अगर मैं आउटपुट से पहले लीनियर रेगुलेटर लगाऊं तो क्या किसी स्विचिंग पीएसयू का शोर कम हो सकता है?

Question

एक मित्र ने मुझे बताया कि यदि उत्पादन से पहले मैंने रैखिक नियामक लगाया तो किसी भी स्विचिंग पीएसयू के शोर को देखा जा सकता है। क्या यह सच है?

उदाहरण के लिए, अगर मैं एम्पलीफायर के लिए + -12 V सेशन-एम्प को पावर करना चाहता हूं, तो मैं एक स्विचिंग-मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) का उपयोग कर सकता हूं, कह सकता हूं, शोर 15 वी आउटपुट के साथ और फिर एसएमपीएस आउटपुट से एक LM7812 फ़ीड और एक LM7912 ।

LM7812 और LM7912 से आउटपुट अब उनके इनपुट की तुलना में बहुत कम शोर होगा?

अगर यह सच है, तो यह आश्चर्यजनक है क्योंकि अब ट्रांसफार्मर का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

क्या यह वास्तव में सही है कि क्लास ए और बी एम्पलीफायरों के लिए ट्रांसफार्मर का उपयोग करने वाले भारी पीएसयू की अब आवश्यकता नहीं है?

Answer 1

हां, यह सही है कि SMPS (स्विच मोड पावर सप्लाई) के बाद रैखिक रेगुलेटर जोड़ने से शोर कम होगा, लेकिन देखभाल की अभी भी जरूरत है। परिणाम बहुत अच्छा हो सकता है, लेकिन परिणाम हो सकता है के रूप में अगर एक साधन संचालित ट्रांसफार्मर प्लस रैखिक नियामक इस्तेमाल किया गया था अच्छा के रूप में नहीं हो।

फेयरचाइल्ड से एक सामान्य LM7805 5V नियामक पर विचार करें । इसमें 62 डीबी न्यूनतम का "रिपल रिजेक्शन" विनिर्देश है। "रिपल" इनपुट शोर है लेकिन आमतौर पर रेक्टिफाइड और स्मूथेड मेस इनपुट से दो बार आवृत्ति आवृत्तियों से संबंधित है। यह 10 ^ (dB_noise_rejection / 20) = 10 ^ 3.1 ~ = 1250: 1 के शोर में कमी है, अगर इनपुट पर "तरंग" का 1 वोल्ट था, तो यह आउटपुट पर घटकर 1 mV हो जाएगा। हालांकि यह 120 हर्ट्ज = यूएसए के दो बार आवृत्ति के रूप में निर्दिष्ट किया गया है, और उच्च आवृत्तियों पर शोर में कमी के लिए कोई विनिर्देश या ग्राफ नहीं दिया गया है।

नैटसेमी के कार्यात्मक समान LM340 5V नियामक में 120 हर्ट्ज पर थोड़ा बेहतर विनिर्देशन (68 डीबी न्यूनतम, 80 डीबी ठेठ = 2500: 1 से 10,000: 1) है।
लेकिन नैटसेमी कृपया उच्च आवृत्तियों (पृष्ठ 8 के निचले बाएं कोने) में विशिष्ट प्रदर्शन का एक ग्राफ प्रदान करें।

।

यह देखा जा सकता है कि 5V आउटपुट रिपल रिजेक्शन के लिए 100 kHz (= 250: 1) पर 48dB तक है । यह भी देखा जा सकता है कि यह प्रति वर्ष लगभग 12 डीबी (10 केएचजेड पर 60 डीबी, 100 केएचजेड पर 48 डीबी) रैखिक रूप से गिर रहा है। इसे 1 मेगाहर्ट्ज तक फैलाने से 1 मेगाहर्ट्ज (~ = 60: 1 शोर में कमी ) पर 36 डीबी शोर अस्वीकृति होती है। इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि 1 मेगाहर्ट्ज तक का यह विस्तार यथार्थवादी है लेकिन वास्तविक परिणाम इसके अलावा और (शायद) पत्र नहीं होगा। बहुत बुरा मत बनो।

