Ben sınırlı elektronik bilgisine sahip bir fizikçiyim. Genellikle yardım istemeden önce sorunlarımı internette yoğun bir şekilde inceliyorum. Bu, burada hem soruları hem de olası çözümleri sunacağım ve sizden yazdıklarımı doğrulamanızı veya düzeltmenizi istiyorum.

CCA'ya kadar nispeten ucuz bir hobi sinyal üreteci elde etmek istiyorum. 10MHz. İki gereksinimim var:

1. Yüzen sinyal vermelidir.
2. Çıktıyı diyafram içinde topraklamak ve DC bileşeni olmayan bir sinyal almak mümkün olmalıdır.

Ad 1: Bu koşul ancak güç ve sinyal üreteci galvanik olarak ayrılırsa yerine getirilebilir, bu bir transformatör kullanılarak elde edilebilir. Bu nedenle DC ile çalışan (veya harici DC güç kaynağı olan) sinyal oluşturucu söz konusu değildir.

Ad 2: Bu koşulu yerine getirmenin makul yolu, sinyal üretecinin iki ikincil sargılı, örneğin 12V-0V-12V olan transformatör kullanmasıdır. Sekonder sargıların ortak teli topraklandığında, gerçek negatif ve pozitif voltajlar elde etmek mümkündür.

Pratik olarak tüm ucuz sinyal jeneratörleri DC güç kaynağını kullanıyor gibi görünüyor (bu, durum 1 nedeniyle otomatik olarak devre dışı bırakıyor). Önemli bir istisna model FY3200S'dir . Bununla birlikte, bu videoya göre , sinyal üreteci FY3200 gerçekten yüzer çıkışa sahip değildir (yüzer zeminde 110V hat voltajı, 50V ve 100 uA!). Neyse ki, ikincil aşama -12V, 5V ve + 12V giriş gerektirir, bu da muhtemelen DC bileşeni olmadan sinyal verebilmesi gerektiği anlamına gelir (koşul 2).

Videonun yazarı, sorunun cihazın daha iyi doğrusal güç kaynağı yerine daha az uygun anahtar modu güç kaynağı kullandığını ve güç kaynağının değiştirilmesini önerdiğini öne sürüyor. [Cihazın hem 220V hem de 110V güç hatlarında kullanılabilmesi için daha az uygun anahtar modu güç kaynağının kullanıldığından şüpheleniyorum.] Bununla birlikte, doğrusal güç kaynağının tasarımı veya güç kaynağının değiştirilmesinin yararı hakkında bilgi yok sağlanan.

Doğrusal güç kaynağının yapılması zor olmamalı olduğundan, bana göre en iyi seçenek aslında orijinal güç kaynağını böyle bir şeyle değiştirmek olacaktır:

Kolayca ve ucuza böyle bir şey üretebilir ve ayrıca ikincil sargıların ortak teli ile toprak arasındaki bağlantıya anahtar . Ve FY3200S'den (aşamasının yanı sıra) ikinci aşamayı kullanarak çok daha karmaşık fonksiyon üretme elektroniği ile uğraşmaktan kaçınırım.

Bu iyi bir fikir gibi görünüyor mu? Bu, tamamen ortadan kalkmazsa en azından kaçak akımları azaltır mı? Yukarıdaki güç kaynağı uygulama için uygun mu?

Aslında bir FY3200S sinyal üretecine sahibim. Satın aldığımda, içindeki anahtarlama güç kaynağının şüpheli kalitesinin ve bildirilen yüksek toprak kaçak akımlarının farkındaydım. Bu nedenle, yerleşik anahtarlama modu güç kaynağını basit düzenlenmiş doğrusal bir güç kaynağıyla değiştirdim (bu birimler için oldukça yaygın bir mod). Bu rotaya gitmek istiyorsanız, + 12V, -12V ve + 5V sağlamanız gerektiğini unutmayın.

Sinyal üreteci için orijinal anahtar modu PSU'yu bulmayı başardım, bu yüzden onu bağladım ve hem orijinal anahtarlayıcı hem de yeni doğrusal tedarik ile birkaç ölçüm yaptım. Muhtemelen doğrusal kaynağı inşa ettiğimde yapmalıydım, ama hey ¯ \ _ (ツ) _ / ¯

Güç kaynağı tasarımı

Doğrusal güç kaynağı çok basittir:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

LED'ler hata ayıklamaya yardımcı olur ve rayların yüksüz koşullarda regülasyonda olmasını sağlar. Bunu yaptığım zaman, mevcut gereksinimler için ölçümler aldım, ancak sonuçları unuttum ve bu projeyle ilgili notlarımı bulamıyorum. Transformatörler sırasıyla 133mA (+ 12V ve -12V) ve 425mA (+ 5V) kapasitelidir. Tasarımımın çok fazla tavan boşluğu olmadığını hatırlıyorum, bu yüzden belki bu rakamlar size yardımcı olur.

