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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Audio DAC Netzteil


Autor: ferdl (Gast)
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Hi

Ich möchte mir für meinen Audio DAC ein Netzteil bauen dass sehr geringe 
Restwelligkeit der Gleichspannung hat.

230V --> Trafo --> Gleichrichter --> Glättungskondensator --> 
Linearregler --> Stützkondensator

Meine Frage: Kennt jemand einen Linearregler der eine sehr gute "line 
regulation" besitzt um eine möglichst ripplefreie Spannung zu erreichen?

Es sollen +/-12V erzeugt werden... An LM317, LM7812 und deren negativ 
Vertreter hab ich schon gedacht, will aber nicht um ein paar Cent 
geizen!

mfg

Autor: Jens G. (jensig)
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"ripplefrei" gibt's nicht. Es wird also immer was übrigbleiben. Die 
Frage wäre also, was man so akzeptieren kann. Normalerweise reichen die 
normalen LM317 oder 78xx aus, zumal eine OPV diesen Restripple ohnehin 
nochmal um etliche 10dB reduziert.
Ich kann Die aber jetzt auch nix aus dem Hut empfehlen,w as wirklich um 
Größenordnungen besser als die Standard-Teile sind.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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Du kannst ja noch einen PI-Filter hinterher bauen. Da musst du nur 
schauen, dass dessen Resonanzfrequenzdeutlich höher ist, als die 
Frequenz, mit der der Strom gezogen wird.

Autor: ferdl (Gast)
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Werde dann wohl einen 7812 und 7912 nehmen.
Laut Datenblatt von National haben deren Regler typ. 72dB Ripple 
Rejection.

Als OPV's werden OPA627 verwendet... die haben bei 100Hz auch noch rund 
15dB Dämpfung der Ripple

Danke

Autor: ferdl (Gast)
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Könnte bitte jemand bestätigen ob die Trafos richtig verschaltet sind?

Der 15V Trafo soll für die +/-12V dienen.
Der 9V Trafo für +5V und +3V3. (Wicklungen sollten parallel geschaltet 
sein)

Trafos habe ich nach folgendem Link dimensioniert.
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9

Ich brauche eine möglichst niedrige Restwelligkeit, deswegen sollten die 
Kondensatoren auch passen.
Sollte ich vielleicht C7,C8,C11,C17,C19 statt 1000µF noch höher wählen?

danke euch...

Autor: Bernd B. (Firma: BB) (berndb)
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Hallo ferdl,

die Verschaltung des 9V Trafos (untere) wird so nicht funktionieren.
Die obere Schaltung sieht OK aus.

Gruß BerndB.

Autor: hubert (Gast)
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Hallo Ferdl

So würde es gehen:
H------+------------,
H      |            |
H      /           / \
H---------,       /   \
       \  |    --+     +--  +
H------'  |    |  \   /
H         |   ---  \ /
H         |   GND   |
H---------+---------'
Hoffe, es ist erkennbar, was ich meine.

Autor: *kopfkratz* (Gast)
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Hallo,

die obere Schaltung funktioniert soweit.
Ich würde folgende Werte anpassen und für das Layout beachten.

C4, C5 lt. datasheet 330nF
C9, C10 lt. datasheet 100nF
Die Cs sollten vom Layout so nah wie möglich an die jeweils 78xxer dran 
sein.
Für Audiophille können ruhig die Kondensatoren C7, C8 auf 2200uF, oder 
sogar 4700uF.

Die untere Schaltung ist ein wenig falsch vom Massebezug.
Das wirst Du erkennen wenn Du Dir die obere Schaltung anschaust.
Nur wwarum nutzt Du nicht einen 3,3V Regler?
Das doch viel zu kompliziert wie Du die 3,3V erreichen willst.

Denke eine 100uH, oder 470uH Spule in die positive, sowie in die 
negative Betriebsspannung jeder der OP627 zu legen.

