Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Low-Noise LDO mit min. 28V Eingangsspannung


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von Steffen (Gast)


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Hallo,

ich würde gerne sehr rauscharme 15V aus zwei 12V Bleiakkus (also max 2x 
13,6 = 27,2V) erzeugen.

Ich suche also so etwas wie einen LT1763 der aber mehr als 20V am 
Eingang verträgt.

Irgendwie habe ich da bisher nichts finden können.

Vielen Dank für Hinweise

: Verschoben durch Moderator
von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Warum benötigst Du dann einen LDO?

von Steffen (Gast)


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Nur weil ich ihn gerne auch in anderen Anwendungen nutzen würde. In 
diesem Fall muss es nicht "low drop" sein.

Wenn es einen Regler gibt der passt, aber nicht low drop ist wäre ich 
auch interessiert

von Steffen (Gast)


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Oh, wahrscheinlich passt der Thread auch besser in die Analogtechnik. 
Sorry

von Joe F. (easylife)


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TPS7A47

bis 36V, 1A
Noise <5uV (RMS)
und low-drop

: Bearbeitet durch User
von Steffen (Gast)


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Joe F. schrieb:
> TPS7A47
>
> bis 36V, 1A
> Noise <5uV (RMS)
> und low-drop

Danke der lief mir auch über den Weg, nur leider ist der nur im VQFN 
Package erhältlich.

von Wolfgang (Gast)


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Steffen schrieb:
> Ich suche also so etwas wie einen LT1763 der aber mehr als 20V am
> Eingang verträgt.

Dann nimm einen L78L18 o.ä. mit nachfolgendem TP-Filter davor.

von Steffen (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Dann nimm einen L78L18 o.ä. mit nachfolgendem TP-Filter davor.

Damit wird es wohl sehr schwer die Performance eines LT1763 zu erreichen

von Wolfgang (Gast)


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Steffen schrieb:
> Damit wird es wohl sehr schwer die Performance eines LT1763 zu erreichen

Wenn der LT1763 18V am Eingang bekommt, hat der doch genug Luft, um auf 
15V zu regeln. Warum soll das die Performance einschränken. Oder wo 
siehst du da den Engpass?

von Joe F. (easylife)


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Steffen schrieb:
> nur leider ist der nur im VQFN
> Package erhältlich.

Dann kaufst du dir einfach das fertig bestückte Eval-Board.
https://www.digikey.de/product-detail/de/texas-instruments/TPS7A4700EVM-094/296-34842-ND/3586730

von Steffen (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Wenn der LT1763 18V am Eingang bekommt, hat der doch genug Luft, um auf
> 15V zu regeln. Warum soll das die Performance einschränken. Oder wo
> siehst du da den Engpass?

Ach so hast Du das gemeint. Ich dachte Du willst die 3V im Filter 
lassen. Irgendwie finde ich es ein wenig unschön so, weil die 
Performance so ja auch wieder leiden wird. Die zunächst rauscharmen 
Akkus werden erst durch den 7818 verrauscht und der LT muss das dann 
wieder wegdrücken was das Ganze dann ja auch wieder schlechter macht.



Joe F. schrieb:
> Dann kaufst du dir einfach das fertig bestückte Eval-Board.

Das ist keine Option

von Anja (Gast)


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Steffen schrieb:
> Die zunächst rauscharmen
> Akkus werden erst durch den 7818 verrauscht

"früher" (TM)

hätte man einfach eine Z-Dioden Vorstabilisierung + Transistor davor 
geschaltet.

Gruß Anja

von Steffen (Gast)


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Anja schrieb:
> hätte man einfach eine Z-Dioden Vorstabilisierung + Transistor davor
> geschaltet.

Und das rauscht dann weniger?

von Anja (Gast)


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Steffen schrieb:
> Und das rauscht dann weniger?

Bei welcher Frequenz?

Und wie willst Du das dann nachmessen?

bei 100kHz Bandbreite sehe ich das Rauschen eines L7815 (ST) deutlich am 
Oszi.
(123 uVeff) (Datenblattwert 90uVeff).

Bei Z-Dioden (3*6,2V und 1K in Reihe an 20*NiMh-AA Zellen) sehe ich fast 
nur das Grundrauschen des Oszis. (17uV eff).

Gruß Anja

von Steffen (Gast)


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Vielen Dank für diese Info :)

Deine Zahlen sehen so aus, als würde es da genau in die gleiche Richtung 
gehen. Erstmal die über 20V darunter zu bringen oder?

von Harald W. (wilhelms)


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Anja schrieb:

> Bei Z-Dioden (3*6,2V und 1K in Reihe an 20*NiMh-AA Zellen) sehe ich fast
> nur das Grundrauschen des Oszis. (17uV eff).

Hmm, hat man Z-Dioden nicht früher mal als Quelle
zum Bau von (NF-)Rauschgeneraren benutzt?

von Anja (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Hmm, hat man Z-Dioden nicht früher mal als Quelle
> zum Bau von (NF-)Rauschgeneraren benutzt?

