Чи може бути послаблений шум будь-якого комутаційного блоку, якщо я поставити лінійний регулятор перед виходом?

Друг сказав мені, що шум будь-якого блоку комутації може бути послаблений, якщо я поставити лінійний регулятор перед виходом. Це правда?

Наприклад, якщо я хочу підключити підсилювач + -12 V для підсилювача, я можу використовувати джерело живлення в режимі комутації (SMPS), скажімо, із шумним виходом 15 В, а потім з SMPS-виходу подавати LM7812 і LM7912 .

Чи будуть у виходів від LM7812 та LM7912 зараз дуже низький рівень шуму в порівнянні з їхніми входами?

Якщо це правда, це дивовижно, оскільки більше не потрібно використовувати трансформатор.

Чи дійсно правильно, що важкий блок живлення, що використовує трансформатор для підсилювачів класу А і В, вже не потрібен?

Так, це правда, що додавання лінійного регулятора після SMPS (джерела живлення в режимі комутації) зменшить рівень шуму, але обережність все ще потрібна. Результати можуть бути дуже хорошими, але результат може бути не таким хорошим, як якщо б був використаний мережевий трансформатор плюс лінійний регулятор.

Розглянемо загальний регулятор 5В LM7805 від Fairchild. Це специфікація "відхилення пульсацій" мінімум 62 дБ. "Ripple" - це вхідний шум, але, як правило, пов'язаний із подвійним відхиленням частоти мережі від випрямленого та згладженого входу мережі. Це зменшення шуму на 10 ^ (dB_noise_rejection / 20) = 10 ^ 3.1 ~ = 1250: 1 Тобто, якби на вході був 1 вольт "пульсації", це було б зменшено до 1 мВ на виході. Однак зазначено, що він знаходиться на частоті 120 Гц = двічі в електромережі США, а специфікація або графік не подано для зменшення шуму на більш високих частотах.

Функціонально однаковий регулятор LM340 5V від NatSemi має дещо кращі характеристики (мінімум 68 дБ, типовий 80 дБ = 2500: 1 до 10 000: 1) при 120 Гц.
Але NatSemi також надає графік типової продуктивності на більш високих частотах (лівий нижній кут сторінки 8).

.

Видно, що для відхилення пульсації 5В відхилення до 48 дБ при 100 кГц (= 250: 1). Також можна помітити, що він падає приблизно лінійно, приблизно на 12 дБ на десятиліття (60 дБ при 10 кГц, 48 дБ на 100 кГц). Екстраполяція цього на 1 МГц дає відхилення шуму 36 дБ при частоті 1 МГц (~ = 60: 1 зменшення шуму. ) Немає гарантії, що це розширення до 1 МГц є реалістичним, але реальний результат не буде літери, ніж цей, і повинен (мабуть) не набагато гірше.

Оскільки більшість (але не всі) джерела smps працюють в діапазоні від 100 кГц до 1 МГц, можна оцінити, що відхилення шуму буде в порядку 100: 1 до 250: 1 в діапазоні 100-1000 кГц для основних частот шуму. Однак smps матиме вихід на іншій, ніж їх основна частота комутації, часто набагато вище. Дуже тонкі швидкозростаючі шипи, які можуть виникати на краях перемикання через o індуктивність витоку в трансформаторах тощо, будуть менш ослабленими, ніж шум нижчої частоти.

Якщо ви самі використовували smps, ви зазвичай розраховували б надати деяку форму фільтрації на виході, а використання пасивних фільтрів LC з лінійним "пост-регулятором додасть його продуктивності.

Ви можете отримати лінійні регулятори з кращим і гіршим відхиленням пульсацій, ніж LM340 - і вищесказане показує, що два функціонально однакових ІС можуть мати дещо різні характеристики.

Удаленню шуму від smps значно допоможе хороший дизайн. Суб'єкт занадто складний, ніж робити його більше, ніж згадувати тут, але в Інтернеті є багато корисного з цього приводу (і в минулих відповідях обміну стеками). Фактори включають правильне використання наземних площин, розділення, мінімізацію площі в струмах, не порушуючи потоки зворотного струму, виявлення шляхів потоку високого струму та утримування їх вдалині від чутливих до шуму частин ланцюга (та багато іншого).

Отже - так, лінійний регулятор може допомогти зменшити вихідний шум smps, і це може бути досить добре, щоб ви могли живити аудіопідсилювачі безпосередньо таким чином (і може зробити багато проектів саме так), але лінійний регулятор не є "магічною кулею" в ця програма та гарний дизайн все ще життєво важливі.

Лінійний регулятор має обмежену пропускну здатність, на яку він може регулювати. Високі частоти пропускаються через. Наскільки хороший регулятор затухає частоти виявляється у відхиленні пульсацій. Знайдіть таблицю даних LM317 та знайдіть графіки коефіцієнта відхилення пульсацій щодо частоти:

Це залежить від струму навантаження, вхідної та вихідної напруги, і, мабуть, також, якщо ви поставите конденсатор на штифт Adj. Більше того, він швидко падає з частотою. Більшість технічних характеристик зроблені на низькій частоті, тому вона прекрасно працює після трансформатора (який, швидше за все, буде пульсацією 100 Гц або 120 Гц).

Якщо ви отримаєте типовий SMPS в ці дні, він може перемикатися на кілька сотень кГц. Мабуть, LM317 з 10 конденсатором UF на контактному штирі керує лише 40 дБ при 100 кГц і 20 дБ на 1 МГц. Пульсація 1 МГц 1 В _пп все ще пропускатиметься, як пульсація 0,1 В _пп . На більш високих частотах він тільки погіршиться і знизиться до 0 дБ, що не є ні посиленням, ні демпфіруванням.