BR

Autor: Thomas Zeisluft (thozei)
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Schau mal hier:

http://waltjung.org/Regs.html

Grüßle, Thomas

Autor: Route_66 (Gast)
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Hallo!

Bei der unteren Schaltung kannst Du die Graezbrücke sparen und eine sog. 
Mittelpunktgleichrichtung mit zwei Dioden aufbauen. Das ergibt auch eine 
Zweiweggleichrichtung, vermeidet aber eventuelle Ausgleichsströme 
infolge Unsymmetrien der Trafowicklungen.
Wenn man so große Siebkondensatoren hinter den Reglern einsetzt, sollte 
man zur Vermeidung von Umpolungen (Ausgangsspannung am Regler größer als 
Eingansspannung) Schutzdioden über die Regler vorsehen. Geht zwar meist 
ohne, aber sicher ist sicher!

Autor: ferdl (Gast)
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Hier meine neue Version...

Meine Fragen:

1.) C1,C2,C3 eventuell größer?

2.) Habe 1n4001 Dioden gegen Reglerumpolung genommen, reichen 1n4148 
auch? (Strom?)

3.) Da die 3V3 Regler SMD DPAK Gehäuse haben dachte ich mir, anstatt 
Kühler wie ich bei den TO220 (+5,+12,-12) vorgesehen habe, einfach zwei 
3V3 Regler? Regler 1 verbrät immerhin P = 1,7V*0,16A = 270mW, Regler 2 
340mW.

4.) Die 5V hängen an einem Cirrus CS4398 als VA (Analog Ausgangsteil 
nach der DA-Wandlung). Ist es vielleicht sinnvoll den 5V Regler 
zusätzlich nicht mit den 3V3 zu belasten bezüglich Line & Load 
Regulation?

5.) Im +12V Teil hängt ein Relais das konstant ~50mA zieht (Schaltet 
fast nie). Da dies aber auch die Versorgung meiner Audio OPV's OPA627 
ist wollte ich wissen ob es vielleicht sinnvoll ist die 50mA nicht aus 
den +12V zu ziehen bezüglich Line & Load Regulation?

@*kopfkratz*
Was sollen die Spulen in der OPV Versorgung bringen? Ich will doch nicht 
absichtlich den Strom der OPV's begrenzen.

Freu mich über Antworten :)

Autor: ferdl (Gast)
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6.) Sollten bei den Reglern Folienkondensatoren wie im Schaltplan oder 
Tantal eingesetzt werden? Finde im Datenblatt leider nichts dazu.

Autor: *kopfkratz* (Gast)
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ferdl schrieb:
> Was sollen die Spulen in der OPV Versorgung bringen? Ich will doch nicht
>
> absichtlich den Strom der OPV's begrenzen.

Etwas zum Lesen:

http://www.transkommunikation.ch/dateien/schaltung...

Du solltest ein paar mehr davon einbauen.
z.B. zwischen den 5V und den 3,3V könnte auch eine Spule rein.

Bei den +-12V sollte jeweils eine Diode in sperrrichtung an den Ausgang. 
Mit den 1N4007 ist ok, das doch eh nur 100Hz.

BR

Autor: ferdl (Gast)
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Danke fürs PDF, das hat mich schon immer interessiert.
Kurze Zwischenfrage zu deinem PDF.

Keine gemeinsame Versorgung und Masseleitung zu Digital und Analogteil 
steht darin...

Wäre es also ungünstig einen D/A Wandler auf eine Platine zu pflanzen 
die eine solide Massefläche besitzt?
GND muss doch zwischen Digital und Analogteil verbunden werden???

Die Audio OPV's sollten durch die Drosseln nicht begrenzt werden. 
Immerhin sollten schon etwas mehr als 20kHz hörbar sein... und das ohne 
Strombegrenzung durch die OPV Versorgung.
Weiß jemand wie man das berechnet?

Autor: hubert (Gast)
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Das zweite Schaltbild ist besser und informativer. Nur ist jetzt erst zu 
erkennen, daß die 5V für den DAC Audioteil (vermute mal VREF etc.) ist.

