Двухполярный малошумящий источник питания с высоким подавлением входной помехи

Вот интересно - если всю нижнюю землю перенести на сплошную заливку наверх -то есть - двусторонняя печать, но земля только в верхнем слое... Что то в этом есть. Ваши мнения?
Ответ

alio, мне кажется, что землю можно делать и так, и так, поскольку практически все цепи стабилизатора достаточно низкоомные. Только точка А чувствительна к паразитной емкости - вот около нее не должно быть "много земли". Резистор очень советую поставить - он присутствует во всех схемах Дарлингтона, в том числе и внутри составных транзисторов типа КТ827, КТ829, КТ834 и пр. У него две важнейшие функции. Первая, о которой я уже говорил - это обеспечение некоторого начального рабочего тока первого транзистора. Вторая - даже более важная (возможно, не в нашем случае) - этот резистор обеспечивает работоспособность составного транзистора при максимальных температурах и напряжениях. Без него при высокой температуре составной транзистор невозможно закрыть, поскольку без этого резистора нельзя нужным образом уменьшить напряжение база-эмиттер второго, более мощного транзистора пары. При предельно высоких температурах для запирания транзистора, надо порой изменять направление базового тока на противоположное, поскольку надо отвести в базу резко растущий обратный ток перехода коллектор база. А это нельзя сделать с помощью первого транзистора, поскольку его эмиттерный ток не может поменять направление (он может только открывать второй транзистор, но не закрывать). Это было особенно актуально, когда применялись германиевые транзисторы, но и для кремниевых силовых транзисторов в справочниках указывается величина обязательного сопротивления резистора, включаемого между эмиттером и базой, необходимого для обеспечения работы транзистора во всех допустимых режимах температур и коллекторных напряжений (нельзя оставлять базу "подвешенной").
Ответ

semimat Написал:наверное правильно, если ты откажешься от варианта с залитой верхней землей
Нет, не правильно. Хотя заливка в верхнем слое (слой сигнальной разводки) и не обязательна. Здесь нет особенно высокоомных точек, в точке А импеданс не такой уж высокий, особенно в той области частот где это как-то может повлиять на устойчивость. 1-2 лишних пики на 1-2Мгц в этой точке не должна существенно сказываться. Это только на низких там 50-100К
Игры с землями в первую очередь могут ухудшить PSRR, выходное сопротивление и точность. 2 последних параметра в данном случае не принципиальны
alio Написал:Сейчас попробую с 5532
Я пожалуй погорячился, не будет там сильного влияния от 10-100. А вот Семиматовский имеет смысл попробовать, он немного увеличит запас по фазе, правда основное его влияние будет выше интересующей нас области.
Кстати если есть сомнения насчёт "мокроосцилляции"- если увидите частоту на уровне шумов-выключите питание не меняя подключения приборов. Если частота примерно такая-же - это что-то наводится или пролезает.

Nobody Is Perfect
The following 1 user says Thank You to begemot for this post:
  • alio (07-08-2017)
Ответ

semimat Написал:указывается величина обязательного сопротивления
Там не будет таких токов утечки чтоб без него не закрывалось, не надо путать нормальных кремниевых транзисторв и германиевых. Не надо читать на ночь старых совецких справочников.

Nobody Is Perfect
Ответ

Провел эксперименты. В общем - везде по чуть и... 1) Изменил резистор на 90 ом-стало получше (R21) но 5532 все равно заводилась. Цель у меня-заставить именно ее работать да и интересно стало все это. 2) Добавил Семиматовский резистор- вот тут 5532 завелась нормально. Решил проверить устойчивость двумя способами- включал и выключал стабильностями достаточно быстро, а также ставил на выход полипропилен 0,01мкф - при его подсоединении в работающей схеме даже в одно плечо бывал срыв. Сейчас с резистором 510 ом от Семимата стало устойчивей, на вкл-выкл почти не реагирует (это об 5532), контре 0,01 срывает в генерацию все равно, но все же она заработала (5532-я) Если включить стабильностями по новой-то после возникшего срыва все встает на места. Другими словами-510 ом очень помог, раньше 5532 генерал сразу, теперь нет. Если оставить его включенным-все ок, но конечно-при подключении к реальной схеме запаса маловато-хотя я завтра попробую этот вариант на унике (он в АБ классе). Другие контрольные опера при подключении 0,01мкф тоже заводятся но при убирали встают в нормальный режим. В общем где-то еще чуть додавить -и можно делать на любых радиодеталях! ;-)) Эксперименты с реальной нагрузкой а также с разными операми в стабе и их слышимостью будут завтра. Но вот бы еще куда нибудь резкий воткнуть - что б еще чуть стабильнее с 5532 было и тогда гуд.
Ответ

