Audioschaltkreis – Versorgungsrauschen

Erstens: Kann ich diese Art von Rauschen möglicherweise beseitigen, wenn es um eine Schaltversorgung für Audio geht, vielleicht mit einem besseren Filter oder etwas mit einfachen Komponenten, oder muss ich für diese Art auf den alten Transformator + Linearregler zurückgreifen Anwendung? (was ich wirklich nicht will)

Nun, ich habe möglicherweise übersehen, was Ihre ursprüngliche Quelle für die 6-12 V ist. Aber in Bezug auf die höhere Spannungsversorgung, NEIN ... Sie müssen nicht auf eine Brute-Force-Versorgung zurückgreifen. Das Rauschen kann eliminiert oder zumindest minimiert werden. Aber ich habe mich schon oft mit solchen Dingen beschäftigt, und hier ist, worauf Sie sich einlassen.

1. Die Tatsache, dass Sie Frequenzen deutlich unterhalb Ihrer ursprünglichen Oszillatorfrequenz von 70 kHz hören, weist tatsächlich auf parasitäre Schwingungen hin. Die schlechte Nachricht ist, dass es in Ihrer High-Gain-Schaltung möglicherweise Instabilitätspunkte gibt, die jedes Mal, wenn ein starkes „Impuls“ -Signal angelegt wird, für kurze Zeit bei 400 kHz „klingelt“. Wenn also "Hash" -Rauschimpulse von Ihrem 70-kHz-Signal kontinuierlich die Impulse über die Versorgungsleitungen liefern, ist der "ausgelöste" Parasitär immer da. Die schlechte Nachricht ist, dass Sie feststellen könnten, dass selbst mit den beiden isolierten Versorgungen bestimmte Musiksignalbedingungen immer noch dazu führen können, dass dieselben Parasiten ihren hässlichen Kopf erheben.

2. Es ist immer noch möglich, dass die 400-kHz- oder andere parasitäre Frequenzen in Ihrer Booster-Schaltung erzeugt werden. Sie sind möglicherweise sehr klein, sodass Sie sie nicht auf dem Oszilloskop sehen, aber Sie sagten, Sie hätten es mit einer Schaltung mit hoher Verstärkung zu tun. Ich habe kürzlich mit einem vorgefertigten variablen "Boost-Regler" gearbeitet, dessen interner Oszillator bei etwa 170 kHz lag, und in meiner Zielschaltung immer noch schreckliches "Hashing-Rauschen" (eher weißes Rauschen als ein einzelner Ton) erhalten.) Aber die Prinzipien der Ausbreitung des Rauschens ändern sich nicht. Sie sind im Grunde elektrisch, breiten sich durch die Stromversorgungskabel selbst aus, und magnetisch, breiten sich durch die Luft aus und strahlen von den Stromversorgungskabeln ab. Wenn Ihr Zielschaltkreis IRGENDEINE Induktoren hat, kann diese Strahlung a sein große Belästigung. Um sie zu verringern, Sie können damit beginnen, dem Ausgang Ihres Schaltnetzteils einen PI-Filter hinzuzufügen, der aus einem Shunt-Kondensator, gefolgt von einer Reiheninduktivität und einem weiteren Shunt-Kondensator besteht. Wenn die Versorgungskabel für den 555-Schaltkreis beliebig lang sind, müssen Sie möglicherweise auch dort eine Induktivität hinzufügen. Die Kondensatoren sollten schnell und mit niedrigem ESR sein, wie z. B. metallisierter Polypropylenfilm. Es ist schwierig, die perfekten Werte zu bestimmen, und selbst wenn Sie dies tun, müssen sie fast immer weiter optimiert werden. Ein guter Ausgangspunkt wären jedoch 100 uH für die Serieninduktivität und 1 uF für die Kappen. Das sollte sowohl die elektrischen als auch die magnetischen Quellen zumindest hörbar reduzieren. Wenn jedoch die Magnetfeldübertragung tatsächlich Teil des Problems ist, müssen Sie möglicherweise die zusätzlichen Schritte unternehmen, um die Versorgungsleitungen in ein verdrilltes Paar zu verwandeln und sie weit entfernt von Induktoren in Ihrem Audioschaltkreis zu halten. und in einigen Fällen den Abstand zwischen Ihrem 555-basierten Netzteil und dem Audioschaltkreis vergrößern. Während die meisten IC-Hersteller bei ihren ICs auf möglichst schnelles Schalten drängen, könnten Sie in diesem Fall einige Kopfschmerzen verlieren, wenn Sie zu einer langsameren Version des 555 wechseln. Wenn es eine Anstiegsgeschwindigkeit hat, die in der Lage ist, einen Oszillator im Megahertz-Bereich, dann können Ihnen diese Flanken auch bei einer langsameren Taktrate Probleme bereiten.

