Squeezebox tema

[mestn pu]

[horvi]

[stormsonic]

[stormsonic]

[stormsonic]

@horvi
najprej nisem hotel napisat glede izhodnih kondenzatorjev na shunt regulatorjih, ker sem hotel malo pojeziti Jernejca, ampak naj bo, bom malo pomagal Jernejcu v pravo smer, ampak ne preveč

Če imaš shunt regulator, kjer ima regulatorsko vezje (opamp ali diskretno) dovolj pasovne širine in ojačanja, potem je super.
Ker shunt regulator v bistvu "visi" na napajalnih linijah in sam regulira svojo napajalno napetost, je izhodni shunt element (npr. tranzistor ali MOSFET) vključen v feedback zanko.
Žrtvuješ ojačanje in povečas negativni feedback, ker npr. 60 dB negativnega feedbacka (60 dB = faktor 1000x) za prav toliko zniža impedanco izhodnega elementa in iz nekaj Ohmov izhodne impedance prideš na nekaj miliOhmov.

Če vzamema audio območje do 20 kHz, izhodna impedanca regulatorja sicer raste, ampak je pri 20 kHz še vedno nižja, kot je ESR kondenzatorja na izhodu.
Ker si napisal, da so na shuntih običajno med 10-100uF kondenzatorji, potem grem zračunat reaktanco pri 20 kHz:
10 uF = 0.8R reaktance pri 20 kHz
47 uF = 0.17R reaktance pri 20 kHz
100 uF = 0.08R (80 miliOhm) reaktance pri 20 kHz

Ker ima shunt izhodno impedanco par miliOhmov, je v celotnem audio pasu impedanca regulatorja še vedno nižja kot impedanca kondenzatorja in kondenzator ne igra vloge oziroma nima takšnega vpliva kot pri serijskem LM317 regulatorju.
Pri LM317 regulatorju začne izhodna impedanca rast že pri par sto Hz in moraš potem s kondenzatorjem to ravnat, da ne gre preveč gor pri višjih frekvencah. V samem LM317 regulatorju integrirani opamp enostavno nima ne pasovne širine, ne ojačanja, nimaš kaj narediti. Ker je izhodna impedanca v funkciji izhodnega toka, si lahko delno pomagaš tako, de čimbolj obremeniš izhod in vlečeš čimvečji tok iz regulatorja, da gre izhodna impedanca čimbolj dol.

Da se vrnem na shunt: pojavi se drug problem, ki je pravi razlog za izhodni kondenzator na shuntu, to je PSRR samega regulatorskega vezja. Če je to npr. opamp, potem PSRR opampa pada z naraščajočo frekvenco. Ker opamp "visi" na napajalnih linijah in si sam regulira svojo napajalno napetost, se z naraščajočo frekvenco te motnje vedno bolj manifestirajo na napajalni liniji, opamp enostavno ne zmore več regulirat in vedno bolj prenaša motnje na svoj izhod. Ker je izhod opampa preko shunt elementa v feedback zanki, se te motnje prenašajo direktno na napajalne linije ter hkrati na izhod regulatorja.
Z naraščajočo frekvenco opampu "zmanjkuje sape" oziroma ojačanja, da bi lahko višek ojačanja spravil v feedback zanko. Tu rabiš izhodni kondenzator, da pomaga opampu, da mu gladi njegove lastne napajalne linije, tam, kjer sam ne zmore več.

[stormsonic]

Še par linkov za lažjo pomoč

Decibel calculator: http://www.sengpielaudio.com/calculator-db.htm

Reactance calculator: http://www.electronics2000.co.uk/calc/reactance-calculator.php

Z zadnjega linka se splača sneti in namestiti program Electronics Assistant. Program je FREE in uporaben pri raznih električnih kalkulacijah.

[horvi]

... odlično, hvala za kar nekaj uporabnih namigov ... med prazniki bodo možgani na OFF, potem pa zagrizem v tole "kislo" jabolko

[stormsonic]

Za pomoč pri "kislem jabolku", en link, kjer je to obdelano temeljito:
http://waltjung.org/Library.html, predvsem artikli iz 1995, Part 1, 2 in 3.

