Hallo zusammen,
Walt Jung und Jan Didden haben in den 90ern rauscharme Spannungsregler
mit negativem Ri speziell für Audioanwendungen entwickelt. Die
Unterlagen sind auf der Homepage von Walt Jung zu finden:
http://waltjung.org/PDFs/Regs_for_High_Perf_Audio_1.pdfhttp://waltjung.org/PDFs/Regs_for_High_Perf_Audio_2_A.pdfhttp://waltjung.org/PDFs/Regs_for_High_Perf_Audio_3.pdfhttp://waltjung.org/PDFs/Regs_for_High_Perf_Audio_4.pdf
Das dritte Dokument zeigt die Gesamtschaltung. Hintergrund ist das ich
eine Spannungsquelle für 17-18V @ 700mA (nicht dauerhaft 700mA) benötige
die für eine art kleine Endstufe mit Leistungs OPVs gedacht ist. Mit
317t/337t würde das wohl auch gehen, ich möchte aber das die Versorgung
so stabil wie möglich ist. (für den Kleinsignalteil wird es ein
317t/337t mit nachgeschaltetem Tiefpass) Einziges Problem ist die
mangelnde Kurzschlussfestigkeit, sofern der Einschaltstrom zum laden der
Elkos bzw. deren nachladen kein Problem ist ist das i.O. für mich. Ich
habe zusätzlich Klemmdioden vorgesehen die dafür sorgen das die
Schaltung nicht ans Limit fahren kann wenn man keine Verbindung zwischen
Sense und Versorgung herstellt, das geht weil der Spannungsabfall über
die Leitung nie >0,7V betragen wird.
Das besondere ist, das über Sense Leitungen die Spannung direkt an der
Last geregelt wird, der Kabelwiderstand zwischen Netzteil und Last wird
damit kompensiert. (bei mir läuft alles über maximal 20cm
Flachbandleitung) Meiner Meinung nach kann das aber zu Problemen mit der
Stabilität führen im vierten Dokument wird darauf auch eingegangen.
In Dokument 4 gibt es ein paar Tipps, z.b. sollen die Sense Leitungen
geschirmt sein (bei mir nicht der Fall - Flachbandleitung, ich denke das
ist aber OK) oder die Kapazitive Last am Ausgang verringert werden.
Letzteres finde ich prinzipiell richtig, zu hohe Kapazitäten an der
Endstufe bringen mir nicht viel, ich habe 2x47µF an den Leistungs OPs +
100nF Kerkos an allen OPs gewählt. Allerdings mit extrem geringen ESR,
die Leiterplatte hat durchgehende Versorgungsflächen nur die
Induktivität der Zuleitung bzw. deren Widerstand begrenzt hier den
Impulsstrom wesentlich. Es steht als Hinweis in den Dokumenten parallel
zu C4/C19 keinen Kerko zu schalten, prinzipiell scheint die Schaltung
niederimpedante kapazitive Lasten nicht zu mögen was ein Problem sein
kann...
Meine Frage ist nun, wovon genau hängt die Stabilität in der Schaltung
ab und wie erhöhe ich sie?
Was ist bei niederohmiger kapazitiver Last zu beachten?
Gruß,
Jan
Die üblichen Audioverstärker haben bereits eine recht gute Unterdrückung
von Störungen aus der Versorgung. Entsprechend ist bei einer
vernünftigen Auslegung der Verstärkerschaltung die Spannungsversorgung
nicht kritisch. Ein LM317 / LM337 oder 78xx sollte da alle mal
ausreichen - wichtiger als wenig Rauschen vom Netzteil ist da eher
weniger Wärmeentwicklung und gute Kühlung, damit die Widerstände / ICs
etwas weniger Rauschen. Die Teile die ggf. noch auf eine Hochwertige
Spannungsregelung benötigen sind VCOs im Radio Tuner.
Wenn man mehr Aufwand treiben will, dann eher in Richtung HF
Abschirmung, damit das Handy nicht so doll stört.
