Tiếng ồn của bất kỳ PSU chuyển đổi nào có thể bị giảm nếu tôi đặt bộ điều chỉnh tuyến tính trước đầu ra không?

Một người bạn nói với tôi rằng tiếng ồn của bất kỳ PSU chuyển đổi nào có thể bị giảm nếu tôi đặt bộ điều chỉnh tuyến tính trước khi đầu ra. Điều đó có đúng không?

Ví dụ: nếu tôi muốn cấp nguồn cho op-amp + -12 V cho bộ khuếch đại, tôi có thể sử dụng nguồn cấp cho chế độ chuyển đổi (SMPS), với đầu ra 15 V ồn ào và sau đó từ đầu ra SMPS cung cấp LM7812 và một LM7912 .

Đầu ra từ LM7812 và LM7912 bây giờ có độ ồn rất thấp so với đầu vào của chúng không?

Nếu điều này là đúng, điều này thật tuyệt vời vì không cần phải sử dụng máy biến áp nữa.

Có thực sự đúng khi một PSU nặng sử dụng máy biến áp cho bộ khuếch đại Class A và B không còn cần thiết nữa không?

Đúng, đúng là việc thêm bộ điều chỉnh tuyến tính sau SMPS (cung cấp năng lượng ở chế độ chuyển đổi) sẽ giảm tiếng ồn, nhưng vẫn cần phải cẩn thận. Kết quả có thể rất tốt, nhưng kết quả có thể không tốt như khi sử dụng máy biến áp được cấp nguồn chính cộng với bộ điều chỉnh tuyến tính.

Hãy xem xét một bộ điều chỉnh LM7805 5V phổ biến từ Fairchild. Điều này có thông số "từ chối gợn" tối thiểu 62 dB. "Ripple" là nhiễu đầu vào nhưng thường liên quan đến hai biến thể tần số chính từ đầu vào nguồn chính được điều chỉnh và làm mịn. Đây là mức giảm tiếng ồn 10 ^ (dB_noir_Vjection / 20) = 10 ^ 3.1 ~ = 1250: 1 Nghĩa là, nếu có 1 Volt "gợn" ở đầu vào thì đầu ra sẽ giảm xuống 1 mV ở đầu ra. Tuy nhiên, điều này được chỉ định là ở tần số 120 Hz = hai lần tần số chính của Hoa Kỳ và không có thông số kỹ thuật hoặc biểu đồ nào được đưa ra để giảm nhiễu ở tần số cao hơn.

Bộ điều chỉnh LM340 5V giống hệt về chức năng từ NatSemi có thông số kỹ thuật tốt hơn một chút (tối thiểu 68 dB, điển hình 80 dB = 2500: 1 đến 10.000: 1) ở 120 Hz.
Nhưng NatSemi vui lòng cung cấp một biểu đồ về hiệu suất điển hình ở tần số cao hơn (góc dưới bên trái của trang 8).

.

Có thể thấy rằng đối với sự từ chối gợn đầu ra 5V giảm xuống 48dB ở 100 kHz (= 250: 1). Cũng có thể thấy rằng nó đang giảm về tuyến tính ở mức khoảng 12 dB mỗi thập kỷ (60 dB tại 10 kHz, 48 dB tại 100 kHz). Ngoại suy điều này thành 1 MHz cho phép loại bỏ nhiễu 36 dB ở mức 1 Mhz (~ = 60: 1 giảm nhiễu ) . không thể tệ hơn

Vì hầu hết (nhưng không phải tất cả) các nguồn cung cấp smps hoạt động trong dải 100 kHz đến 1 MHz, người ta có thể đánh giá rằng việc loại bỏ nhiễu sẽ theo thứ tự 50: 1 đến 250: 1 trong dải 100-1000 kHz cho các tần số nhiễu cơ bản. Tuy nhiên, smps sẽ có đầu ra khác với tần số chuyển đổi cơ bản của chúng, thường cao hơn nhiều. Các gai tăng rất nhanh có thể xảy ra ở các cạnh chuyển đổi do độ tự cảm rò rỉ trong máy biến áp và tương tự sẽ ít bị suy giảm hơn so với nhiễu tần số thấp hơn.

Nếu bạn đang sử dụng một smps một mình, bạn thường sẽ cung cấp một số hình thức lọc đầu ra và sử dụng các bộ lọc LC thụ động với một "bộ điều chỉnh bài" tuyến tính sẽ thêm vào hiệu suất của nó.

Bạn có thể nhận được các bộ điều chỉnh tuyến tính với khả năng loại bỏ gợn tốt hơn và kém hơn LM340 - và ở trên cho bạn thấy rằng hai IC giống nhau về chức năng có thể có các thông số kỹ thuật khác nhau.