Sorunuzdaki güç kaynağı devresi benim için kabul edilebilir görünüyor (sayıları çalıştırmasam da). Tek bir transformatör kullanması ve + 5V'yi + 12V raydan türetmesi dışında benzerdir. Sadece iyi çalışmasını beklerdim, sadece transformatörün bir bacakta hem + 12V hem de + 5V'ye güç sağlamak için yeterli akım sağlayabildiğinden emin olun. Transformatör ve kapasitörlerin boyutlarının araştırılması; bu konuda çok fazla bilgi olmalı. Bu cevaplar iyi bir başlangıç ​​noktası olabilir.

Uygulama şematikten daha karışıktır, çünkü etrafta döşediğim parçaları yapmak zorunda kaldım. Özellikle, 5V ray köprülerinden sonra paralel olan iki transformatörle çalışır ve uygun voltaj derecesini (rektifiye trafo çıkışı 24VDC gibidir) ± 12V raylar üzerinde seri olarak (dengeleme dirençleri ile) kapasitörler kullanmak zorunda kaldım. yüksüz koşullar altında toprağa).

Test kurulum notları

Test kurulumumun muhtemelen korkunç olduğunu lütfen unutmayın. Şebeke çıkışlarımdan hiçbirinin güvenlik topraklaması yok (biliyorum ☹ ...), bu yüzden bu ölçümler için toprak referansım, merkezi ısıtma borularına (metal ve merkezi ısıtıcıda topraklanmış) bağlanmış bir teldi. Ayrıca, her yerde gürültü, vb toplama uzunca teller vardı.

Dalga formları bir Rigol DS1104Z kullanılarak yakalandı; multimetre ölçümleri bir EEVBlog 121GW kullanılarak yapıldı (önce Fluke 17B + cihazımı denedim, ancak> 500Hz AC'yi ölçmek korkunç).

Testler için sadece FY3200S'nin 1. kanalını test ettim. Çıkışı 10Vpp 1kHz sinüs dalgasına ayarlandı. Tüm testleri 10Vpp 1kHz kare dalga ile yaptım, ancak bu yeni bir bilgi vermedi, bu nedenle sonuçlar atlandı. Ayrıca PSU gürültü ölçümleri için 0V DC sinyal kullandım.

Ölçümler

Aşağıdaki sonuçlarda, her zaman solda orijinal anahtar modu PSU ve sağda yedek doğrusal PSU olacak.

Dalga Formu

İlk olarak test dalga formunun yakalanması. Temiz görünüyor, PSU'lar arasında fark yok.

PSU anahtarlama gürültüsü

Sinyal üreteci bir 0V DC "sinyali" üretecek şekilde ayarlandığında, bu sinyalin yakalanmasıdır (50mV / div, 5µs / div). Soldaki görüntü, sağ görüntüde bulunmayan 37kHz'de anahtarlama dalgalanmasını gösterir:

Anahtarlama dalgasının (50mV / div, 50ns / div) yakın çekim. Soldaki resim anahtarlama dalgalanmasını göstermektedir. Sağdaki görüntünün rastgele gürültüye sahip olduğu ortaya çıktı (bazen kapsam tetiklenir, bazen değil):

Dalga formu ölçümleri

Multimetre sinüs dalgasını 999.9Hz'de 3.515VAC RMS (10Vpp için çalışır) olarak ölçtü.

Kare dalga 999.9Hz'de 4.933VAC RMS (yeterince yakın) ölçülmüştür.

İki PSU arasında anlamlı bir fark yoktu.

DC ofsetleri

Sinyaldeki DC ofseti, DC modunda multimetre ile ölçülmüştür. Sonuçlar:

            |  switching PSU |  linear PSU
------------+----------------+-------------
  sine wave |        17.9 mV |     20.7 mV
square wave |        19.1 mV |     23.8 mV

Anahtarlama PSU'su lehine küçük bir fark var. Bunun lineer PSU için kullandığım 7812/7912 lineer regülatörlerde asimetriye yol açabileceğinden şüpheleniyorum, ancak daha fazla araştırma yapmadım.

