Çıktıdan önce doğrusal regülatör koyarsam, herhangi bir anahtarlama PSU'sunun sesi azaltılabilir mi?

Bir arkadaşım çıktıdan önce doğrusal regülatör koyarsam herhangi bir PSU’nun sesini değiştirebileceğimi söyledi. Bu doğru mu?

Örneğin, bir amplifikatör için bir + -12 V op-amp güç sağlamak istersem, gürültülü bir 15 V çıkışlı ve daha sonra SMPS çıkışından bir LM7812 beslemeli bir anahtarlamalı güç kaynağı (SMPS) kullanabilirim. ve bir LM7912 .

LM7812 ve LM7912’den gelen çıktılar şimdi girdilerine kıyasla çok düşük gürültüye sahip olacak mı?

Bu doğruysa, bu şaşırtıcı, artık bir transformatör kullanmaya gerek olmadığından.

A ve B sınıfı amplifikatörler için transformatör kullanan ağır bir PSU'nun artık gerekli olmadığı doğru mu?

Evet, bir SMPS'den sonra (anahtarlamalı güç kaynağı) lineer bir regülatör eklemenin gürültüyü azaltacağı doğrudur, ancak yine de dikkat gereklidir. Sonuçlar çok iyi olabilir, ancak bir elektrikle çalışan trafo artı doğrusal regülatör kullanılmış gibi sonuç o kadar iyi olmayabilir .

Fairchild'in ortak bir LM7805 5V regülatörünü düşünün . Bunun minimum 62 dB'lik bir "dalgalanma reddi" özelliği vardır. "Dalgalanma" giriş gürültüsüdür, ancak genellikle düzeltilmiş ve düzleştirilmiş şebeke girişinden iki kez şebeke frekansı değişimleri ile ilgilidir. Bu, 10 ^ (dB_noise_rejection / 20) = 10 ^ 3.1 ~ = 1250: 1 gürültüsündeki bir azalmadır. Yani, girişte 1 Volt "dalgalanma" olsaydı, çıktıda 1 mV'ye düşürülür. Bununla birlikte, bu, 120 Hz'de = ABD şebeke frekansının iki katı olarak belirtilmiştir ve daha yüksek frekanslarda gürültü azaltma için spesifikasyon veya grafik verilmemiştir.

NatSemi'den fonksiyonel olarak aynı olan LM340 5V regülatörü 120 Hz'de biraz daha iyi bir spesifikasyona (minimum 68 dB, tipik 80 dB = 2500: 1 ila 10,000: 1) sahiptir.
Ancak, NatSemi ayrıca daha yüksek frekanslarda tipik bir performans grafiği sunar (sayfa 8'in sol alt köşesinde).

.

5V çıkış dalgalanma reddinin 100 kHz'de (= 250: 1) 48dB'ye düştüğü görülebilir . Ayrıca on yılda yaklaşık 12 dB'de yaklaşık lineer olarak düştüğü de görülebilir (10 kHz'de 60 dB, 100 kHz'de 48 dB). Bunu 1 MHz'e ekstrapolasyon yapmak, 1 Mhz'de 36 dB gürültü reddi verir (~ = 60: 1 gürültü azaltma. ) daha da kötü olmayın.

Çoğu (ancak tümü değil) smp sarf malzemeleri 100 kHz ila 1 MHz aralığında çalıştığından, temel gürültü frekansları için 100-1000 kHz aralığında gürültü reddinin 50: 1 ila 250: 1 arasında olacağı tahmin edilebilir. Bununla birlikte, smp'ler çoğu zaman çok daha yüksek olan temel anahtarlama frekanslarından başka bir verime sahip olacaktır. Transformatörlerde kaçak endüktans nedeniyle anahtarlama kenarlarında meydana gelebilecek çok ince hızlı yükselen ani düşüşler, düşük frekanslı gürültüden daha az azaltılacaktır.

Tek başına bir smps kullanıyor olsaydınız, genellikle bir tür çıktı filtrelemesi sağlamayı beklerdiniz ve doğrusal bir "post regülatörü ile pasif LC filtreleri kullanmak performansına katkıda bulunur.

LM340'tan daha iyi ve daha kötü dalgalanma reddi ile doğrusal regülatörlere sahip olabilirsiniz - ve yukarıdakiler size fonksiyonel olarak özdeş iki IC'nin biraz farklı özelliklere sahip olabileceğini göstermektedir.