Und der Vorschlag von route_66 ist besser als meiner. Details siehe: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter#Mittelp...

Ich würde noch strikter trennen zwischen Audio und 
Digital-Betriebsspannungen. So ein Mikroprozessor mit Zubehör kann ja 
doch ganz schöne Störungen erzeugen, die sich über die 
Versorgungsspannungsleitung ausbreiten. Bei einem hochwertigen Audio-DAC 
sollte man vom Grundgedanken her ja mindestens 90dB Rauschabstand 
anstreben bei optimaler Aussteuerung. In der Praxis allerdings noch weit 
mehr, um Aussteuerungsreserven zu haben. Daher würde ich die 5V DAC 
Audio Betriebsspannung lieber von den +12V ableiten. Wenn sie die VREF 
speist sollte sie auch äußerst sauber sein.

Das erleichtert dann auch, die Massen von Audioteil und Digitalteil zu 
trennen. Sprich: Die +/- 12V und die 5V DAC Audio von der oberen 
Trafowicklung sind bezogen auf Audio-GND und die 3.3V für den Prozessor 
und auch die Spannung für das Relais (dann lieber einen 5V-Typen nehmen) 
von der unteren Wicklung bezogen auf Digital-GND. Ganz wichtig ist 
dabei, den DAC Audio GND auf den Audio_GND zu beziehen. Diese beiden 
GNDs müssen so gut wie möglich auseinander gehalten werden und sollen 
sich nur an einer definierten Stelle treffen. Auf ein und der selben 
Leiterplatte dürfen sie aber schon sein. Das berührt jetzt das Thema 
Masselayout für Audioschaltungen, worüber woanders schon sehr viel 
geschrieben wurde.

Drosseln für die Audio-Betriebsspannung habe ich in der Praxis auch bei 
hochwertigsten Geräten noch nie gesehen. In der Versorgung für den 
Digitalteil ist es in der Beispielschaltung im PDF berechtigt, um 
Rückwirkungen aus dem Digitalteil zu blocken. Ist bei Dir aber nicht 
nötig, wenn Du für Audio- und Digitalteil getrennte 
Versorgungsspannungen aufbaust. Das ist eh die sauberere Lösung.

Autor: ferdl (Gast)
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@hubert

Verdammt... hab meinen DAC mit durchgehender Massefläche über Digital 
und Analogteil.

Wie macht mans audiotechnisch richtig?
GNDD und GNDA an einem Punkt mit einer Drossel verbinden?

Autor: ferdl (Gast)
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Ich habe eine Cirrus CS4398 D/A Wandler verbaut.
Laut Cirrus soll man eine Groundfläche über Analog und Digtialteil 
legen???

Im Evaluation Board des D/A Wandler auf Seite 3 ganz unten bei Punkt 5 
steht das man Groundflächen verlegen soll und zwar über Digital und 
Analogteil.
http://www.cirrus.com/en/pubs/rdDatasheet/CDB4398.pdf

Das Eval. Board soll zeigen wie man grounden soll. (erster Satz auf 
Seite 1)

Autor: David Radakovits (hrld)
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Hallo!
Ich komme wahrscheinlich ziemlich spät.
Aber wie wäre es (allg. bei Analogschaltungen mit kritischer 
Spannungversorgung und kleiner Stromaufnahme) mit einem Bleigelakku und 
Ladeschaltung?
Bedeutet:
Wenn das Gerät in Betrieb ist, kommt die Betriebsspannung vom Akku, 
außer Betreib wird der Akku geladen (bzw. gepflegt).
Man kann natürlich noch einen dritten "Modus", also Laden+Betrieb 
vorsehen.
Was haltet ihr davon?

Autor: ferdl (Gast)
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Naja, möglich wär deine Akku Schaltung aber ich glaube nicht wirklich 
sinngemäß. Ideal wär die Gleichspannung dann aber.

