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.pdf http://waltjung.org/PDFs/Regs_for_High_Perf_Audio_2_A.pdf http://waltjung.org/PDFs/Regs_for_High_Perf_Audio_3.pdf http://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?
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>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
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