Smp'lerden gelen gürültülerin giderilmesi, iyi bir tasarımla büyük ölçüde yardımcı olacaktır. Subjct, burada belirtmekten daha fazlasını yapmaktan daha karmaşık, ancak internette bu konuda çok iyi şeyler var (ve geçmişte yığın değişimi cevaplarında). Faktörler arasında toprak düzlemlerinin uygun kullanımı, ayırma, akım döngülerindeki alanı küçültme, akım geri dönüş yollarını kırmama, yüksek akım akış yollarını belirleme ve onları devrenin gürültüye duyarlı parçalarından (ve çok daha fazlası) uzak ve uzak tutma yer alır.

Öyleyse - evet, lineer bir regülatör , smps çıkış gürültüsünü azaltmaya yardımcı olabilir ve ses amplifikatörlerini doğrudan bu şekilde çalıştırmanıza izin verecek kadar iyi olabilir (ve birçok tasarım bunu yapabilir) ancak lineer bir regülatör, "sihirli bir mermi" değildir. Bu uygulama ve iyi tasarım hala hayati öneme sahiptir.

Doğrusal bir düzenleyici, düzenleyebileceği sınırlı bir bant genişliğine sahiptir. Yüksek frekanslar geçer. Bir regülatörün, dalgalanma reddinde frekansları ne kadar azalttığı bulunur. Bir LM317 veri sayfasına bakın ve frekans reddetme oranının grafiklerini frekansa karşı arayın:

Yük akımına, giriş ve çıkış voltajlarına bağlıdır ve görünüşe göre Ayar pimine kondansatör taktıysanız da görünür. Üstelik hızla frekansta düşer. Çoğu özellik düşük frekansta yapılır, bu nedenle bir transformatörden sonra mükemmel çalışır (100 Hz veya 120 Hz dalgalanma olması muhtemeldir).

Bu günlerin tipik bir SMPS'sini alırsanız, birkaç yüz kHz'te değişebilir. Görünüşe göre ayar piminde 10 uF kapasitörlü bir LM317 sadece 100 kHz'de 40 dB'yi ve 1 MHz'de 20 dB'yi yönetmektedir. Bir 1 MHz 1 V _pp dalgalanma hala 0.1 V _pp dalgalanma olarak geçecektir . Daha yüksek frekanslarda, sadece daha kötüleşir ve amplifikasyon veya sönümleme olmayan 0 dB'ye düşer.

Bu ucuz bir LM317 regülatörüdür, piyasada daha iyi olanlar vardır. LDO'lar tipik olarak biraz daha az kararlı olmaları nedeniyle dalgalanma reddi konusunda iyi değildir.

Alternatif olarak, yüksek frekanslı maddeleri ıslatmak için bir LC filtresi kullanabilirsiniz. Bununla birlikte, bir LC filtresinin, onlarca kez belirli bir frekansı azaltabilecek bir rezonans frekansına sahip olduğuna dikkat edin!

(Regülatörünüz salınmıyorsa) doğrusal bir regülatörün gürültüyü arttıracağını göremiyorum. Elbette, her zaman geniş spektrumlu gürültü (sıcaklık gürültüsü, titreşimsiz gürültü, vb.) Ekleyecektir, ancak transistörler, dirençler, opamplar, diyotlar vb.

Ancak, ses hakkında konuştuğunuz için bu özel duruma eklemek isterim:

• Bir op-amp de kendi PSRR'sine (güç kaynağı reddetme oranı) sahiptir. Bazı bileşenler bu şekil için grafiklere sahip değildir, ancak bu, lineer regülatörünüze de eklenir. Bir AD8622 hassas op-amp, 100 kHz'de yaklaşık 20 dB - 40 dB sönümlemeye sahiptir. (Pozitif sarf malzemeleri tipik olarak negatif sarf malzemelerinden daha iyi sönümlenir).
• Bir SMPS 400 kHz'in üzerine çıkarsa, sese dikkat eder misiniz?

Hans'ın dediği gibi, bir lineer regülatör bir HPS gürültüsünü bir SMPS'den durdurmaz. Sen olabilir kapasitörler ve bobinler gibi pasifleriyle eğer filtre. İlgili frekanslar, klasik bir tedavide kurtulmanız gereken 100Hz dalgalanmadan çok daha yüksek olduğundan, bu büyük elektrolitiklere ihtiyacınız olmayacak. (Bu elektrolitiklerin büyük olması gerekir çünkü en sık düzeltilmiş gerilimi "düzenlemenin" tek yolu onlardır.)
Bu yüzden pasif ayrıştırma kelimesidir. Gerçekten bir doğrusal regülatör kullanmak istiyorsanız, bir LDO kullanabilirsiniz. , giriş voltajı değişmediğinden .