Toprak kaçak voltajı

Bu sorunun kalbidir ve bu sinyal jeneratörlerindeki PSU'yu değiştirmenin en yaygın nedenidir. Toprak referansım (merkezi ısıtma boruları) ile sinyal üretecinin topraklaması arasında osiloskop veya multimetrenin bağlanmasıyla ölçüldü. Sinyal üreteci çıkış sinyalinin kendisi (10Vpp 1kHz sinüs) bağlantısı kesildi.

Açıkçası, doğrusal PSU, transformatörlerdeki kapasitif kuplaj ve belki de kablolama nedeniyle toprak kaçağına sahiptir, ancak anahtarlama PSU'sundan daha iyi görünür (her ikisi de görüntü 50V / div, 5ms / div):

Multimetre ölçümleri, açık devre toprak-toprak voltajının doğrusal PSU (39VAC RMS) için anahtarlama PSU'dan (92VAC RMS) gerçekten daha düşük olduğunu doğrular:

Toprak kaçak akımı

Ancak asıl fark toprak kaçak akımındadır; 5.5µA'da, burada doğrusal PSU performansında biraz hayal kırıklığına uğradım, ancak 334µA'da anahtarlama PSU'sundan daha iyi iki büyüklük sırası!

Sonuçların türü

Yani evet. Bunlar berbat bir güç kaynağı ile geliyor. Güvenliğine çok az inanıyorum ve ~ 0.3mA kaçak akım, hassas devrelerde gününüzü mahvedebilir. Ve çevrimiçi okuduğum kadarıyla, bazı örnekler> 1mA kaçak akım sergiler.

Bununla birlikte, PSU'yu doğrusal bir güç kaynağı ile değiştirmek bunu çok geliştirebilir ve eğlenceli küçük bir proje olabilir. Her ray için lineer güç kaynakları kullandım (bu da dalgalanmadan kurtulmayı kolaylaştırır), ancak DC-DC dönüştürücüler kullanan başkalarını, tek bir harici 12VDC veya 5VDC güç kaynağından gerekli rayları türetmek için duydum.

Bu rotaya gitmek istiyorsanız, izole edilmeyen USB bağlantı noktasıyla ne yapmak istediğinizi de düşünün.

Sonunda, yedek doğrusal PSU'mla sonuçlar kabul edilebilir görünüyor. Anahtarlama dalgalanması yok, 5µA kaçak akım, topraktan toprağa 30VAC açık devre (hala dikkat edilmesi gereken bir şey). Mükemmel değil, ama 100 $ 'dan az hobi seviyesinde.

Daha yüksek frekanslarda sinyal kalitesi

Son düzenlemenize "... cca. 10MHz'e kadar" eklediniz . Bu ucuz sinyal jeneratörlerinin daha yüksek frekanslarda mükemmel olmadığına dikkat edin. Örneğin, 10MHz'de iyi kare dalgalara ihtiyacınız varsa, muhtemelen daha fazla para harcamanız gerekecektir. 10kHz, 1MHz, 6MHz ve 10MHz'de FY3200S 10Vpp kare dalganın bazı yakalamalarını ekledim:

10MHz'de neler olup bittiğinden bile emin değilim. Belki de sentezleyici frekansı 10MHz ile eşit olarak bölünemez, bu nedenle tüm kare darbeleri eşit uzunlukta değildir ve orada görebileceğiniz gölgelenmeye yol açar.

Sinüs dalgaları daha kolaydır, bu yüzden oldukça daha iyi görünürler, ancak daha yüksek frekanslarda da bazı küçük bozulmalar gösterirler.

Göründüğü kadar düşük teknoloji, iki lityum 9V blok kullanmanızı tavsiye ederim. Basit, ucuz, taşınabilir, şebeke veya kova dönüştürücü eserleri yoktur. Ve rafınızda yıllarca oturabilir ve ihtiyacınız olduğunda - her yerde çalışır.

Orijinal iddialarınız için,

AD1, Galvanik izolasyon normdur, DC çıkış fiş paketinden güç aldığınızı söyleyelim, DC kaynağınız olduğu sürece fişe yapışan parçanın içinde bir şebeke transformatörü olacak. bir bilgisayar güç kaynağı gibi topraklanmıyorsa, DC voltajı akılda kalabilir (aksi belirtilmedikçe genellikle ana topraktan + -500V)

AD2, Düşük karmaşıklık için, evet, bu düzenlemeyi pozitif ve negatif bir besleme rayını düzeltmek için kullanabilirsiniz. Anahtarlama modlarıyla da yapılabilecek birçok yol var, ancak daha fazla bilgi istemediğiniz sürece, transformatörlere bırakacağım.