стабильности-стабилизатор- это винда думает, что лучше меня правописание знает.;-))
Ответ

куда нибудь резкий воткнуть - опять винда - я писал резик воткнуть.
Ответ

Евгений-один вопросик назрел - какие операционники вы бы еще могли посоветовать, что бы не потерять в качестве стаба и доставаемых вполне легко? Может, тут просто именно 5532 капризная, у меня пара других микрух работает хорошо, но параметры хуже (вы писали об этом чуть выше). Поэтому хочется попробовать некий эквивалент 5532-й, мало ли..
Ответ

alio, если резистор сумел помочь, то рекомендую его сделать даже меньше - 200...300 Ом. У него есть еще одно важное назначение, наверное, самое полезное в нашем случае, и я забыл о нем сказать. Без него у составного транзистора многократно различаются скорость включения и выключения - выключение происходит намного медленнее. А этот резистор их выравнивает, делая выключение более быстрым. Бояться уменьшения номинала не стоит. В данном случае даже 200 Ом создаст минимальный ток Q1 всего лишь около 3 мА, зато это повысит устойчивость схемы при вариации нагрузок.
The following 1 user says Thank You to semimat for this post:
  • alio (07-09-2017)
Ответ

Без существенной переделки корекции и ухудшения параметров можно использовать любой относительно малошумящий ОУ с полосой порядка 8-12 Мгц. Например OPA2140, OPA2141, OPA1652, OPA2209, TLE2027, OPA2227. LM833. Более широкополосные то-же можно использовать, но это должно потребовать изменения коррекции.
Но надо проверять. Кроме того, особого смысла переставлять я не вижу. Надо немного поиграться с коррекцией.

Nobody Is Perfect
Ответ

semimat Написал:Без него
Не зависимо с ним или без него, схему надо тестировать. Вариант "без него" был достаточно протестирован в первом посте и показал вполне адекватные результаты.
semimat Написал:зато это повысит устойчивость схемы при вариации нагрузок
Он практически не изменит петлевого но может немного улучшить запас по фазе. Ничего радикального не произойдёт и если этот резистор- грань между устойчивостью и осцилляцией-надо в первую очередь переделывать коррекцию. Но почему бы не попробовать, ничего плохого кроме хорошего от его добавления не произойдёт.

Насколько я помню у Вас не было генератора прямоугольника. В принципе его частота не очень важна, можно попробовать встроенный в осциллограф калибратор если он будет способен отдавать достаточный ток. Как это делать- http://www.audio-perfection.com/forum/sh...hp?tid=530

Nobody Is Perfect
Ответ

Поскольку тут возникли некоторые непонятки с тем как работает коррекция (да и я сам уже порядком подзабыл) я сконстраполячил схемку позволяющую посмотреть некоторые её особенности. И попробовать поиграться с разными элементами чтоб оценить их влияние.
Но сначала посмотрим на общую картину.
Что такое регулятор напряжения? Чаще всего это обычный усилитель с обратной связью. Но имеющий некоторые особенности. В отличии от УЗЧ он усиливает не звуковой сигнал, а сигнал своего
опорного напряжения. Т.е. его цель-поддерживать на выходе масштабированную копию своего опорного напряжения, тогда как цель УЗЧ (за исключением некоторых совсем криминальных удифильских потуг) поддерживать на выходе масштабированную копию своего входного напряжения. При обеспечении требуемого выходного тока.
Ещё одной частной особенностью большинства (но не всех) регуляторов напряжения является работа их выходного каскада на достаточно большую ёмкость. Это накладывает некоторый отпечаток на построение коррекции, требующейся для обеспечения устойчивости. А вообще-это та же система с обратной связью и принципы построения устойчивых систем-те же.
Поскольку выходная ёмкость является одним из элементов определяющих устойчивость, посмотрим как она может на неё влиять поподробней.
Эквивалентная схема выходного каскада представлена на рисунке.