जैसा कि अधिकांश (लेकिन सभी नहीं) smps की आपूर्ति 100 kHz से 1 MHz रेंज में संचालित होती है, कोई यह अनुमान लगा सकता है कि मूलभूत शोर आवृत्तियों के लिए 100-1000 kHz रेंज में 50: 1 से 250: 1 के क्रम में शोर अस्वीकृति होगी। हालांकि, smps में उनकी मौलिक स्विचिंग आवृत्ति के अलावा अन्य कई बार आउटपुट होता है, अक्सर बहुत अधिक होता है। ट्रांसफॉर्मर में ओ लीकेज इंडक्शन के कारण स्विचिंग किनारों पर होने वाली बहुत पतली तेजी से बढ़ रही स्पाइक्स और समान आवृत्ति शोर की तुलना में कम क्षीण होगी।

यदि आप अपने आप से एक smps का उपयोग कर रहे थे, तो आप आमतौर पर आउटपुट फ़िल्टरिंग के कुछ प्रकार प्रदान करने की उम्मीद करेंगे और एक रैखिक "पोस्ट रेगुलेटर के साथ निष्क्रिय LC फ़िल्टर का उपयोग करके अपने प्रदर्शन को जोड़ेंगे।"

आप LM340 की तुलना में बेहतर और बदतर दोनों तरह के रिपल रिजेक्शन के साथ रेखीय नियामक प्राप्त कर सकते हैं - और ऊपर आपको पता चलता है कि दो कार्यात्मक समान आईसी में कुछ अलग विनिर्देश हो सकते हैं।

Smps से शोर उन्मूलन को अच्छे डिज़ाइन द्वारा बहुत मदद मिलेगी। उपखंड बहुत जटिल है जितना कि इसका उल्लेख करने से अधिक है, लेकिन इंटरनेट पर इस विषय पर बहुत अच्छा है (और पिछले स्टैक एक्सचेंज उत्तरों में)। कारकों में ग्राउंड विमानों का सही उपयोग, पृथक्करण, वर्तमान छोरों में न्यूनतम क्षेत्र, वर्तमान रिटर्न पथों को न तोड़ना, उच्च प्रवाह प्रवाह की पहचान करना और उन्हें सर्किट के शोर संवेदनशील भागों (और बहुत कुछ) से दूर रखना है।

तो - हाँ, एक रेखीय नियामक कर सकते हैं मदद एसएमपीएस उत्पादन शोर को कम करने और यह हो सकता है काफी अच्छा सीधे इस तरह से बिजली ऑडियो ampliers की अनुमति देना हो (और कई डिजाइनों सिर्फ इतना है कि ऐसा कर सकते हैं) , लेकिन एक रेखीय नियामक एक में "जादुई गोलियां" नहीं है यह एप्लिकेशन और अच्छा डिज़ाइन अभी भी महत्वपूर्ण है।

Comments

लेकिन आप पहले स्थान पर रैखिक नियामक को मिलने से पहले मेगाहर्ट्ज सामान से छुटकारा पाने के लिए एक कम-पास फिल्टर का उपयोग करने जा रहे हैं

— एंडोलिथ

अल्ट्रासाउंड के लिए चिकित्सा इकाइयों की तरह, बिजली की आपूर्ति में बहुत कम शोर की आवश्यकताओं के बाद रैखिक नियंत्रण को देखना आम है। किलोहर्ट्ज़ में यह शोर है कि रैखिक नियामक एटेन्यूएटिंग (स्विचिंग रिपल, किसी भी बीट आवृत्तियों को कई कन्वर्टर्स, आदि) से बाहर करेगा

— एडम लॉरेंस

श्रृंखला में उन LM340s में से दो तो 96dB लहर अस्वीकृति प्रदान करेगा?

