Ontwerp ruisarme voeding

[Timmes]

Het zelfbouwvirus heeft bij mij weer toegeslagen. Ik ben op dit moment bezig met een microfoonversterker om live-opnamen te kunnen maken, de P66 Low Noise Balanced Microphone Preamp van Rod Elliott/ESP (met OPA2134 natuurlijk ). De printplaat is al binnen, de onderdelen hadden vandaag binnen kunnen zijn.. als er iemand thuis was geweest om het pakket aan te nemen. Ik ben ook al aan het dromen van een goede DAC, voorversterker en een heuse UCD400..

Maar goed, nou heeft zo'n versterkertje natuurlijk een voeding nodig, voorlopig wil ik het simpel oplossen met twee 9V blokken, maar de bedoeling is dat er op termijn een goede gestabiliseerde en ruisarme voeding in komt, die ook bruikbaar zal zijn voor andere projecten (DAC, voorversterker).

Ik heb wat op internet rondgekeken en schema's samengetrokken voor een simpel LM317 / LM337 ontwerp en heb met EAGLE dit schema ontworpen.
Als het goed is is het ruisniveau vergelijkbaar met dat van een batterij. Ik heb ook schema's van shunt voedingen gevonden die nog veel betere resultaten behalen, maar ik vind die erg lastig om te doorgronden, ik weet niet hoe de negatieve kant eruit zou moeten zijn en de vraag is of dat nodig is.

Voor de weerstanden wil ik 1/4w metaalfilm gebruiken, voor de elco's low-esr's en op de gelijkrichters keramische KPDU's, allemaal van Conrad. Als trafo wil ik een simpele printtrafo van 2x15v, 77mA gebruiken in EL30 behuizing

Nou ben ik een newbie wat het ontwerpen van schakelingen betreft dus mijn vragen heel simpel:

• Is dit een goed ontwerp en heb ik de juiste typen componenten gekozen?
• Is de trafo zwaar genoeg, zijn de elco's groot genoeg?
• Welke veiligheidsmaatregelen zijn nodig als ik dit in een aluminium behuizing wil bouwen?

Eagle is trouwens een handig programma, met de videotutorials van Tangent is het niet zo ingewikkeld. Omdat ik toch bezig was heb ik ook maar gelijk een PCB ontworpen, de afmetingen zijn 4x10 cm.

[voodooless]

Lijkt me redelijk standaard en niets mis mee. 77mA is wel erg weinig, is dat niet toevallig 770 mA? Lijkt me meer dan voldoende in dat geval:)

Als extra luxe zou je kunnen overwegen een dubbele diodebrug te nemen, maar dat is natuurlijk geen noodzaak.

En misschien wil je nog plek laten voor koeling van de chips, maar ook dat is niet noodzakelijk.

[Timmes]

Nee, het is 77mA. Dat is misschien weinig maar dan is er iig geen koeling op de regulatoren nodig en voor simpele circuitjes als een microfoonversterker of een DAC zou het genoeg moeten zijn, toch? Zwaardere trafo's hebben grotere behuizingen, dat past weer niet op de print. Het voordeel van dit formaat is dat ik er precies 4 uit kan halen als ik ze zou laten etsen op een SSS 160x100 mm paneel.

Edit: Volgens deze online calculator heb ik bij 15v een verlies van ongeveer 10,5mA, dus er blijft dan 65,5mA over.
Edit2: Volgens deze calculator houdt ik een rimpelvoltage over van 84mV voor de regulatoren, die dempen deze als het goed is met 80dB, dus dan blijft er 0,84 picovolt over. Dat lijkt me redelijk ruisarm.

Wat is precies het voordeel van een dubbele diodebrug?

[paulebappie]

Cout (de laatste elko op de uitgang) is erg bepalend voor de klank, dit zegt National er over:

http://www.national.com/an/AN/AN-1148.pdf

Zie de alinea over Cout.