BTW, SMPS'inizde hala bir transformatöre ihtiyacınız var, aksi halde amperiniz şok edici bir deneyim olabilir. Ancak, klasik olanlardan çok daha küçük yapabilirsiniz.

Yapmanız gereken en önemli şey izlerinizi doğru bir şekilde yönlendirmektir. Eğer hemen yanındaki SMPS için toprağa ses sinyalini bağlamak ve sonra doğrusal bir regülatör varsa sonra bu, size hiçbir işe yaramaz. Toprak izlerini bir aşamadan diğerine "boru hattıyla" bağlamanız ve ses devrenizi lineer regülatörün çıkış kapağındaki toprağa bağlamanız gerekir.

Kablolar mükemmel iletkenler değildir ve bir toprak düğümünden geçen gürültülü bir akım voltajın dalgalanmasına neden olur. Ses referansınız olarak dalgalı bir toprak kullanılması dalgalanmaların sinyalin bir parçası olduğu anlamına gelir.

Torroidal bobinler ve Düşük ESR başlıkları ayrıca 40 db veya daha fazlasını azaltmak için daha kolay olabilecek ve LDO regülatör ihtiyacını ortadan kaldıran dalgalanmayı azaltır.

http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an101f.pdf

Russell’ın mükemmel bir şekilde ayrıntılı olarak açıkladığı seçeneklerden birkaçını destekleyen bazı bilgiler burada.

Eklemiş olduğum teknik yazıların (9) no.'lu değeri dikkat çekmektedir, çünkü ferrit taneciklerin karakteristik eğrileri yüksek frekans sönümlemesi için bir başka mükemmel değerlendirmedir, fakat çok nadiren kullanılır.

Yine hiçbir sihirli mermi ve ferrit, kullanışlı bir uygulama penceresinden daha küçük bir pencereye sahip değildir, daha sonra ortak bir LC veya RC devresine sahiptir, çünkü etkisi sert değildir, ancak büyük sorun, diğer ikisi ile ilişkili ortak yan etkiler olmadan empedans üzerindeki etkisidir. Seçenekler ve doğru yerde kullanıldığında ferrit stabilite üzerinde olağanüstü bir etkiye sahip olabilir.

Peter'ın daha önce sorduğu gibi, sesli gürültü konusunda, duyulabilir bir frekans bandında filtrelemenin, 20hz-20khz; Bir güç kaynağını çok kullanışlı hale getirmek için hızlı bir yol olabilir. Bunu her zaman gitar amperindeki RC filtrelerinde görüyoruz. Özellikle ses enstrümanlı amplifikatörler konusundaki deneyimime göre, bu yalnızca son mühendis, aslında 20khz-10khz arasında olan ve daha sonra geleneksel bir metal çerçeve hoparlöre bağlanan geleneksel bir çıkış transformatörü olduğunda daha doğrudur. gitarda olduğu gibi, bu hoparlörler yaygın olarak 8 kHz civarında bir kesime sahip olacak şekilde zayıflar.

Bu yüzden, kaşığı çabaya değmeyecek şekilde 100khz gürültüde bile yükseltmeye başlıyoruz.

Fakat pratikte bu farklı bir hikaye, çünkü bildiğimiz gibi, ilgi duyulan sıklığın hiç kimsenin iyilik yapma eğiliminde olmadığı ve doğal olarak kendi harmoniklerini yaratarak, duyulabilir menzile kadar uzandığı görülüyor. Eğer temel frekans doğal olarak gürültü ise, bu zor bir kontrol önlemi haline gelir, çünkü çoğu zaman bir defadan daha fazla temel frekans içerir ve hem RC hem de LC filtrelerin kullanılması, gürültünün "tonunu" değiştirerek efektleri bırakabilir. tedavi etmek. Böylece, bu efektlerin kağıt üzerinde dolaşmanın ne kadar kolay olduğunu görebilirsiniz.

Bu nedenle, bunun için, doğru basketbol sahasına girmek bazen seçtiğimiz IC'in özelliklerini veya seçtiğimiz güç kaynağı tasarımının doğal özelliklerini bilmek kadar kolay olabilir. Bu noktadan sonra, hem işitilebilir frekansta hem de yüksek dereceli frekanslarda eşit değerlere sahip gürültüye yaklaşıldığından emin olmak, derin sonuçlar verebilir.