— us2012

@ us2012 - 96 xB 2 x LM340 का उपयोग श्रृंखला है? = वैचारिक रूप से, व्यवहार में = शायद। 96 डीबी = 63,095: 1। या रिपल के वोल्ट के प्रति 16uV के शोर के बारे में। यदि आपका एसएमपीएस शोर 100 mW के आसपास था, तो शुरू करने के लिए आप आउटपुट में लगभग 2 uV मांग रहे हैं। यह बहुत बहुत आसान है रास्ते में शोर के 2 uV "खोजने" के लिए आसान है। उदाहरण के लिए यदि आपका आउटपुट 100 mA Rload = ~ 50 ओम पर 5V था। 100 kHz पर आपको 100 mV कम Z सिग्नल स्रोत से 50 ओम लोड में क्षमता के लगभग 0.5 पिको-फराड की आवश्यकता होगी। ...

— रसेल मैकमोहन

@ us2012 ... अन्य सभी गैर-आदर्शों, युग्मों, अप्रत्याशित रिसाव रास्तों और अधिक को जोड़ें और आपको इस तरह के परिणाम प्राप्त करने के लिए अग्रणी प्रदर्शन और एक विशाल व्यावहारिक अनुभव आधार और विषय की समझ की आवश्यकता होती है।

— रसेल मैकमोहन

Answer 2

एक रैखिक नियामक के पास एक सीमित बैंडविड्थ है जिस पर वह विनियमित हो सकता है। उच्च आवृत्तियों के माध्यम से पारित किया जाता है। रिपल रिजेक्शन में रेग्युलेटर की आवृत्तियों को कितना अच्छा पाया जाता है। LM317 डेटाशीट को देखें और फ़्रीक्वेंसी के विरुद्ध रिपल रिजेक्शन अनुपात के ग्राफ़ की खोज करें:

यह लोड करंट, इनपुट और आउटपुट वोल्टेज पर निर्भर करता है और जाहिरा तौर पर अगर आप Adj पिन पर कैपेसिटर लगाते हैं। इसके अलावा यह तेजी से आवृत्ति में चला जाता है। अधिकांश विनिर्देशों को कम आवृत्ति पर बनाया जाता है, इसलिए यह एक ट्रांसफार्मर के बाद पूरी तरह से काम करता है (जो कि 100 हर्ट्ज या 120 हर्ट्ज रिपल होने की संभावना है)।

यदि आपको इन दिनों का एक सामान्य एसएमपीएस मिलता है, तो यह कई सौ किलोहर्ट्ज़ पर बदल सकता है। स्पष्ट रूप से समायोजित पिन पर 10 यूएफ संधारित्र के साथ एक LM317 केवल 100 kHz पर 40 dB और 1 MHz पर 20 dB का प्रबंधन करता है। एक 1 मेगाहर्ट्ज 1 वी _पीपी रिपल अभी भी 0.1 वी _पीपी रिपल आउट के रूप में गुजरता है। उच्च आवृत्तियों पर यह केवल खराब हो जाएगा और 0 डीबी तक गिर जाएगा, जो न तो प्रवर्धन है और न ही भिगोना है।

यह एक सस्ता LM317 नियामक है, बाजार पर बेहतर हैं। एलडीओ आमतौर पर रिपल रिजेक्शन में उतने अच्छे नहीं होते क्योंकि उनका स्वभाव थोड़ा कम स्थिर होता है।

वैकल्पिक रूप से आप उच्च आवृत्ति सामान को नम करने के लिए एक LC फ़िल्टर का उपयोग कर सकते हैं। ध्यान दें कि एक LC फ़िल्टर में एक अनुनाद आवृत्ति होती है, जो इसके बजाय एक निश्चित आवृत्ति दसियों बार भाग ले सकती है!

