmikrofon besteht darin, dass es sich um ein 3-poliges Gerät handelt, kein geregeltes Vcc erforderlich ist, ein Eingangssignal mit Nullvorspannung eingespeist wird, der Eingang den Strom moduliert, den Widerstand reguliert und alles funktioniert!

Bei integrierten Schaltkreisen wie Operationsverstärkern geht diese einfache Implementierung verloren.


Kontext:

Bitte beachten Sie, dass der folgende Kontext nicht die Frage ist, sondern nur angibt, wo der Denkprozess begonnen hat.

Ein bloßer piezoelektrischer Sensor mit hoher Impedanz (3 kOhm) (Piezo-Bender) befindet sich in einem hermetisch abgedichteten Unterwasser-Hydrophon am entfernten Ende eines 5 bis 15 Meter langen einadrigen abgeschirmten Kabels. Das Spitze-Spitze-Signal von 20 mV bis 70 mV wird entlang der Leitung überflutet, da der Standort extrem EMI-reich ist (industrielle Umgebung). Am Bedienerseite befindet sich ein batteriebetriebenes Handmessgerät, das bei Bedarf am Sensorkabel angebracht wird. Das Signal muss auf irgendeine Weise verstärkt werden, damit es wieder zum Handgerät zurückkehrt.

Bei Bedarf können am Sensorende einige minimale Schaltkreise hinzugefügt werden, und die Handheld-Endschaltungen können nach Bedarf geändert werden. Änderungen an Gehäusen oder Kabeln sind nicht möglich. Das Volumen beträgt 10 bis 20 Einheiten, daher ist eine 1-ku-Bestellung für Teile keine Option.

Einschränkungen:

  • Keine Option zum Hinzufügen eines Stromversorgungskabels zum Sensorgehäuse.
  • Begrenzte Leistung: 4xAA batteriebetriebenes Auslesegerät.
  • Sensorgehäuse zu klein für AA-Zellen oder viele Schaltkreise.
  • Das Sensorgehäuse kann nicht mehr als einmal im Jahr oder so zum Batteriewechsel usw. abgerufen werden.
Anindo Ghosh
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Was ist die Schwelle für "billig"? JFETs auf Digikey für 50 Cent pro Pop. Ich konnte sehen, dass dies ein Problem bei hohen Stückzahlen ist, aber bei einer Auflage von 10 bis 20 Einheiten?
Dext0rb
@ dext0rb Das ist nicht wirklich die Frage - Die Frage ist, wenn, wie es scheint, JFETs weniger populär werden, was verwenden die Leute heutzutage für Anwendungen wie das gezeigte Schema? Zu Ihrem Kommentar: 10-20 Einheiten jetzt, aber die Produktionskosten werden später ein Faktor, wenn das Konzept fliegt. Zielpreise: Unter 25 Cent für Singles, 10 Cent für 1ku und geringe Verfügbarkeit auf kostenlosen Versandseiten (eBay, dx.com usw.) für einen Teil, der 20-mA-IDs ausführen kann. Digikey ist für kleine Bestellungen nach Indien vom Tisch, nur für die Mindestversandkosten von 40 USD.
Anindo Ghosh

Antworten:

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Wir haben von JFETs auf NFETs im Depletion-Modus wie BSS169 umgestellt.

bjkopp
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Umwerfend! Das ist eine der Optionen, die ich geprüft habe. Gibt es spezielle Einschränkungen oder Unterschiede in der Verfügbarkeit / Leistung, die Sie teilen können? +1.
Anindo Ghosh
Nicht zu viel, um sich dessen bewusst zu sein - in Bezug auf die Leistung überschneiden sie sich ziemlich stark. Unsere Anwendung wurde ursprünglich für einen JFET spezifiziert, aber für die spezifischen Parameter, die wir benötigen (low Rds_on, low Vgs), ist es jetzt einfacher, einen Depletion-NFET zu finden.
Bjkopp
Um klar zu sein, bezieht sich dies auf einen N-Kanal-MOSFET im Verarmungsmodus, richtig?
Kaz
@bjkopp Wie vergleichen sie sich in Bezug auf Lärm?
Kaz
@bjkopp Wie vergleichen sie sich auch mit der JFET-Funktion "Vgs 0 Volt = Ids 12 mA" (z. B. für einen bestimmten JFET), die eine Strommodulation ohne zusätzliche Vorspannung oder Komponenten ermöglicht?
Anindo Ghosh
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Da ich lese, dass sich das Kabel nicht ändern kann, muss ich meine Antwort ändern. Könnte sein : -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Schöne am JFET ist, dass es einfach ist. Die potenzielle Schönheit dieser Schaltung besteht darin, dass sie eine bessere Leistung erbringen sollte. Letztendlich hängt die Verstärkung von 1k in der Handheld-Ausrüstung ab. Wenn dies jedoch eine Stromquelle ist (möglicherweise ein JFET!), Kann die Verstärkung viel höher als 6,66 sein. Ich glaube, da dieser Verstärker weniger gesättigt ist als der JFET-Verstärker, wird es auch mehr Verstärkung geben.

Um es einfacher und dem JFET-Betrieb ähnlicher zu machen, kann der 150R-Widerstand kurzgeschlossen werden und möglicherweise die 10uF loswerden und die 10k kurzschließen. Diese beiden letzten Komponenten verhindern eine Wechselstromrückkopplung zur Schaltung und sollten die Eingangsimpedanz bei 100 k halten, aber ein Betrieb ohne sie kann auch funktionieren.

Andy aka
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Opamps und Instrumentenverstärker allgemein.

Für diese Anwendung würde ich empfehlen, einen Instrumentenverstärker auf der Empfangsseite des Kabels zu verwenden. Dadurch werden die meisten Gleichtaktstörungen, die Sie im Kabel wahrnehmen, ausgeglichen und die Ausgabe wird viel sauberer. Wenn immer noch zu viel Rauschen auftritt, müssen Sie auch vor dem Kabel verstärken.

Wenn es immer noch zu viel Rauschen gibt, müssen Sie wahrscheinlich an der Quelle in Differenzsignalisierung konvertieren und auf der Empfangsseite wieder in Single-Ended konvertieren.

Marko
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Marko, also anstelle von " einer anderen diskreten Komponente, die ... den JFET für solche Zwecke ersetzt hat ", ist die einzige moderne Alternative ein integriertes Gerät oder mehrere? Der Fokus meiner Frage liegt auf diesem schwer fassbaren diskreten Teil, einer JFET-Alternative. Die angegebene spezifische Anwendung dient nur dem Kontext, aus dem meine Frage hervorgegangen ist.
Anindo Ghosh
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JFETs sind nicht so schwer zu finden ... sie werden in großen Mengen über direkte Kanäle billiger sein, aber die Elektretmikrofonanwendung sollte sie noch einige Jahre billig halten, bis MEMS übernimmt.

Cristobol Polychronopolis
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