Het schijnt dat een elko met een gemiddelde esr van 1 ohm het beste klinkt. Dus een elko van 10uF (non low esr) is hier een goede keuze.
De ideale kandidaat voor Cout schijnt een Tantaal (jaja) van 4,7uF te zijn, valt precies binnnen de ideale waarden.

Ik heb laatst eens geexperimenteerd met verschillende typen voor Cout, een low-esr (panasonic FC) klinkt erg beroerd hier, beter niet doen.

Ook leuk leesvoer:

http://www.tnt-audio.com/clinica/regula ... se2_e.html



Groeten Paul

[Vuurkat]

Dit doet me erg denken aan de deze LM317 voeding, maar dan symetrisch.

Je kan gewoon alles opbouwen op een plankje of experimenteerprint en dan voor C9 t/m 12 wat proberen.

Trouwens, kan de transformator niet beter wat verder van de print af? Of heeft dat geen zin?

Eventueel kan je er nog een voedingsfilter bij gebruiken.

[Timmes]

De LM317 voeding op circuitsonline.net was een van mijn voorbeelden, die op tnt-audio ook en ik heb hier ook nog wat inspiratie vandaan gehaald.

Ik zou niet weten of het zin heeft de trafo verder van de print te plaatsen.. je bedoelt dat er minder storing zou kunnen zijn van magnetische velden?

Het ontwerp van de voedingsfilter komt me bekend voor, als ik me niet vergis wordt die ook in PC voedingen gebruikt, maar dan juist om te voorkomen dat er hoge frequenties het elektriciteitsnet in lekken. Als je een trafo gebruikt i.p.v. een schakelende voeding wordt dat sowieso gedempt lijkt me. Nadeel hiervan is ook dat op het moment dat 'ie niet geaard is je 110v wisselstroom op de massa hebt. Dat zie ik niet zo zitten..

Die link over de uitgangselko is heel interessant leesvoer, had ik nog niet gevonden. Bedankt Paulebappie!

De heilige graal lijkt me deze schakeling, die op TNT audio het best presteert:

Probleem hiervan is dat ik geen idee heb hoe ik 'm symmetrisch moet maken (kan 'ie gewoon gespiegeld worden? Welke transistoren moet ik dan gebruiken?) en dat je met 320 ohm in serie met de trafo natuurlijk maar een heel klein stroompje kunt leveren. Zou dat straffeloos kunnen worden aangepast, met een grotere C2?

Ik heb ook nog deze schakeling gevonden op de site van jeroen_d:

Ziet er erg mooi uit maar geen meetresultaten..

Mijn speurtocht is nog niet ten einde.

[daniel]

die voeding van TNT heb ik ooit symmetrisch gemaakt en gebouwd, voor schema zie attachment. Symmetrisch maken is een kwestie van PNP en NPN's omwisselen, evenals de polariteiten van elko's en spanningsreferenties (zenerdiodes). Weerstandswaarden en capaciteiten zijn gelijk aan het TNT-schema. Voeding werd gevoed vanuit een standaard 317/337 voeding op ongeveer +/-18 volt.

Eerlijk gezegd ben ik niet overtuigd van de noodzaak van een dergelijke voeding. In de desbetreffende toepassing hoorde ik geen verschil met een standaard LM317/337 voedingskitje van Velleman, maar kan dat niet met meetwaarden staven.

Ik denk eerlijk gezegd dat je met een volledig volgens de regels opgebouwd standaard lineair voedinkje ook al hele goede resultaten kunt behalen. Er is blijkbaar ook een fabrikant die ruisarme 78xx/79xx maakt. Ik dacht OnSemi, maar daar zou je eens naar moeten googlen. Is ook hier op het forum ooit eens ter sprake gekomen.