Şimdi bir DC kaynağının şebeke voltajından galvanik olarak izole edilebileceğini temizledim, bir sonraki kısmı, FY3200S hakkındaki yorumunuzu kapsamalıyım, Bu, şebekeden izole olmanın bir yan etkisi, tıpkı lineer olanlar gibi anahtarlama malzemeleri olabilir izole edilmek üzere inşa edilmiş,

Mesele şu ki, 2 tarafı bağlayan şey, örneğin transformatörün kendisi, doğrusal bir besleme için 60Hz transformatör veya bir anahtarlama modu için daha yüksek bir frekans transformatörü olsun, 2 sargı arasında biraz kapasitansa sahiptir, bu kapasitans genellikle izole tarafı "toprak" üzerinde çok düşük bir akım dayatılan çok düşük bir akımda yaklaşık yarım şebeke gerilimi bırakarak sona erer, Bu video bağlantısı, lineer sarf malzemeleri aynı sorunu var gözden geçirme görebiliyorum.

Ayrıca 50mA değil "100uA" dediğine dikkat etmeliyim, 50mA herkese öldürücü olur.

Ve sadece bütünlük için, kullandığınız şema, bu nedenle çıkış topraklamasına bağlı şebeke toprakını gösterir, ancak galvanik izolasyon isteğinizi yenebilir, Gerçek çözüm, sinyalinizi bağlamadan önce referans telinizi bağlamanızdır.

Bunu azaltmaya yönelik tembel yaklaşım, genellikle çıkış topraklaması ve şebeke topraklaması arasında 100K veya 1 Mega-ohm dirençtir, bu şekilde üst üste binen şebekenin genliği daha düşüktür, yine de gerekirse o noktadan çekilebilir.

Bazen kaba kuvvetin ilgi çekici yerleri vardır.

İzolasyon transformatörleri adı verilen bir transformatör sınıfı vardır. Üniteyi elektrik şebekesinden tamamen yalıtarak tam olarak istediğinizi yapmaları amaçlanmıştır.

Digi tuşuna gidip arama işlevini kullanırsanız, 20 VA'dan daha düşük bir fiyata 50 VA 120/240 ila 120 VAC izolasyon trafosu bulabilirsiniz.

İzolasyon elde etmenin bir başka yolu, sıradan bir fonksiyon jeneratörü kullanmak ve izolasyon transformatörünü çıkışa koymaktır. Dar frekans aralıklarında transformatörlerin yapımı kolaydır. Frekans aralığı büyüdükçe, bir sinyal izolasyon transformatörü yapmak zorlaşır.

Doğrusal beslemeler, güç redresörlerinde üretilen şebeke frekanslarının harmonikleri nedeniyle de çok yüksek frekanslı gürültü çıkarır. Bu harmonikler tipik olarak yaklaşık 20MHz'e kadar olan sistemlerde bulunur ve ölçülebilir. Genellikle doğrusal sarf malzemeleri ve anahtarlayıcılar için ürün EMI raporlarında görünürler. Daha yüksek anahtarlama hızlarına sahip güç doğrultucular kullanılarak harmonikler azaltılır. Daha hızlı doğrultucular daha az şarj depolar. Yüksek frekansları oluşturma mekanizması, diyotta depolanan yük ters akım tarafından tüketildikten sonra doğrultucu akımının hızla kopmasıdır. Diyot kapandığında ters akım kısa bir süre akar.

Kapatma sırasında diyot akımındaki bu hızlı değişim daha da yüksek frekanslar üretebilir. Örneğin, mikrodalga sinyallerini üretmek için hızlıca açılan özel diyotlar kullanılır. Bunlara Adım Kurtarma Diyotları denir.

Bu yüksek frekanslar, izolasyon bariyerini köprüleyen küçük kapasitanslardan geçecektir. Ses sistemlerinde bu, kurtulmak zor olabilecek bir uğultuya neden olabilir.

İlgilenenler için internet hakkında daha fazla bilgi için tökezledim.

Aygıt için doğrusal güç kaynağı oluşturmayı açıklayan web sayfası: https://sdgelectronics.co.uk/feeltech-fy3200s/

Ve ürünle ilgili üç video, ikincisi de doğrusal güç kaynağı ile ilgili:

https://youtu.be/9o5MzTOzZo4

https://youtu.be/ML-lmuHoh-0

https://youtu.be/HqF_1y3U_qg