   

R_OUT представляет собой выходное сопротивление оконечного каскада каскада, обратно пропорциональное его проводимости, которая, в свою очередь зависит от тока нагрузки.
Параллельно подключено сопротивление нагрузки, изменение которого и приводит к изменению выходного тока.
Таким образом это параллельное соединение и ёмкость конденсатора ( в данном случае электролита, поскольку она значительно больше ёкости керамики) образуют первый полюс коррекции.
Положение которого сильно гуляет при изменении тока нагрузки.
Кроме того в петле ОС будут ещё несколько полюсов, например полюс коррекции самого ОУ (в принципе не один, а несколько. Но сейчас для нас важен доминирующий полюс ОУ).
Плюс полюс дополнительного усилителя на Q3. Т.е. как минимум 3-4 полюса, задающих сдвиг фаз существенно превышающий 180 градусов и могущих приводить к генерации системы.
Для того чтоб этого не происходило, необходимо ввести в коррекцию нули, компенсирующие влияние части этих полюсов.
Один из таких нулей возникает благодаря наличию ESR выходного конденсатора. Хотя при использовании на выходе дополнительного керамического конденсатора, это ESR является причиной возникновения ещё одного полюса. Поэтому желательно, чтоб с одной стороны ноль вызываемый ESR возникал задолго до единичной частоты петлевого усиления и успевал скорректировать фазу на ней, а с другой стороны чтоб следующий полюс (ESR и С керамики) возникал после. В некоторых случаях это условие может не выполнятся и тогда наличие керамики на выходе может приводить к существенному уменьшению запаса по фазе или даже к потере устойчивости.
Ситуация усложняется тем что не только частота первого полюса но и усиление существенно зависит от тока нагрузки.

Nobody Is Perfect
Ответ

Итак, перейдём к подробной модели, позволяющей более детально изучить поведение элементов коррекции.

   

Операционный усилитель пока из модели исключён. Сопсно для того чтоб управлять сущностями надо их разделять.
В модель так же дополнительно введена серво для поддержания требующегося постоянного напряжения на выходе.
На характеристики схемы в интересующем нас диапазоне частот серво не влияет.


Файлы вложений
.asc corr_sh.asc Размер: 5.75 KB  Загрузок: 10

Nobody Is Perfect
Ответ

Сначала отключим С11 и керамику на выходе чтоб оценить что происходит при изменении тока нагузки.
Сопротивление нагрузки меняется от 50 Ом до 1К. При выходном напряжении 15В

   

А это - как меняется передаточная функция при изменении ESR в диапазоне от 0.01 Ом до 2 Ом при нагрузке 150 ОМ.

   

Теперь подключим С11.
Соответствующие графики.
   

   

Как можно видеть разброс существенно уменьшился и всё стало более предсказуемо.

Nobody Is Perfect
Ответ

Итак, что и как можно контролировать при помощи данной коррекции? И для чего?
Пора вспомнить что в петле находится ещё и ОУ.
Выберем предполагающуюся частоту единичного усиления системы порядка 1-2Мгц.
ОУ имеет частоту единичного усиления порядка 10Мгц. Тогда на частоте 1-2Мгц
этот ОУ будет иметь усиление порядка 14-20дБ и сдвигать фазу примерно на 80 градусов.
Эти величины будут несколько варьироваться в зависимости от типа использовавшегося ОУ и конкретного
экземпляра. Но порядок величин примерно такой.
С11, R6 и R21 позволяют выстраивать желаемую коррекцию и обеспечивать устойчивость.
Зададим величину R6 таким образом чтоб выходное сопротивление ОУ не оказывало существенного влияния на
характеристики. Частота полюса С11-R6 должна располагаться таким образом, чтоб усиление успевало
достаточно спадать до частоты 5-10 раз ниже частоты единичного усиления. Частота нуля С11- R21 должна располагаться
таким образом чтоб успевать компенсировать полюс С11-R6 в районе частоты единичного усиления.
А соотношение R6 и R21 должно обеспечивать необходимое усиление чтобы вместе с усилением ОУ на частоте 1-2Мгц
получалось около 1 общего усиления.
Вот несколько примеров влияния значений элементов коррекции