Ja, Z-Dioden haben ein ideales (breitbandiges, weißes) Rauschen.
Daher auch die Frage nach der Bandbreite.

Allerdings: wenn man wirklich auf rauschen optimieren will sollte man 
den Strom möglichst klein halten (100K anstelle 1K).
Da der LM7815 einen Ruhestrom von 5-7mA hat darf sich die Z-Diode ruhig 
auch den Strom gönnen.

Außerdem habe ich die 100nF die der 7815 braucht bei der Z-Dioden 
Schaltung natürlich auch drin gelassen ;-)

Das bringt zwar bei tiefen Frequenzen nicht viel aber zumindest bei 
hohen Frequenzen ergibt sich eine Dämpfung.

Mit 100K Widerstand und ohne den 100nF liegt man dann auch fast bei dem 
LM7815. (ca 70uVeff).

Wobei sich da auch schon wieder ein Spannungsteiler mit der 
Eingangsimpedanz (1Meg + ein paar pF) des Oszis bildet.

Gruß Anja

von Steffen (Gast)


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Was wäre denn, wenn man sich eine Stromquelle bastelt (hoch liegend) und 
diesen Strom durch einen Widerstand fließen lässt der so dann die 
gewünschte Spannung erzeugt. Parallel zum Widerstand kommt dann noch ein 
C. Die Spannung greift dann ein einfacher OP (sowas wie LM358 oder so) 
ab und steuert damit einen Längstransistor (auch das kann man ja noch 
stark bedämpfen).

Zum einen rauscht ein relativ kleiner Widerstand im Prinzip nicht und 
zum anderen kann man ihn auch hochohmiger auslegen als den 
Innenwiderstand der Z-Diode und so die Filterung durch den parallel C 
effektiver machen.

Oder bin ich da völlig auf dem Holzweg?


Zur Bandbreite: Es ist eine Versorgungsspannung und da sollte es 
natürlich möglichst wenig hochfrequentes Rauschen geben was ein 
nachgeschalteter LDO ggf. nicht mehr wegdrücken kann. Ansonsten sind die 
gezeigten 100kHz schon der interessante Bereich.

von Steffen (Gast)


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Den Thread nach drei Tagen mit einmal zu verschieben erzeugt schon etwas 
Verwirrung.

Trotzdem Danke

von Anja (Gast)


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Steffen schrieb:
> Oder bin ich da völlig auf dem Holzweg?
Hallo,

Wenn kein Aufwand gescheut wird würde ich eine Buried Zener Referenz 
(AD587/AD586/LT1021/LT1236) als Basis nehmen. Und dann entweder die 
Ausgangsspannung verstärken (eher mit OP27 oder LTC2057 (notfalls auch 
LT1013) statt LM358) oder 2 Referenzen "stapeln" und mit 
Leistungsendstufe versehen. (siehe AD586 Datenblatt).

Eine Buried Zener Referenz rauscht weniger als eine normale Zenerdiode.
Außerdem hat man meist noch einen Anschluß zum Filtern. (AD586/AD587)

Aber man kann auch nach der 18V-Zener-Diode noch ein RC-Filter schalten 
bevor man auf den Stromverstärkungs-Transistor geht.

Gruß Anja

von Gerhard (DK4XP) (Gast)


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Die üblichen Buried-Zener-Referenzen haben alle eine Nominalspannung von
6-7V weil sie eine Mischung von Zener- und Avalancheeffekt brauchen um
auf einen TK in der Nähe von 0 zu kommen. Was das Rauschen angeht, haben
sie wegen der Avalanche-Komponente schon gegen so ziemlich alles andere
verloren. Sogar Bandgaps wie die LT6655 können da mithalten, und die 
leben
vom Verstärken kleinster Differenzspannungen.

< 
https://www.flickr.com/photos/137684711@N07/24411798996/in/album-72157662535945536/ 
>

Man beachte, wie gut sich die BZX84C2v7 oder 3V3 schlagen. Man kann 
deutlich sehen, wie es immer schlimmer wird, wenn mit steigender 
Spannung der Avalanche-Effekt langsam die Überhand gewinnt.

0dB auf der y-Skala sind eine Rauschdichte von 1nV / Wurzel Hz. Das ist
ziemlich genau das, was der Eingang des AD797 oder LT1028 an Rauscharmut
kann.

Die Buried Zener LM399 in der Luxusversion mit Chipheizung gibt eher ein 
peinliches Bild ab was das Rauschen angeht.

Man beachte auch die Nachbarbilder: Die Leuchtdiode HLMP6000 von Avago
ist ein echtes Leckerli, andere Leuchtdioden sind weit schlechter.
Dafür leuchtet sie ziemlich trübe.

Der LT3042 ist eindeutig der King unter den Reglern. Die Standardregler
sind alle in einer Liga was das Rauschen angeht. Was sind da schon 6 db?

Im 1/f-Gebiet unter 10 Hz sind die tatsächlichen Ergebnisse 
möglicherweise
besser; meine 22 Stk. Wima 10u-Folie im Eingang des Messverstärkers 
waren
zu sparsam. Ich habe mittlerweile einige wet slug Tantals gekauft
(hat wirklich wehgetan) und werde die interessanten Messungen demnächst
wiederholen.