Loại bỏ tiếng ồn từ smps sẽ được giúp đỡ rất nhiều bởi thiết kế tốt. Subjct quá phức tạp để làm nhiều hơn là đề cập đến nó ở đây nhưng có nhiều điều tốt về chủ đề này trên internet (và trong các câu trả lời trao đổi ngăn xếp trong quá khứ). Các yếu tố bao gồm sử dụng hợp lý các mặt phẳng mặt đất, phân tách, giảm thiểu diện tích trong các vòng hiện tại, không phá vỡ các đường hồi lưu hiện tại, xác định các đường dòng cao và giữ chúng ngắn và tránh xa các phần nhạy cảm của mạch (và nhiều hơn nữa).

Vì vậy - vâng, bộ điều chỉnh tuyến tính có thể giúp giảm tiếng ồn đầu ra của smps và nó có thể đủ tốt để cho phép bạn cấp nguồn trực tiếp cho bộ khuếch đại âm thanh theo cách này (và có thể nhiều thiết kế làm điều đó) nhưng bộ điều chỉnh tuyến tính không phải là "viên đạn ma thuật" trong ứng dụng này và thiết kế tốt vẫn còn quan trọng.

Một bộ điều chỉnh tuyến tính có băng thông hạn chế mà nó có thể điều chỉnh. Tần số cao được truyền qua. Làm thế nào tốt một điều chỉnh làm giảm tần số được tìm thấy trong sự từ chối gợn. Tra cứu biểu dữ liệu LM317 và tìm kiếm biểu đồ tỷ lệ loại bỏ Ripple theo tần số:

Nó phụ thuộc vào dòng điện tải, điện áp đầu vào và đầu ra và rõ ràng nếu bạn đặt một tụ điện vào chân Adj. Hơn nữa, nó giảm nhanh chóng ở tần số. Hầu hết các thông số kỹ thuật được thực hiện ở tần số thấp để nó hoạt động hoàn hảo sau một máy biến áp (có khả năng là một gợn sóng 100 Hz hoặc 120 Hz).

Nếu bạn nhận được một SMPS điển hình của những ngày này, nó có thể chuyển đổi ở mức vài trăm kHz. Rõ ràng là một LM317 với tụ 10 uF trên chân điều chỉnh chỉ quản lý 40 dB tại 100 kHz và 20 dB tại 1 MHz. Một gợn sóng 1 MHz 1 V _pp vẫn sẽ đi qua như gợn sóng 0,1 V _pp . Ở tần số cao hơn, nó sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn và giảm xuống 0 dB, không khuếch đại cũng không giảm.

Đây là một bộ điều chỉnh LM317 giá rẻ, có những cái tốt hơn trên thị trường. LDO thường không tốt trong việc từ chối Ripple vì bản chất của chúng là kém ổn định hơn một chút.

Ngoài ra, bạn có thể sử dụng bộ lọc LC để làm ẩm các công cụ tần số cao. Tuy nhiên, xin lưu ý rằng bộ lọc LC có tần số cộng hưởng, có thể làm giảm tần số nhất định hàng chục lần thay vào đó!

Tôi không thể thấy (trừ khi bộ điều chỉnh của bạn đang dao động) thay vào đó một bộ điều chỉnh tuyến tính sẽ khuếch đại nhiễu. Chắc chắn, nó sẽ luôn thêm nhiễu phổ rộng (nhiễu nhiệt độ, nhiễu nhấp nháy, v.v.), nhưng bóng bán dẫn, điện trở, opamp, điốt, v.v.

Tuy nhiên, vì bạn đang nói về âm thanh, tôi muốn thêm vào tình huống cụ thể đó:

• Một op-amp cũng có PSRR (tỷ lệ loại bỏ nguồn điện) riêng. Một số thành phần không có biểu đồ cho hình này, tuy nhiên điều này cũng bổ sung vào bộ điều chỉnh tuyến tính của bạn. Một op-amp chính xác AD8622 có khoảng 20 dB - 40 dB giảm xóc ở 100 kHz. (Nguồn cung tích cực thường được làm ẩm tốt hơn nguồn cung cấp âm).
• Nếu SMPS chuyển đổi trên 400 kHz, bạn có phiền / nghe thấy tiếng ồn không?

Giống như Hans nói, bộ điều chỉnh tuyến tính sẽ không ngăn tiếng ồn HF từ SMPS. Bạn có thể lọc nếu với thụ động như tụ điện và cuộn dây. Bởi vì tần số liên quan cao hơn rất nhiều so với mức gợn 100Hz mà bạn phải loại bỏ trong nguồn cung cấp cổ điển, bạn sẽ không cần đến chất điện phân lớn đó. (Các chất điện phân này phải lớn bởi vì chúng thường là cách duy nhất để "điều chỉnh" điện áp được chỉnh lưu.)
Vì vậy, việc tách rời thụ động là từ. Nếu bạn thực sự muốn sử dụng bộ điều chỉnh tuyến tính, bạn có thể sử dụng LDO vì điện áp đầu vào của nó sẽ không thay đổi.