>Die üblichen Audioverstärker haben bereits eine recht gute Unterdrückung>von Störungen aus der Versorgung. Entsprechend ist bei einer>vernünftigen Auslegung der Verstärkerschaltung die Spannungsversorgung>nicht kritisch.
Laut Angabe der Chips rund 70dB PSSR @ 20kHz, bei angenommenem Ripple
von der Versorgung von 100mV (was wohl praxisfremd ist bei
stabilisierten Spannungen) also ca. 32µV Störungen am Ausgang. Ich sehe
das ganze eher sportlich, die Standard 3-Beiner habe ich schon so oft
verwendet, ich möchte mal etwas versuchen das ein wenig aufwendiger und
besser ist - auch wenn man es am Ausgang niemals hören würde.
>wichtiger als wenig Rauschen vom Netzteil ist da eher>weniger Wärmeentwicklung und gute Kühlung, damit die Widerstände / ICs>etwas weniger Rauschen.
Im Maximum sinds 6W, also bei absoluter Vollast und übersteuerter
Endstufe. Im Normalfall unter 1W. Die Regler werden mit dem Gehäuse
verschraubt, so arg warm werden die nicht.
>Wenn man mehr Aufwand treiben will, dann eher in Richtung HF>Abschirmung, damit das Handy nicht so doll stört.
Ist schon erledigt, auch das Netzteil selbst (Gleichrichtung) wird am
Schluss kaum noch stören. (=
Gruß,
Jan
Jan93 schrieb:> Laut Angabe der Chips rund 70dB PSSR @ 20kHz, bei angenommenem Ripple> von der Versorgung von 100mV (was wohl praxisfremd ist bei> stabilisierten Spannungen) also ca. 32µV Störungen am Ausgang. Ich sehe> das ganze eher sportlich, die Standard 3-Beiner habe ich schon so oft> verwendet, ich möchte mal etwas versuchen das ein wenig aufwendiger und> besser ist - auch wenn man es am Ausgang niemals hören würde.
Dann nimm einfach bessere 3-/5-Beiner, gibt ja genug low und ultra-low
noise LDOs da draußen.
/e: Ich nehm an, dass es um dein KHV-Projekt geht?
>Dann nimm einfach bessere 3-/5-Beiner, gibt ja genug low und ultra-low>noise LDOs da draußen.
Die haben aber (meistens) das Feature mit den Sense Leitungen nicht (=
Außerdem wird es meines Wissens nach bei den Negativ Reglern ein wenig
dünn, wobei ich mich mal bei den Chipherstellern umsehen werde.
Gerade ausgegraben:
http://www.funk-tonstudiotechnik.de/PWS-04a-FFT.pdf
Das Netzteil empfiehlt Herr Funk für seine KHVs, ob man >5µV Rauschen
wirklich brauch ist eine andere Frage, der Jung Regler schafft das auch
nicht ganz zu hohen Frequenzen.
>/e: Ich nehm an, dass es um dein KHV-Projekt geht?
Genau, ich habe alles außer das NT fertig wenn das passt folgt das
Layout und der erste Testaufbau. (=
Gruß,
Jan
Die üblichen fertigen 3 Bein-Regler geben etwa 60 dB Rippelrejektion
(100 Hz). Ein einigermaßener Verstärker sollte noch einmal ähnlich viel
geben - damit hat man 120 dB: d.h. aus 1 V vom Gleichrichter wird 1 µV
am Verstärker.
Etwas Sinn macht es da noch wenn man ein schwache Signalquelle, wie ein
Dynamisches Mikrofon oder den Aufnehmer am Plattenspieler hat. Die
Methode der Wahl sind dann einfach 2 Regler in Reihe.
Schon um so gut zu werden wie der LM317 muss man sich etwas anstrengen -
der ist in vieler Hinsicht gar nicht so schlecht. Als Zugabe gibt es
Kurzschluss und Übertemperaturschutz. Mit dem Pass Transistor aus dem
Link (D44H11 bzw. D45H11) wird man sich da im Bereich höherer Frequenzen
vermutlich schon sehr schwer tun - da hilft dann auch ein schneller OP
nichts.