[paulebappie]

Er bestaat ook nog een variant met LM317 en zenerdiodes om Vref in te stellen, de "Raygulator"

http://www.diyaudio.com/forums/attachme ... 1194640833

De schakeling wordt in dit forum besproken:

http://www.diyaudio.com/forums/showthre ... did=116570

Een standaard LM317 schakeling is vrij simpel aan te passen. Schijnt nog minder ruis te geven maar ik heb er nooit mee gewerkt of aan gemeten.

Iemand hier ervaring mee?


Groeten Paul

[Vuurkat]

Hmm ik kan de bovenste link niet gebruiken (de onderste ook niet echt want ik kan niet zo snel Engels lezen).

Het voordeel van een LM317 is ook dat ie erg simpel is (voor de regelbare versie: potmeter, weerstand en eventueel 3 condensators).

Mocht je nog teveel ruis hebben, dan kan je nog een low-pass filter maken een de uitgang .

[markje]

Als het wat mag kosten, kun je misschien wat met de regulatoren die hypex heeft.



Groeten Mark

[jeroen_d]

Ik heb ook nog deze schakeling gevonden op de site van jeroen_d:

Ziet er erg mooi uit maar geen meetresultaten..

Mijn speurtocht is nog niet ten einde.

Ga er maar vanuit dat hij zeer ruisvrij is (en niet duur). Meetresultaten zullen trouwens afhankelijk zijn van de opbouw en ik heb er geen print voor gemaakt. Alles hardwired opgebouwd destijds op een massavlak.

[Vuurkat]

Als ik zo het schema zie, is het misschien handig om nog twee extra C'tjes van 100nF (geen elco) aan de uitgang te nemen, omdat gewone elco's vaak inductief zijn.

Ik zie namelijk vaak van die C'tjes bij voedingen.

[jeroen_d]

Heeft geen zin in dit geval. De inductiviteit van de elco's begint pas op te spelen boven 100kHz. Deze voeding is uitermate stabiel (alleen lokale tegenkoppeling in de emittervolgers) en heeft daarom geen 100nF ontkoppelcondensators nodig. Neem voor de elco's bv BC136/63V, die hebben zeer lage ESR en ESL.

Wat wél een goede (en noodzakelijke) aanvulling is, is de opamp lokaal op de pinnen ontkoppelen met 10-100nF MKT condensators. Hierin is overigens al voorzien in het schema van de startpost van dit topic http://sound.westhost.com/project66.htm https://sound-au.com/project66.htm

@Timmes: volgens mij is het voedingschema van je start post ook uitstekend. Voor het leveren van grotere stromen kan het in mijn schema geen kwaad om aan de linkerkant wat grotere elco's te nemen en eventueel de BC139/140 te koelen met een vinnetje. Ook de weerstandjes van 10ohm wellicht 2x zo klein nemen.

[dekkersj]

Hoi Jeroen,

Heb je toevallig een meting gedaan aan het residu wat er onder die 15V DC zit?

Groet,
Jacco

[jeroen_d]

Ik heb destijds wel op de scoop gekeken, maar geen foto gemaakt of waardes opgeschreven. Waarom vraag je dit eigenlijk? Een dergelijk schema geeft toch geen reden tot twijfel over de prestaties qua ruis?

[riktw]

het schema doet me hier aan denken:
http://sound.westhost.com/project15.htm
is het hierop gebaseerd ofzo?
let op, bovenstaand schema is voor een eind versterker en heel erg overkill kwa capaciteit voor een voorversterker of zoiets.

[dekkersj]

Ik heb destijds wel op de scoop gekeken, maar geen foto gemaakt of waardes opgeschreven. Waarom vraag je dit eigenlijk? Een dergelijk schema geeft toch geen reden tot twijfel over de prestaties qua ruis?

Just out of curiosity

Ik was benieuwd naar de ruis op de voeding, eventueel inclusief het residu van de 100Hz. Een 78-regelaar geeft ca -83dBV aan rommel gemeten tussen 20Hz en 80kHz. Daar weer achter een LM317 geeft in totaal -94dBV aan rommel in die bandbreedte. Het kon zijn dat je dat ook gemeten had. Voor sommige toepassingen ben ik ook op zoek naar stille voedingen.