Zum Rauschen von Batterien:

< 
http://www.hoffmann-hochfrequenz.de/downloads/NoiseMeasurementsOnChemicalBatteries.pdf 
>

Nichts schlägt dicke NiCd.

Gruß, Gerhard

von Steffen (Gast)


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Das sind ja sehr spannende Messungen. Also als Referenz für den 
Spannungsregler am besten einfach eine Zener-Diode mit weniger als 5V 
verwenden?

Wahrscheinlich mehrere hintereinander um das Rauschen nicht so stark 
verstärken zu müssen.

von Anja (Gast)


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Gerhard (DK4XP) schrieb:
> <
> 
https://www.flickr.com/photos/137684711@N07/24411798996/in/album-72157662535945536/
>>

Hallo,

danke für die Messungen.
Nochmal eine Frage: sind die Zenerdioden-Messungen alle beim gleichen 
Strom durchgeführt?

Mit der LM399 und der LTC6655 hast Du dir natürlich ganz spezielle 
Vertreter ihrer Art ausgesucht.

Bei der LM399 geht nur ein ganz geringer Anteil des Stroms durch die 
eigentliche Z-Diode. Der größte Teil wird daran über einen 
Parallel-Regler vernichtet der die Impedanz niedrig und den Strom durch 
die Z-Diode konstant halten soll. Leider gibt es bei der LM399 auch sehr 
starke Streuungen beim Rauschen von Exemplar zu Exemplar.

Die LTC6655 braucht ca den 3-fachen Ruhestrom (5-7mA) gegenüber 
vergleichbaren Referenzen.

Zumindest beim 1/f-Rauschen ist außerdem der Datenblattwert etwas 
optimistisch gegenüber meinen Messungen.
Ich messe im Schnitt ca 2.2uVpp bei der 5V-Version (gegenüber 0.25ppm = 
1.25 uVpp lt. typ. Datenblatt-Wert).

Bei einer AD586 (5V Buried zener, 2mA Ruhestrom) messe ich ca 2.5uVpp 
(gegenüber 4uVpp im Datenblatt und 3uVpp bei vergleichbaren Referenzen).
Wobei der Datenblattwert unplausibel ist, da die 10V Version (AD587) 
eigentlich das doppelte Rauschen haben müßte.

Normale Bandgaps (LT1019) haben Faktor 3-5 höheres 1/f-Rauschen.

Gruß Anja

von Gerhard H. (ghf)


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> Nochmal eine Frage: sind die Zenerdioden-Messungen alle beim gleichen
> Strom durchgeführt?

14V aus NiMH oder NiCd über 1 oder 2 Kohm Drahtwiderstände,
das steht im Filenamen der Traces. Aus der Batterie kommt kein
sichtbares Rauschen; wenn man statt der Diode einen 47R nimmt
bekommt man das knappe nV/sqrt Hz wie zu erwarten.

Der Strom hängt damit natürlich leicht von der Z-Spannung ab, aber
das macht bei 2-5V noch kaum was aus. Bei 12V-Dioden wäre das natürlich
was anderes. Es ist auch eine Menge Strom.

> Mit der LM399 und der LTC6655 hast Du dir natürlich ganz spezielle
> Vertreter ihrer Art ausgesucht.

Gute halt :-)

Ich habe auch eine LM329DZ ausgemessen, die lag im flachen Teil bei
48 dB und hatte eine 1/f-Ecke bei 8 KHz. Die kam eigentlich recht
frisch von Digikey, hatte aber noch einen National-Stempel, was
heutzutage bei neuer Ware wohl TI sein müsste. Das sieht verdächtig
nach umgelabelten Bandgap aus, aber bei DK habe ich noch nie
Schrott bekommen. Ich hab's deshalb erst mal nicht veröffentlicht.
Ich habe noch ein paar von Mouser nachbestellt und wenn ich mal
Zeit habe werde ich das nachprüfen.

@Steffen:
Wenn man mehrere Dioden in Reihe schaltet, steigt die
Rauschspannung nur mit der Wurzel der Anzahl der Dioden, weil die
einzelnen Rauschspannungen nicht korreliert sind.
Der Kennlinienknick ist bei kleinen Spannungen runder, aber das
ist ein deutliches Zeichen, dass es nicht der differentielle
Widerstand ist der rauscht.

Gruß, Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Anja (Gast)


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Gerhard H. schrieb:
> Ich habe auch eine LM329DZ ausgemessen, die lag im flachen Teil bei
> 48 dB und hatte eine 1/f-Ecke bei 8 KHz.

Ok das ist ja auch nur eine "halbe" LM399 ohne Heizer. Also mit 
derselben Streuung beim Rauschen.

Wäre mal interessant ob der Heizer angeschlossen ist (s. Datenblatt 
LM3999) oder ob die tatsächlich ein anderes "Die" verbauen.

Gruß Anja

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