Dass die Senseleitungen zu Problemen mit der Stabilität führen können
ist richtig. Besonders störend ist dabei die Induktivität der Sense
Leitung - die zu kompensieren überfordert relativ leicht die Regelung
und macht sie instabil. Die Induktivität und der Widerstand der Leitung
ohne Kompensation stört dagegen in der Regel nicht, bzw. kann sogar zur
Stabilität beitragen.
Die Abschirmung der Sense-leitung ist meiner Meinung nach auch nicht
nötig: das ist eine sehr niederohmige Signalquelle und reagiert
entsprechend wenig auf kapazitiv eingekoppelte Störungen. Ein
Flachbandkabel mit Sense und Strom parallel ist dagegen eine gute Idee,
weil die Induktivität der Leitungen gekoppelt ist, und so für den Regler
fast nicht sichtbar ist. Der Regler Kompensiert die Induktivität nicht,
wird aber deshalb auch nicht so schnell instabil. Abhilfe kann man da
auch schaffen indem man die HF mäßige Rückkopplung nicht über die
Senseleitung macht, sondern über kleine Kondensatoren vom Ausgang direkt
zum Sense Eingang. Also NF mäßig mit Sense aber HF mäßig direkt am
Ausgang geregelt.
Die Reglerschaltung als ganzes ist kritisch, weil keine definierte
Kompensation am OP vorliegt. Die Geschwindigkeit wird begrenzt durch den
Ausgangstransistor und die Kapazitve Last. Entsprechend ist die
Schaltung nur bei einer bestimmten, passenden (eher kleinen) Kapazität
mit genügend ESR Stabil. Das ist einfach kein gelungene Regelschaltung
sondern mehr Zufall wenn es nicht schwingt. Bei den sehr schnellen
vorgeschlagenen OPs ohne direkte HF mäßige Rückkopplung wird auch schon
das Layout kritisch.
Für einen stabilen Regler sollte man eher ganz von vorne beginnen - erst
einmal ohne die Sense Leitungen. Die Sense Leitungen auf der GND Seite
sind sowieso eher Problematisch wenn man mehr als einen Spannung hat.
Jan93 schrieb:>>Dann nimm einfach bessere 3-/5-Beiner, gibt ja genug low und ultra-low>>noise LDOs da draußen.>> Die haben aber (meistens) das Feature mit den Sense Leitungen nicht (=> Außerdem wird es meines Wissens nach bei den Negativ Reglern ein wenig> dünn, wobei ich mich mal bei den Chipherstellern umsehen werde.
Sense haben nicht so viele, ist aber kein sonderlich seltenes Feature.
z.B. TPS7A45xx, 35 µVrms Rauschen, Sense, 1.5 A.
Die meisten neueren LDOs in dem Bereich dürfen allerdings nur 20 V am
Eingang sehen, bei einem Trafonetzteil ist also oft ein Vorregler der
älteren Generation erforderlich - da kanns ja wieder 78xx / LM317 sein.
>Die üblichen fertigen 3 Bein-Regler geben etwa 60 dB Rippelrejektion>(100 Hz). Ein einigermaßener Verstärker sollte noch einmal ähnlich viel>geben - damit hat man 120 dB: d.h. aus 1 V vom Gleichrichter wird 1 µV>am Verstärker.>Etwas Sinn macht es da noch wenn man ein schwache Signalquelle, wie ein>Dynamisches Mikrofon oder den Aufnehmer am Plattenspieler hat. Die>Methode der Wahl sind dann einfach 2 Regler in Reihe.
Welche Regler sind den momentan was Raucharmut schnelle Lastausregelung
angeht die "besten"? Ansonsten nehme ich wirklich wieder 317/337er mit
Tantal C vom Adjust Pin gegen GND, da weis man was man hat. (=
>Schon um so gut zu werden wie der LM317 muss man sich etwas anstrengen
Der ist ja schon über 30 Jahre unverändert auf dem Markt, gibt es da
keine bessere (integrierte) Lösung?