मैं नहीं देख सकता (जब तक कि आपका नियामक थरथराना नहीं है) एक रैखिक नियामक इसके बजाय शोर को बढ़ाएगा। निश्चित रूप से, यह हमेशा व्यापक स्पेक्ट्रम शोर (तापमान शोर, झिलमिलाहट शोर, आदि) को जोड़ देगा, लेकिन इसलिए ट्रांजिस्टर, प्रतिरोधक, opamps, डायोड, आदि होगा।

हालाँकि, क्योंकि आप ऑडियो के बारे में बात कर रहे हैं, मैं उस विशिष्ट स्थिति में जोड़ना चाहूंगा:

• एक op-amp का अपना PSRR (बिजली की आपूर्ति अस्वीकृति अनुपात) भी है। कुछ घटकों में इस आकृति के लिए रेखांकन नहीं हैं, हालांकि यह आपके रैखिक नियामक को भी जोड़ता है। एक AD8622 सटीक ऑप-एम्पी में लगभग 20 डीबी - 40 डीबी 100 केएचजेड पर भिगोना है। (सकारात्मक आपूर्ति आमतौर पर नकारात्मक आपूर्ति की तुलना में बेहतर होती है)।
• अगर 400 kHz से ऊपर का SMPS स्विच करता है, तो क्या आप शोर सुनेंगे?

Answer 3

जैसे हंस कहते हैं, एक रैखिक नियामक एक एसएमपीएस से एचएफ शोर को रोक नहीं पाएगा। यदि कैपेसिटर और कॉइल जैसे पैसिव्स के साथ आप फ़िल्टर कर सकते हैं । यदि आप बड़े electrolytics कि जरूरत नहीं होगी क्योंकि आवृत्तियों शामिल 100Hz की तुलना में बहुत अधिक है आप एक क्लासिक आपूर्ति में से छुटकारा पाने के लिए है लहर। (ये electrolytics क्योंकि वे सबसे अधिक बार "को विनियमित" सुधारा वोल्टेज के लिए एक ही रास्ता हो बड़ा होना है।)
तो निष्क्रिय decoupling शब्द है। यदि आप वास्तव में एक रेखीय नियामक का उपयोग करना चाहते हैं, तो आप एलडीओ का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि इसका इनपुट वोल्टेज भिन्न नहीं होगा।

BTW, आपको अभी भी अपने एसएमपीएस में एक ट्रांसफार्मर की आवश्यकता है, अन्यथा आपका amp एक चौंकाने वाला अनुभव हो सकता है। लेकिन आप इसे क्लासिक की तुलना में बहुत छोटा बना सकते हैं।

Answer 4

मुख्य बात जो आपको करने की ज़रूरत है वह है आपके निशान को ठीक से रूट करना। यदि आप एसएमपीएस के ठीक बगल में अपने ऑडियो सिग्नल को जमीन से जोड़ते हैं, और फिर इसके बाद एक रैखिक नियामक है , तो यह आपको अच्छा नहीं करेगा। आपको एक चरण से दूसरे चरण तक जमीन को "पाइपलाइन" करने की आवश्यकता है, और रैखिक नियामक के आउटपुट कैप पर अपने ऑडियो सर्किट्री को जमीन से कनेक्ट करें।

तार सही कंडक्टर नहीं हैं, और एक ग्राउंड नोड के माध्यम से गुजरने वाला एक शोर वर्तमान वोल्टेज के उतार-चढ़ाव का कारण होगा। आपके ऑडियो संदर्भ के रूप में उतार-चढ़ाव वाले मैदान का उपयोग करने का मतलब है कि उतार-चढ़ाव सिग्नल का हिस्सा बन जाता है।

Answer 5

टॉरॉइडल चोक और लो ईएसआर कैप भी रिपल को कम करते हैं जो 40 डीबी या उससे अधिक कम करने के लिए सरल हो सकता है और एलडीओ नियामक की आवश्यकता को समाप्त करता है।