Файлы вложений Эскизы(ов)
       

Nobody Is Perfect
The following 1 user says Thank You to begemot for this post:
  • mellowman (07-09-2017)
Ответ

Евгений, Семимат-спасибо за теорию. А вот можно ли рассчитать эту коррекцию исходя из параметров реальной схемы? Другими словами - измерил конкретную схему и подставил значения в расчет? Просто поиграться можно-только так как в цепи два элемента (С и R) -можно долго это делать. Меандром от осциллографа попробую - но когда стабильна будет работа 5532, сейчас идет срыв от подключения 0,01мкф на выходе и не восстанавливается, только выключив и включив плату можно восстановить работу. 200ом тоже попробую.
Ответ

На какой частоте генерит?
И напомните какое сейчас значение R6

Nobody Is Perfect
Ответ

R6 по схеме, 510 ом. Частоту сейчас померяю. Вот картинки. Картинка с большой амплитутдой - это положительное плечо, далее -не меняя чувствительность проверил отрицательное плечо - вторая картинка. Амплитуда возбуда много меньше. Везде 0,2мв/клетка 5мкс/клетку развертка

https://drive.google.com/open?id=0B62daC...kNOOTNUeXM

После сброса питания - все опять работает нормально.
Ответ

Забыл - у меня 5 штук 5532, надписи расположены по разному на корпусе, но знак везде Техасс Инстр. Так вот из всех только эта - которую мерял - работает более менее. остальные стараются работать, но от чиха могут засвистеть. Загадка, однако.;-))
Ответ

Посмотрел картинки. Я не очень понял, что с амплитудой генерации. Мне кажется, что там 0.2В/клетку, то есть амплитуда около 0.5 Вольта. Поправь, если я ошибаюсь. Но дело даже не в этом конкретном значении, а в том, что генерация по амплитуде существенно меньше выходного напряжения. Важно также, как стала возможна такая "острая" генерация. Её фронт, судя по картинке, имеет величину менее 0.1 мкс (хорошо бы еще растянуть развертку, чтобы его увидеть). И вот здесь возникают проблемы корректности теоретических расчетов. Расчет устойчивости с помощью нулей и полюсов подходит для линейных систем. Тут возникает первая проблема - если на какой-то частоте теория дает выполнение условия возбуждения - то, возникнув, генерация будет нарастать по амплитуде до "бесконечности", т.е., реально, пока не упрется в ограничение определяемое величиной напряжения питания. Если же амплитуда ограничилась гораздо раньше, значит в её развитии после начала генерации решающую роль уже играют нелинейные процессы, рассчитать которые гораздо сложнее, в частности, понять, откуда могут взяться такие крутые фронты у генерируемых импульсов(то есть, после начала генерации схема начинает работать совсем по-другому). Это очень трудноразрешимое противоречие в рамках линейной модели. Поэтому я считаю, что анализ устойчивости в линейном приближении важен для оценки риска, что система из "спокойного" состояния сама постепенно перейдет к генерации. Но вот гарантировать устойчивость системы при быстрых изменениях нагрузки, когда создаются условия попадания системы в нелинейный режим, она не может. То есть, стабилизатор с такой мощной обратной связью может стабильно работать при относительно постоянной нагрузке и давать высокий результат. А для других случаев он небезопасен. Наверное поэтому в продаже нет микросхем с такими высокими параметрами - слишком во многих случаях применения они будут неустойчиво работать. Я не могу дать теоретические советы по настройке - в моей практике это получалось только эмпирическим путем, каким ты сейчас и идешь. Один из путей решения проблемы сочетания высокого PSRR и низкого выходного сопротивления - это последовательное соединение двух стабилизаторов - первый в большей степени рассчитан на подавление входных пульсаций, а второй - на малое выходное сопротивление и малые шумы. Стабилизатор Назара как раз является двухкаскадным. Его минус - это значительное потребление по питанию, поскольку второй стабилизатор - параллельного типа.
Ответ


Возможно похожие темы ...
Тема / Автор Ответы Просмотры Последний пост

Перейти к форуму:


Пользователи, просматривающие эту тему: 10 Гость(ей)