>Die Reglerschaltung als ganzes ist kritisch, weil keine definierte>Kompensation am OP vorliegt. Die Geschwindigkeit wird begrenzt durch den>Ausgangstransistor und die Kapazitve Last. Entsprechend ist die>Schaltung nur bei einer bestimmten, passenden (eher kleinen) Kapazität>mit genügend ESR Stabil. Das ist einfach kein gelungene Regelschaltung>sondern mehr Zufall wenn es nicht schwingt.
Das hatte ich befürchtet )=
Dann wird es wohl besser wirklich ein integrierter Regler.
>Bei den sehr schnellen>vorgeschlagenen OPs ohne direkte HF mäßige Rückkopplung wird auch schon>das Layout kritisch.
Das ist ja an der nachfolgenden Schaltung nicht anders, vom Layout hängt
genauso viel wie von der Entwicklung ab.
>Sense haben nicht so viele, ist aber kein sonderlich seltenes Feature.>z.B. TPS7A45xx, 35 µVrms Rauschen, Sense, 1.5 A.>>Die meisten neueren LDOs in dem Bereich dürfen allerdings nur 20 V am>Eingang sehen, bei einem Trafonetzteil ist also oft ein Vorregler der>älteren Generation erforderlich - da kanns ja wieder 78xx / LM317 sein.
Wenn die Sense Leitungen tatsächlich so kritisch sind lasse ich die
lieber weg, meine Flachbandleitung ist relativ kurz gehalten.
Gruß,
Jan
Bei einem schnell Regler (d.h. merklich schneller als der LM317) kommt
es halt auf parasitäre Größen an - entsprechend kommt es dann aufs
Layout an. Ein fertiger 3-5 Pin Regler ist da halt einfacher.
Es gibt schon modernere Regler, aber viele halt nicht für hohe
Eingangsspannung, und von der Tendenz oft auch für weniger Strom.
Kritische Teile brauchen halt eher weniger als 100 mA. Ein LP38798 wäre
ein möglicher besserer Kandidat - aber nur für wenig Leistung.
Wo der LM317 (und viele 3 Pin Regler) nicht so gut ist, ist das Rauschen
von der internen Referenz. Da fehlt halt einfach eine Filterung und
Rauscharme Ref. Spannung. Der alte LM723 ist vor allem wegen der Ref.
(burried Zener) Spannung interessant und da deutlich besser als der
LM317.
Für einen Kopfhörerverstärker reicht der LM317 oder ähnlich allemal aus.
Sonst hat man beim Verstärker was falsch gemacht und müsste eher da nach
bessern.
Ulrich schrieb:> Für einen Kopfhörerverstärker reicht der LM317 oder ähnlich allemal aus.> Sonst hat man beim Verstärker was falsch gemacht und müsste eher da nach> bessern.
Ack. Relevantes Rauschen hier kommt eher von der Endstufe selbst.
OK, wie ihr schon gesagt habt kommt es auf rauschen in meiner Schaltung
nicht wirklich an. Wenn man weiter überlegt, durch die lokalen (kleinen)
Kapazitäten an den Versorgungen der Endstufe ist der Strom durch den
Spannungsregler nicht wirklich sehr hoch, (also "impulse" die die
Endstufe zieht bekommt der Regler nicht in voller Höhe ab sondern läd
nur "langsam" die Kondensatoren nach)
Ich werde noch eine Induktivität in Serie zum Verbraucher vorsehen damit
wird das nochmals unkritischer. 10µH oder so, muss halt aufpassen das
sich keine Resonanzen mit den Blockkondensatoren an den OPs ergeben,
darüber eventuell eine kleine Diode zur Sicherheit.
Danke nochmal an euch für die Unterstützung! (=
Gruß,
Jan
