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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 5V mit <1mV Ripple


Autor: bronko (Gast)
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Hi wie der Titel schon vermuten lässt..
Hat jemand eine Idee oder kennt die passenden Links, wie man 5V mit 
einem Ripple kleiner 1mV erzeugen kann?

Ich brauche das jetzt für keine konkrete Anwendung - aber mal so rein 
interessehalber.

Schönen Sonntag noch

bronko

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Schalte von einer 12V Versorgung einen 7809 und einen 7805 in Serie. 
Oder halt von 8V einen 6V LDO und dahinter einen 5V LDO. Der Ripple 
hängt aber auch von der wechselnden Stromaufnahme der angehängten 
Schaltung ab.

Autor: bronko (Gast)
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Hmm...
also wenn da z.B. einige Digital-ICs hinter hängen wird das nichts. Hab 
mal gemessen so 3-5mV sind da schon. Gibts da nicht irgendwelche 
"Spezialschaltungen"?
Vielleicht einen TP dahinter?

Autor: Pink Shell (pinkshell)
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> Vielleicht einen TP dahinter?

Wenn es Dir nur um den 100 Hz Ripple geht, hilft ein Tiefpass schon. 
Allerdings hast Du dann noch größere Schwankungen bei den längeren 
Zeitkonstanten.

Für schnelle Schwankungen helfen Kondensatoren, dicht an den 
Verbrauchern. Für langsame Schwankungen hilft eine gute Regelung, 
notfalls mit einer Sense-Leitung direkt am Verbraucher.

Autor: Erik S. (Gast)
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Du brauchst nur ein paar ordentliche Kondensatoren also ein paar tausend 
µF Elkos und parallel noch keramische Kondensatoren.

Wenn man nur 5V herstellt und ein paar Tiefpässe dahinter schaltet 
sollte man LC Tiefpässe nehmen, und dicke Spulen.
Bei mehreren RC Tiefpässen sinkt die Ausgangsspannung unter 5V.

Ich nehme mal an du willst dir eine Referenzspannungsquelle bauen.

LM4040DIZ-5.0 sollte sich dafür eignen.

Autor: Michael (Gast)
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7805 dürfen, wenn ich mich recht entsinne, eine Line- und 
Load-Regulation von bis zu 100mV haben, da wirds mit 1mV eng, von der 
Temperaturdrift ganz zu schweigen.

Autor: TrippleX (Gast)
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Großer Elko - Ferrite Bead - kleiner Elko - kleiner Abblockkondi - 7805 
Eingang

Ausgang: Abblockkondi - Ferrite Bead - kleiner Elko

Oder einfach einen REG102-50 von Texas verwenden ;)
( Ich geb zu ich bin Texas Instruments Fan )

Aber damit wirst du das Rauschen der Ausgangspannung verbessern,
wenn du aber Lasttransienten hast ( z.B Lastabwurd ) dann wird
die Ausgangsspannung mehr oder weniger zusammenbrechen oder kurz
überschwingen - die Regler sind ja auch nicht unendlich schnell.
"TransientResponse"

Gleichzeitig erklärt das auch warum solche Festspannungsregler bei 
höheren
Störfreqeunzen keine Dämpfende Wirkung haben da diese Störung durch
den Regler "einfach durch geht"
"RippleRejection"

Autor: Bensch (Gast)
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> also wenn da z.B. einige Digital-ICs hinter hängen wird das nichts.

Den Digitalschaltungen ist der Ripple wurscht. Falls da noch Analogkram 
dranhängt, mach eine getrennte Versorgung.

Autor: TrippleX (Gast)
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@Erik S.
Wenn man fette Elkos hinter einen Festspannungsregler schaltet
dann macht man den Regler langsamer.
Die Dämpfung der Freqeunzen nimmt zu ( Ripple Rejection )
aber die Einbrüche bei Transienten nehmen dafür zu.

@Bronko:
Es wäre Interessant zu wissen ob du einen Festspannungsregler für 
mehrere
Verbaucher oder eine Referenz für einen Wandler meinst ;)

Autor: Redegle (Gast)
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Ich hatte einmal das selbe Problem. Ich wollte damals einen 
Dreieckgenerator aufbauen, der möglichst genau ist.
Leider sind alle Schwankungen auf VCC auch auf dem Rechteck des 
Integrator gewesen.

Schließe mich deswegen dem Fragesteller an.

Kennt jemand einen "guten" rauscharmen Low-Drop-Regler den man hinter 
einen normalen 7809 schalten könnte.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@Bronko
>Hat jemand eine Idee oder kennt die passenden Links, wie man 5V mit
>einem Ripple kleiner 1mV erzeugen kann?