[jernejc]

Literature za glodat čez celo leto! Hvala Stormsonic.
Je potrebno, da napajalna napetost opampa visi na napetostnih vejah, ali bi jo lahko izvzeli? Kako uporabiti tako topologijo za regulator, kjer je izhodna napetost višja od max delovne opampa?
Vem, spet iščem bližnjice , sem samo bežno preletel vse skupaj (v službi rešujem svet pred prazniki).
LP Jernej
_________________
Ohm sweet ohm.

Just saw a gold plated optical fibre. Apparently the gold made it sound marvelous according to the salesman.

[stormsonic]

Napajanje opampa, kjer opamp sam reguliras svojo napajanje, JE genialna rešitev in izboljšava. Napajanje opampa z neregulirano napetostjo je slabša rešitev.
Napajanje opampa z ločenim regulatorjem, pomeni, da rabiš drugi regulator, ki bi napajal opamp prvega regulatorja Ampak vseeno trčiš ob enak problem, kako umirit in zgladit napajanje opampa v drugem regulatorju.

Tisto o višji izhodni napetosti od napajanja opampa ne bo šlo, ker je največ, kar je možno doseči, uporaba RRIO tip opampa (Rail-to-Rail-Input-Output), kjer je na izhodu ali vhodu opampa max. napajalna napetost.

Ja, je pa možno izolirati napajanje opampa od izhoda regulatorja, ampak rabiš kondenzator in upor, da formiraš LPF (low-pass filter). To je ena pomembna izboljšava. "Kazen" za to izboljšavo je malenkostno povečanju izhodne upornosti regulatorja in malo slabša regulacija.

Na zadnjem linku glej Part 1, Figure 8a ali 8b: ta filter je sestavljen iz R8 in C6, rezna frekvenca Fc(-3dB) = 60 Hz (22.1R upor in 120uF kondenzator). Meritve in grafe imaš v Part 2 in 3.

Ampak gremo najprej analizirat obstoječe stanje, obstoječo shemo, zakaj ni OK. Je izbira LM285Z-2.5 kot napetostne reference OK?
V mislih imam predvsem šum, ki ga LM285Z-2.5 proizvaja in ki pride na vhod opampa. Šum lahko tretiramo kot AC signal ali kot glasbo na vhodu opampa, ki jo bo opamp ojačal za določen faktor ojačanja. Faktor ojačanja opampa lahko "sprogramiramo" sami. Ta šum na vhodu opampa se bo ojačan pojavil na izhodu opampa. Ker izhod iz opampa krmili Gate shunt MOSFETa, bo ta šum viden na izhodu regulatorja.

Koliko je tega šuma? Je možno ta šum zmanjšat? Ga je možno sfiltrirat? Je možna kakšna druga izbira kot LM285Z-2.5?

Linki za pomoč:
RC filter kalkulator: http://sim.okawa-denshi.jp/en/CRlowkeisan.htm

[jernejc]

Kaj pa LED npr 2 v seriji?
S tistim LM nimam izkušenj, mi pa ni dalo miru, zakaj tak aktivni element za referenco.
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/6/0r4ee0aeahqrxoww4xizkotu3rwy.pdf

Ker gre za majhno ref napetost, bi lahko uporabil kar zenerco pa en kondenzator paralelno.

Lp Jernej
_________________
Ohm sweet ohm.

Just saw a gold plated optical fibre. Apparently the gold made it sound marvelous according to the salesman.

[stormsonic]

ja, LM285Z-2.5 je z vidika šuma slaba izbira



Kondenzator preko LM285 popravi zadevo, ampak ne dovolj. V bistvu popravi šele pri višjih frekvencah, kjer impedanca kondenzatorja pade pod dinamično impedanco LM285. Dinamična impedanca LM285 raste z frekvenco in je hudo nelinearna.



V bistvu so vse bandgap shunt reference iz vidika šuma slaba izbira. Odlikuje jih predvsem preciznost in nizka občutljivost na spremembe temperature, ne pa nizek šum. Ena boljših zadev je npr. MAX6126, ampak cena podvoji ceno celega regulatorja.

[stormsonic]

Kaj pa Zener diode, kaj pravi Wikipedija?