Це дешевий регулятор LM317, є кращі на ринку. ЛДО зазвичай не такі хороші у відторгненні пульсацій, оскільки вони є менш стійкими.

Крім того, ви можете використовувати LC-фільтр для зволоження високочастотних матеріалів. Однак зауважте, що фільтр LC має резонансну частоту, яка може послабити певну частоту замість цього в десятки разів!

Я не бачу (якщо ваш регулятор не коливається) лінійний регулятор замість цього посилює шум. Звичайно, він завжди додаватиме шум широкого спектру (температурний шум, мерехтливий шум тощо), але так буде транзистори, резистори, оппамп, діоди тощо.

Однак, оскільки ви говорите про аудіо, я хотів би додати до тієї конкретної ситуації:

• Операційний підсилювач також має власний PSRR (коефіцієнт відхилення живлення). Деякі компоненти не мають графіків для цієї фігури, однак це також додає до вашого лінійного регулятора. Прецизійний підсилювач AD8622 має приблизно 20 дБ - 40 дБ демпфірування на 100 кГц. (Позитивні поставки, як правило, краще демпфіровані, ніж негативні).
• Якщо SMPS перемикається вище 400 кГц, ви б заперечували / чули шум?

Як каже Ганс, лінійний регулятор не зупинить ШЧ-шуму від SMPS. Ви можете фільтрувати, якщо використовуєте пасиви, як конденсатори та котушки. Оскільки частоти, що задіяні, набагато вище, ніж пульсація 100 Гц, вам доведеться позбутися від класичного живлення, вам не знадобиться така велика електролітика. (Ці електролітики повинні бути великими, тому що найчастіше вони є єдиним способом "регулювання" випрямленої напруги.)
Тому пасивне роз'єднання - це слово. Якщо ви дійсно хочете використовувати лінійний регулятор, ви можете використовувати LDO, оскільки його вхідна напруга не змінюватиметься.

До речі, вам все ще потрібен трансформатор у вашому SMPS, звичайно, інакше ваш підсилювач може бути шокуючим досвідом. Але ви можете зробити його набагато менше, ніж класичні.

Головне, що вам потрібно зробити, це правильно простежити свої сліди. Якщо підключити звуковий сигнал на землю прямо поруч з ПІП, а потім лінійний регулятор після цього, він не буде робити вам ніякої користі. Потрібно "прокласти" земні сліди від однієї стадії до другої і підключити аудіосхему до землі на вихідному ковпачку лінійного регулятора.

Провід не є ідеальними провідниками, і шумний струм, що проходить через заземлений вузол, призведе до коливання напруги. Використання коливальної землі в якості аудіопосилання означає, що коливання стають частиною сигналу.

Торроїдальні дроселі та ковпачки з низьким значенням ШОЕ також зменшують пульсацію, що може бути простішим для зменшення 40 дБ або більше, а також усуває потребу в регуляторі LDO.

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

Ось додаткова інформація, яка підтверджує кілька варіантів, які Рассел вже пояснив чудово.

Сторінку (9) артикулу, який я додав, безумовно, варто відзначити, оскільки криві характеристик феритових кульок є ще одним чудовим фактором для демпфування високої частоти, але дуже рідко використовуються.

Знову ніякої магічної кулі, а у фериту є менше вікно корисного застосування, ніж звичайна схема LC або RC, оскільки його вплив не настільки різкий, але велика віддача - це вплив на опір без загальних побічних ефектів, пов'язаних з двома іншими Варіанти, і використовуваний у потрібному місці, ферит може мати винятковий вплив на стабільність.

Як раніше Петро запитував, щодо звукового шуму, це правда, що фільтрація в межах звукового діапазону частот, скажімо, 20 Гц-20 кГц; може бути швидким способом зробити джерело живлення дуже корисним. Це ми бачимо у фільтрах RC у гітарних підсилювачах постійно. На мій досвід, особливо в підсилювачах аудіоінструментів, це стає більш правдивим, коли інженер кінцевого >>, насправді є традиційним вихідним трансформатором, який має частоту відсікання, як правило, між 20 кГц-10 кГц, який потім з'єднується з традиційним динаміком металевої рамки, і як це стосується гітари, ці динаміки зазвичай ослаблені, щоб вони мали обріз близько 8 кГц.

Тож ми починаємо піднімати брову навіть при шумі 100 кГц, не вартих зусиль.

Але на практиці це вже інша історія, тому що, як ми знаємо, основна частота інтересів, як правило, нікому не сприяє і, природно, створює гармоніку себе, поширюючись на весь простір до чутного діапазону. Якщо основна частота по суті є шумом, це стає невловимим контрольним заходом, оскільки вона часто так включає більше однієї основної частоти, а використання RC та LC фільтрів може виключати ефект, змінюючи "тон" шуму більше лікуючи його. Таким чином, ви можете побачити, як легко ці ефекти можуть створити пробіг на папері.

Таким чином, щоб прийняти для цього, потрапляння у правильний балпарк іноді може бути настільки ж простим, як дізнатись характеристики Ic, які ми обираємо, або будь-які притаманні їм характеристики системи живлення, яку ми обираємо. Після цього переконайтеся, що підходити до шуму з однаковими міркуваннями як звукової частоти, так і частот високого порядку можуть дати глибокі результати.