In der Regel braucht man so saubere Spannungen nur für einzlene 
Schaltungsteile, und da kann man mit RLC-Filterung einiges erreichen. 
Oder man versorgt diesen Schaltungsteil mit einem separaten 
Spannungsregler.

Deine Frage bleibt etwas akademisch, wenn du nicht dazu sagst, was denn 
überhaupt den Ripple erzeugen kann (Durchschlagen des Eingangsripple 
oder Ausgansgripple durch Laständerung). Auch sollte man wissen, wozu du 
diese saubere Spannung benötigtst, weil das meistens schon die Art der 
Erzeugung vorgibt oder einschränkt. Im Anhang findest du ein Beispiel 
für eine Schaltung, die den Ripple bis in den Sub-µV-Bereich drückt, 
wobei es hier aber keine Rolle spielt, daß die Spannung etwas von 5V 
abweicht.

Kai Klaas

Autor: TrippleX (Gast)
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@Kai Klass:
Das ist doch ein riesiger fuhrpark geworden.Könnte sogar schiefgehen da
man sich einen Reihenschwingkreis aus all den Komponenten bauen kann,
sogar mehrere ineinander ( Wäre aber der absolute Pechsfall )

Lieber eine gute 2.5V Referenz nehmen ( REF5025 von Texas =D )
und dann einen OpAmp in Richtung OPA2134 nehmen und die Spannung
verdoppeln. Oder gleich eine REF5050 mit Impendanzwandler dahinter.

Die 27k am Ausgang geben der Spannungsquelle einen so großen 
Innenwiderstand
das diese bei kleiner Belastung doch wollständig zusammenbricht.


Das ist doch alles hier Krümel zählen wenn man doch gar nicht weiß
was "die Belastung" sein soll.

Autor: TrippleX (Gast)
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Ach mist =D Jetzt hab ich das Verstanden =D
Die ganzen LC Filter sollen nur für die OPAmps sein -.-

Autor: mhh (Gast)
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Auch in Zeiten von "ich brauche 10 mA, welchen Schaltregler kann ich 
nehmen?" bringt bei den Anforderungen ein Parallelregler Vorteile bzgl. 
geringen Ripples. Laständerungen werden sehr schnell und genau 
ausgeregelt.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@TrippleX

>Das ist doch ein riesiger fuhrpark geworden.Könnte sogar schiefgehen da
>man sich einen Reihenschwingkreis aus all den Komponenten bauen kann,
>sogar mehrere ineinander ( Wäre aber der absolute Pechsfall )

Ja, oder wenn man die einzelnen Massen falsch legt, ist auch fast alles 
futsch!

Die Ls sind hier übrigens nur zwei SMD Soft-Ferrite, um lediglich bei 
den höchsten Frequenzen die Dämpfung noch ein wenig zu optimieren:

http://www.we-online.de/katalog/media/pdf/742792651.pdf

Da sie wie 1,5µH Induktivitäten wirken, bevor die ohmschen Verluste voll 
zum Tragen kommen, ist gemäß 220R >> SQRT(2L/C) = SQRT(3µ/100µ) = 0,2 
Ohm eine ausgeprägte Resonanz nun wahrlich nicht zu befürchten.

Kai Klaas

Autor: Michael (Gast)
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>Kennt jemand einen "guten" rauscharmen Low-Drop-Regler den man hinter
>einen normalen 7809 schalten könnte.

Nicht unbedingt Low-Drop aber doch sehr rauscharm und um einiges besser 
als 7805: LT1021-5

Noise ist kleiner als 1 ppm und verdammt Temperaturstabil ist es auch 
noch ;)

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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bronko schrieb:
> Hi wie der Titel schon vermuten lässt..
> Hat jemand eine Idee oder kennt die passenden Links, wie man 5V mit
> einem Ripple kleiner 1mV erzeugen kann?
>
> Ich brauche das jetzt für keine konkrete Anwendung - aber mal so rein
> interessehalber.
>

Dann schau mal in google nach z.B. "jung super regulator"
Ripple/Noise unter 0.1 mV. Ausführungen für 5/14/17V hat er.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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bronko schrieb:
> Hi wie der Titel schon vermuten lässt..
> Hat jemand eine Idee oder kennt die passenden Links, wie man 5V mit
> einem Ripple kleiner 1mV erzeugen kann?

Der REF02 hat 15µV.