Groet,
Jacco

[jeroen_d]

Deze voeding is denk ik niet zo goed als de 7812 of LM317 qua rippelonderdrukking op de laagste frequenties, hij is wel beter op het gebied van ruis. Gelukkig is het rippelresidu nog steeds heel laag en niet relevant vanwege de uitstekende PSRR van opamps voor de lage frequenties.

[jeroen_d]

het schema doet me hier aan denken:
http://sound.westhost.com/project15.htm
is het hierop gebaseerd ofzo?
let op, bovenstaand schema is voor een eind versterker en heel erg overkill kwa capaciteit voor een voorversterker of zoiets.

Niet perse op dit schema, het principe van RC filtering en emittervolgers is genoegzaam bekend.

[Pjotr]

Ik was benieuwd naar de ruis op de voeding, eventueel inclusief het residu van de 100Hz. Een 78-regelaar geeft ca -83dBV aan rommel gemeten tussen 20Hz en 80kHz. Daar weer achter een LM317 geeft in totaal -94dBV aan rommel in die bandbreedte. Het kon zijn dat je dat ook gemeten had. Voor sommige toepassingen ben ik ook op zoek naar stille voedingen.

Groet,
Jacco

Dat valt of staat hoofdzakelijk met je referentie. Afgezien van 50Hz rommel, dat is ook topologie afhankelijk.

Op diyaudio,com is daar destijds een onderzoekje naar gedaan en het bleek dat een 12V 400mW zener de laagste ruis produceerde.

[dekkersj]

Deze voeding is denk ik niet zo goed als de 7812 of LM317 qua rippelonderdrukking op de laagste frequenties, hij is wel beter op het gebied van ruis. Gelukkig is het rippelresidu nog steeds heel laag en niet relevant vanwege de uitstekende PSRR van opamps voor de lage frequenties.

Ik wil er verder ook geen oordeel over vellen. Binnenkort duik ik een EMC testruimte in en ik wil wat voedingschakelingetjes bestuderen op gedrag. Zo gaandeweg wil ik tevens wat spannings- en stroombronnen selecteren. Blijft leuk dat gefriemel met dat spul

Groet,
Jacco

[dekkersj]

Ik was benieuwd naar de ruis op de voeding, eventueel inclusief het residu van de 100Hz. Een 78-regelaar geeft ca -83dBV aan rommel gemeten tussen 20Hz en 80kHz. Daar weer achter een LM317 geeft in totaal -94dBV aan rommel in die bandbreedte. Het kon zijn dat je dat ook gemeten had. Voor sommige toepassingen ben ik ook op zoek naar stille voedingen.

Groet,
Jacco

Dat valt of staat hoofdzakelijk met je referentie. Afgezien van 50Hz rommel, dat is ook topologie afhankelijk.

Op diyaudio,com is daar destijds een onderzoekje naar gedaan en het bleek dat een 12V 400mW zener de laagste ruis produceerde.

Ik heb het opgeschreven, bedankt. Misschien dat ik zelf ook wel wat ga proberen.

Groet,
Jacco

[jeroen_d]

@ topic starter, als je echt een hele mooie voeding zelf wilt bouwen, kijk dan eens hier: http://www.zelfbouwaudio.nl/forum/viewt ... 177#116177

[dekkersj]

@ topic starter, als je echt een hele mooie voeding zelf wilt bouwen, kijk dan eens hier: http://www.zelfbouwaudio.nl/forum/viewt ... 177#116177

En hoe ziet de voeding van die opamps er uit?

Groet,
Jacco

[jeroen_d]

Wat je ziet is alleen maar voeding, de opamps horen daarbij. Blijkbaar ken je de voeding van de RelaiXed voorversterker niet. Zie hieronder het schema:



Het is niet compleet trouwens, er hoort nog een gelijkrichtbrug voor + ontkoppelelco's.