Im Anhang ist meine Schaltung die ich nächste Woche realisieren werde. 
Kann mir jemand noch Empfehlungen für möglichst glatte Gleichspannung 
geben (Akkubetrieb ist nicht so mein Geschmack)

Wie schon gesagt will ich folgende Spannungen mit so geringem Ripple wie 
möglich haben.
Versorgung Analogteil: +/-12V, +5V
Versorgung Digitalteil: +3V3

(sind 2 Layouts, deswegen zusammenkopiert)

Autor: *kopfkratz* (Gast)
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D20 ist falsch, dreh sie um

BR

Autor: hubert (Gast)
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So, nochmal was von meinem Senf dazu:

1. Masseflächen: Sollte eigentlich nicht kompliziert sein. Einmal eine 
Massefläche, die den gesamten Analog-Audioteil umfasst, mit dem DAC am 
Rand. Und dann eine Massefläche, die den ganzen Digitalteil umfasst, vom 
DAC am Rand bis zum digitalen Ausgang und allem Controller-Zubehör. Und 
in der Nähe des DAC ist auch die Verbindung der beiden Massen. Würde ich 
eher breit machen, bis zu einem cm. Und die Einspeisung aus den 
Netzteilen würde ich räumlich auch in die grobe Nähe dieser Stelle 
bringen. Eine Drossel als Abtrennung zwischen den Massen würde ich nicht 
machen, die Massen sollen ja möglichst gut gekoppelt sein, allerdings 
genau an dem Punkt wo analoge und digitale Welt aufeinandertreffen. Der 
Hintergrund dazu ist, daß sich durch die pulsartigen Ströme des 
Digitalteiles nicht auf den parasitären Widerständen der 
Masse-Leitungszüge irgendwelche Störspannungen im analogbereich 
aufaddieren.

2. Ripple für Analogteil: sollte gut genug sein. Zumindest werden einige 
Geräte der professionellen Studiotechnik genau so aufgebaut. Wenn Du bei 
Deinem Produkt Störspannungen findest, dann kommen sie 
höchstwahrscheinlich nicht durch das Schaltungsprinzip sondern durch 
einen unglücklichen Aufbau zustande. Achte auch auf Einstreuungen aus 
Prozessor, LCD und Bedienteilen.

3. Ripple für Digital-Betriebsspannung: eher unkritisch, solange die 
Spannung sauber genug ist um die ganze digitale Welt zuverlässig 
funktionieren zu lassen. Die Induktivität vor dem Festspannungsregler 
braucht es meiner Meinung nach nicht. Auch würde ich es nicht als 
notwendig sehen, zwischen Wandler Digital 3.3V und CPU 3.3V zu trennen. 
Eher kommt es mir merkwürdig vor, daß die Analog-UB des DAC deutlich 
höher sein darf als die Digital-UB. Aber das ist im Datenblatt zu 
finden. (Magst vielleicht posten, welchen Wandler Du nehmen willst?) 
Dazu noch eine Anregung: Wenn Du auch noch einen professionellen 
digitalen Ausgang gem. AES/EBU machen willst wirst Du für den 
Leitungstreiber wahrscheinlich 5V brauchen. Wenn Du nur SPDIF oder USB 
ausgeben willst, dann reichen Dir 3.3V.

Autor: Audio Hans (Gast)
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Sehr guter Beitrag!  Ich hätte noch hinzuzufügen:

4. Die analoge Versorgung für die Vorstufen sollte von der der Endstufen 
entkoppelt werden. Daher sind jeweils unterschiedliche Regler zu 
verwenden und die Zuleitungen mit Drosseln zu dämpfen. Die Versorgung 
der Vorstufe am besten 2 oder 3 mal filtern. Dabei muss die 
Grenzfrequenz der Reglerdämpfungen absinken, also nach dem ersten z.B. 
1MHz, nach dem zweiten 300kHz und nach dem dritten 100kHz. Damit ist der 
vordere schnell genug für die Vorregelung der Folgenden und der letzte 
noch schneller, als die Endstufe.

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