Peter

Autor: bronko (Gast)
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Hallo.
Hier ist ja einiges passiert. Also ich hatte vor einiger Zeit einen 
AD-Wandler und noch ein paar weitere Komponeten. Der Eingangsripple hat 
sich dann auf den AD-Wandler und damit auch auf das Ergebnis übertragen. 
Es wäre also keine Referenzspannung, sondern tatsächlich die 
Versorgungsspannung. - Sind ja einige Interessante Ansätze hier 
zusammengekommen. - Besten Dank dafür.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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bronko schrieb:
> Hallo.
> Hier ist ja einiges passiert. Also ich hatte vor einiger Zeit einen
> AD-Wandler und noch ein paar weitere Komponeten. Der Eingangsripple hat
> sich dann auf den AD-Wandler und damit auch auf das Ergebnis übertragen.
> Es wäre also keine Referenzspannung, sondern tatsächlich die
> Versorgungsspannung. -

Bei Deinem damaligen Aufbau hast Du die Referenzspannung nicht zufällig 
per Spannungsteiler aus der Versorgung erzeugt ?  .-))

Autor: bronko (Gast)
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Nein, die kam direkt aus dem ADC!

Autor: TrippleX (Gast)
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Ich hab auch mal gesehen das man mehrere OpAmps hintereinander
Schaltet und dann die Ausgänge über Widerstände wieder zusammenführt
was auch das Rauschen verringern soll. War glaub ich aus ein
LTC Datasheet.

@Kai Klaas:
Ok ich wusste nicht das es sich um Soft-Ferrite-Beads handelt
das sah nach einer LR Reihenschaltung aus.
Gleichzeitig muss ich zugeben das ich mich mit Filtern,
R-C-L Schaltungen eigentich auch gar nicht so gut Auskenne.

@Bronko:
Im Datenblatt gibt es einen Wert der zeigt wie weit sich die 
Ausgangspannung mit Versorgungspannungsänderungen verändert und 
normalerweise
sind diese Werte doch recht groß.
Wobei: Von was für einen ADC reden wir denn?
Ein 10Bit ADC ist was anderes als ein 16Bit ADC.

Autor: Bensch (Gast)
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> Ich hab auch mal gesehen das man mehrere OpAmps hintereinander
Schaltet und dann die Ausgänge über Widerstände wieder zusammenführt
was auch das Rauschen verringern soll.

Hintereinander?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Bensch schrieb:
>> Ich hab auch mal gesehen das man mehrere OpAmps hintereinander
> Schaltet und dann die Ausgänge über Widerstände wieder zusammenführt
> was auch das Rauschen verringern soll.
>
> Hintereinander?


Nein, man schaltet die OPV parallel und führt die Ausgänge über 
Widerstände zusammen.

Autor: Redegle (Gast)
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Gibts auch was ähnlich wie den LT1021-5 mit mehr als 10mA Ausgangsstrom?
So 100mA oder 150mA. Relevant währe nur, dass die Ausgangsspannung 
stabil ist. Kann auch abweichen von 5V.

Autor: Michael (Gast)
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Na definiere mal "stabil", sprich was willste ansteuern? Vielleicht 
reicht ein LM317, 7805 und Co völlig aus (was mir bei 150mA durchaus 
nicht abwegig erscheint)

Autor: Redegle (Gast)
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Topic sagt Ripple < 1mV. Aber mit weniger währe ich auch zu frieden.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Redegle schrieb:
> Topic sagt Ripple < 1mV. Aber mit weniger währe ich auch zu frieden.

Klar wärst du mit weniger Ripple zufrieden. ;)

Autor: Michael (Gast)
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>Topic sagt Ripple < 1mV. Aber mit weniger währe ich auch zu frieden.

Kann ich mir vorstellen aber wann braucht man schonmal weniger als 1 mV 
Ripple? Eigentlich nur bei Referenzen. Und 100-150 mA muss keine 
Referenz zur Verfügung stellen, da soll wohl eher was noch was 
lastmäßiges getrieben werden und da kann man schonmal überlegen ob man 
nicht doch eine Trennung vornimmt zwischen Last und Referenz.

Autor: Redegle (Gast)
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Ist zwar jetzt Offtopic aber der Ersteller hat sich schon des Längeren 
nicht mehr gemeldet.

Wollte mir damals einen Dreieckgenerator bauen
Spannungsversorgung +/-5V
2 Ops. Integrator + Komparator
500kHz

In der üblichen Verschaltung.

Das Problem war, dass dieses Dreieck als Referenz diente. Natürlich 
hatte sich jede Verunreinigung der Versorgungsspannung auf den Ausgang 
des Komparators gelegt.

Der Komparator ist dummerweise nicht geregelt, er schaltet die 
Versorgungsspannung direkt auf den Ausgang.

Nur bei 500kHz zieht die Schaltung einen bestimmten Strom. Da reincht 
eine 10mA Referenz nicht.

Eine Z-Diode am Ausgang des Komparators war auf Grund der Kapazität auch 
nicht wirklich eine Alternative.

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