Answer 6

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

रसेल के कुछ विकल्पों का समर्थन करने वाली कुछ और जानकारी यहाँ पहले से ही उत्कृष्ट विवरण में बताई गई है।

मैंने जो आर्टिकल संलग्न किया है उसका पृष्ठ (9) निश्चित रूप से ध्यान देने योग्य है, क्योंकि फेराइट बीड्स की विशेषताओं में उच्च आवृत्ति डंपिंग के लिए एक और उत्कृष्ट विचार है, लेकिन बहुत कम उपयोग किया जाता है।

फिर से कोई जादू की गोली, और फेराइट में उपयोगी अनुप्रयोग की एक छोटी खिड़की है तो एक आम नियंत्रण रेखा या आरसी सर्किट क्योंकि इसका प्रभाव उतना कठोर नहीं है, लेकिन बड़ा ले जाता है इसका प्रभाव अन्य दो से जुड़े आम दुष्प्रभावों के बिना प्रतिबाधा पर पड़ता है। विकल्प, और सही जगह पर इस्तेमाल किया, फेराइट स्थिरता पर एक असाधारण प्रभाव हो सकता है।

जैसा कि पीटर ने पहले कहा था, श्रव्य शोर के बारे में, यह बहुत सच है कि श्रव्य आवृत्ति बैंड के भीतर फ़िल्टरिंग, 20hz-20khz; बिजली की आपूर्ति को बहुत उपयोगी बनाने का एक त्वरित तरीका हो सकता है। हम इसे आरसी फिल्टर में गिटार एम्प्स में हर समय देखते हैं। मेरे अनुभव में विशेष रूप से ऑडियो इंस्ट्रूमेंट एम्पलीफायरों में, यह केवल तब और अधिक सच हो जाता है जब अंत >> इंजीनियर, वास्तव में एक पारंपरिक आउटपुट ट्रांसफार्मर होता है जिसमें आम तौर पर 20khz-10khz के बीच एक कटऑफ फ्रीक होता है, जो तब पारंपरिक धातु फ्रेम स्पीकर के लिए जोड़े होते हैं, और जैसा कि गिटार के लिए होता है, इन स्पीकर्स को आमतौर पर लगभग 8Khz का कटऑफ दिया जाता है।

तो हम 100khz शोर पर भी भौं उठाना शुरू करते हैं, प्रयास के लायक नहीं।

लेकिन व्यवहार में यह एक अलग कहानी है, क्योंकि जैसा कि हम जानते हैं कि ब्याज की मौलिक आवृत्ति किसी को कोई एहसान नहीं करती है और स्वाभाविक रूप से खुद का सामंजस्य बनाता है, सभी तरह से श्रव्य सीमा में नीचे की ओर बढ़ाता है। यदि मौलिक आवृत्ति स्वाभाविक रूप से शोर है, तो यह एक मायावी नियंत्रण उपाय बन जाता है, क्योंकि इसमें कई बार अधिक बार एक से अधिक मौलिक आवृत्ति शामिल होती हैं, और RC और LC दोनों फ़िल्टर का उपयोग करके शोर के "टोन" को बदलकर प्रभाव डालना बंद कर सकते हैं। इसका इलाज कर रहे हैं। इस प्रकार आप देख सकते हैं कि ये प्रभाव कागज पर एक रन के लिए कितना आसान बना सकते हैं।

तो इस के लिए समायोजित करने के लिए, सही बॉलपार्क में प्रवेश करना कभी-कभी हमारे द्वारा चुने गए आईसी की विशेषताओं, या हमारे द्वारा चुने गए बिजली आपूर्ति डिजाइन की किसी भी अंतर्निहित विशेषताओं को जानने में आसान हो सकता है। उस बिंदु के बाद, श्रव्य आवृत्ति में दोनों समान विचारों के साथ शोर को सुनिश्चित करना, और उच्च क्रम आवृत्तियों गहरा परिणाम दे सकते हैं।