Tất nhiên, bạn vẫn cần một máy biến áp trong SMPS, nếu không amp của bạn có thể là một trải nghiệm gây sốc. Nhưng bạn có thể làm cho nó nhỏ hơn rất nhiều so với những người cổ điển.

Điều chính bạn cần làm là định tuyến dấu vết của bạn đúng cách. Nếu bạn kết nối tín hiệu âm thanh của bạn với mặt đất ngay bên cạnh SMPS, và sau đó có bộ điều chỉnh tuyến tính sau đó, điều đó sẽ không giúp ích gì cho bạn. Bạn cần "đường ống" các dấu vết mặt đất từ ​​giai đoạn này sang giai đoạn tiếp theo và kết nối mạch âm thanh của bạn với mặt đất ở nắp đầu ra của bộ điều chỉnh tuyến tính.

Dây điện không phải là dây dẫn hoàn hảo và dòng điện ồn đi qua nút mặt đất sẽ khiến điện áp dao động. Sử dụng mặt đất dao động làm tham chiếu âm thanh của bạn có nghĩa là các dao động trở thành một phần của tín hiệu.

Cuộn cảm tuyến giáp & mũ ESR thấp cũng làm giảm gợn, điều này có thể đơn giản hơn để giảm 40 db trở lên và loại bỏ nhu cầu điều chỉnh LDO.

http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an101f.pdf

đây là một số thông tin hỗ trợ một số tùy chọn mà Russell đã giải thích rất chi tiết.

Trang (9) của nghệ thuật mà tôi đã đính kèm chắc chắn đáng chú ý, vì các đường cong đặc trưng của hạt ferrite là một sự cân nhắc tuyệt vời khác cho giảm xóc tần số cao, nhưng rất hiếm khi được sử dụng.

Một lần nữa, không có viên đạn ma thuật nào, và ferrite có một cửa sổ nhỏ hơn của ứng dụng hữu ích sau đó là mạch LC hoặc RC thông thường vì tác dụng của nó không quá quyết liệt, nhưng điều đáng nói là tác dụng của nó đối với trở kháng mà không có tác dụng phụ phổ biến liên quan đến hai loại kia tùy chọn và được sử dụng ở đúng nơi, ferrite có thể có ảnh hưởng đặc biệt đến sự ổn định.

Như Peter đã hỏi trước đó, liên quan đến tiếng ồn có thể nghe được, rất đúng khi lọc trong dải tần số âm thanh, giả sử 20hz-20khz; có thể là một cách nhanh chóng để làm cho một nguồn cung cấp năng lượng rất có thể sử dụng. Chúng tôi thấy điều này trong các bộ lọc RC trong amps guitar mọi lúc. Theo kinh nghiệm của tôi, đặc biệt là về các bộ khuếch đại nhạc cụ âm thanh, điều này chỉ trở nên đúng hơn khi phần cuối >> kỹ sư, trên thực tế là một biến áp đầu ra truyền thống có tần số cắt thường nằm giữa 20khz-10khz, sau đó kết hợp với loa khung kim loại truyền thống và như trường hợp của guitar, những loa này thường bị suy giảm để có mức cắt khoảng 8Khz.

Vì vậy, chúng tôi bắt đầu nâng cao lông mày ngay cả ở độ ồn 100khz, không đáng nỗ lực.

Nhưng trong thực tế, đó là một câu chuyện khác, bởi vì như chúng ta biết tần suất quan tâm cơ bản có xu hướng không ai ủng hộ và tự nhiên tạo ra sự hài hòa của chính nó, mở rộng tất cả các phạm vi có thể nghe được. Nếu tần số cơ bản vốn là nhiễu, thì điều này trở thành một biện pháp kiểm soát khó nắm bắt, bởi vì nó thường bao gồm nhiều tần số cơ bản hơn và sử dụng cả hai bộ lọc RC và LC có thể gây ra hiệu ứng bằng cách thay đổi "âm" của tiếng ồn sau đó đối xử với nó Vì vậy, bạn có thể thấy các hiệu ứng này có thể dễ dàng tạo ra sự chạy xung quanh trên giấy như thế nào.

Vì vậy, để phù hợp với điều này, việc đi vào sân bóng phù hợp đôi khi có thể dễ dàng biết được các đặc điểm của Ic mà chúng tôi chọn hoặc bất kỳ đặc điểm vốn có nào của thiết kế cung cấp điện mà chúng tôi chọn. Sau thời điểm đó, đảm bảo tiếp cận nhiễu với các cân nhắc bằng nhau cả về tần số âm thanh và tần số bậc cao có thể cho kết quả sâu sắc.