Za nizke napetosti so Zener diode OK, kjer je pravi Zener efekt, tam je šum nizek. Ampak za nizke napetosti so LED boljša izbira, ker je šum še nižji.

Problem pri Zener diodah je pri 6 ,7 ali 8 V, kjer se pojavi Avalanche efekt in so precej šumne. Dobra izbira so za višje napetosti, npr. 15V ali več, kjer bi rabili kup LED diod.

Kaj pravijo meritve šuma za LED in Zener: Noise measurement 1.4

Zmagovalec so LED, predvsem rdeče, rumene in zelene, sploh za nizke napetosti, kakor tudi iz vidika cene + zastonj indikacija delovanja Bele in modre proizvajajo več šuma in se jih je bolje izogniti.

Mogoče bo koga zmotilo, da se ponekod pojavljajo enote kot npr.: 500 nV/√Hz, ponekod pa 20 µV. V prvem primeru, kjer je nV/√Hz gre običajno za t.i. 1/f ali "flicker noise" oziroma "pink noise" pri nizkih frekvencah.
V drugem primeru, kjer je µV, pa za šum v širokem pasu. Ker gre za audio, običajno v območju 20 Hz - 20.000 Hz.

Kako pretvoriti?
Če vzamemo audio pasovno širino, torej 20 Hz - 20.000 Hz, je to 19.980 Hz pasovne širine (20.000 - 20 = 19.980).
Kvadratni koren od 19.980 je 141,3506, zaokrožino na 141,35. To je faktor, ki si ga velja zapomniti.

Gremo zračunat šum za LM285, kjer graf kaže cca 1600 nv/√Hz:

1600 * 141,35 = 226160. Ker gre za pretvorbo iz nV v µV, je treba deliti s faktorjem 1000 in dobimo 226,160 µV. Če zaokrožimo, je to cca 216 µV šuma v audio frekvenčnem območju 20 Hz - 20 kHz.

Zdaj pa šum LED, kjer kaže 0.30 µV:

0.30 / 141,35 = 0,00212. Ker gre za pretvorbo iz µV v nV, je treba pomnožiti s faktorjem 1000 in dobimo 2,12 nv/√Hz.

Primerjava med LED in LM285:
LED ima 2.12 nv/√Hz šuma oziroma 0.30 µV v audio območju 20 Hz - 20 kHz.
LM285 ima 1600 nv/√Hz šuma oziroma 216 µV v audio območju 20 Hz - 20 kHz.

Faktor izboljšave, če zamenjamo LM285 z LED? Cca 720x nižji šum.
Na papirju, v praksi seveda nekaj manj, ampak še vedno ogromno.

[stormsonic]

izbiro napetostne reference smo rešili in izbrali LED zaradi najnižjega šuma. Ostane vprašanje: 1x LED ali 2x LED?

Pogledamo datasheet za AD811. Kaj pravi, kakšna je lahko vhodna napetost, če je napajalna napetost 5V? Iščemo min/max vhodno napetost, to je Common-Mode Voltage Range?

[stormsonic]

Podatki pravijo, da je vhodna napetost pri +5v in -5V napajanju lahko +/- 3 V. Kar pomeni, da je najnižja vhodna napetost 2V nad negativno napajalno napetostjo in najvišja 2V pod pozitivno napajalno napetostjo.

V našem primeru napajamo opamp s +5V, negativna napajalna napetost je masa ali 0V. 2V nad negativno napajalno napetostjo nam da +2V (0V + 2V = +2V) in 2V pod pozivno napajalno napetostjo nam da +3V (+5V - 2V = +3V).

Opamp rabi za normalno delovanje referenčno napetost med +2V in +3V na svojem vhodu. Če vzamemo 1xLED, ki ima Vf 1.8V, potem je ena LED premalo. Če vzamemo 2xLED, potem je to preveč, ker imamo 3.6V (1.8V + 1.8V)

Bolje preveč kot premalo, ker se lahko s preprostim uporovnim delilnikom ta napetost zniža.

Ali pa uporabimo 1xLED in 1x1N4148 navadno diodo. 1N4148 dioda ima Vf cca 0.7V, kar nam da 1.8V + 0.7V = 2.5V

Hmm, sploh koga zanima, da ne bom težačil in pisal monologov?