Oh, und übrigens, hier ist ein wenig bekannter Trick ... wenn Sie eine gewöhnliche Siliziumdiode in Ihren 555-Oszillatorschaltkreis einbauen, so dass die Anode mit Pin 7 und die Kathode mit Pin 6 verbunden ist, können Sie dorthin gelangen ein nahezu perfektes Tastverhältnis von 50 %, wobei R1 und R2 den gleichen Wert haben! Ich weiß nicht, warum dieser Trick so selten veröffentlicht wird, aber er funktioniert. Sie können dann mit verschiedenen Schaltfrequenzen spielen, indem Sie einfach den Zeitkondensator ändern.

Nun zu diesem Teil...

Zweitens: Wenn es darum geht, diese Art von Geräten auf der Bühne zu verwenden, gibt es normalerweise viele Rauschquellen (elektromagnetische, Erdschleifen usw.). Ist ein Transformator + Regler mehr oder weniger immun gegen diese Art von Rauschen als ein Schaltnetzteil? Bitte erkläre

Es wird wirklich keinen großen Unterschied machen, wenn überhaupt. Wenn Sie mit Ihrem aktuellen Versorgungssetup in eine ruhige Situation kommen und sich das physische Setup auf der Bühne nicht ändert, werden alle zusätzlichen Geräusche, die Sie zum Zeitpunkt der Aufführung bekommen, wahrscheinlich auf eine andere Quelle zurückzuführen sein. An Veranstaltungsorten gibt es eine ganze Reihe von Problemen, und das größte Problem im Zusammenhang mit der Stromversorgung sind „Erdschleifen“. Diese treten auf, wenn die Stromversorgung von zwei oder mehr separaten Geräten irgendwie kleine Mengen von 50/60-Hz-Wechselstrom zulassen, um ihre "Masse" -Punkte zu erreichen. Wenn das Gerät dann an verschiedene Wechselstromquellen angeschlossen wird, die auch nur ein paar Volt voneinander abweichen, leitet die Erdungsabschirmung in allen Verbindungskabeln den Wechselstrom von einem Gerät zum anderen und koppelt das „Brummen“ direkt in Ihren Audiostrom. Um nicht zu diesem Problem beizutragen, Es ist wichtiger, die Leckage zwischen Ihrer Wechselstromquelle durch Ihre Stromversorgungskomponenten zu verstehen, die am Ende mit dem gekoppelt sein kann, von dem Sie HOFFEN, dass es geerdet wäre. Isolation ist der Schlüssel. Sie möchten niemals einen Versorgungskreis verwenden, der irgendwo keine Transformatorisolierung hat, bevor Sie das Wechselstromnetz erreichen. Und es schadet nie, so viele Geräte wie möglich an dieselbe Steckdosenleiste anzuschließen, die von einer einzigen Wechselstromquelle gespeist wird.

Und dann gibt es natürlich abgestrahltes elektromagnetisches Rauschen. Treten Sie irgendwo in der Nähe einer 10.000-Volt-Leuchtreklame auf? Die Aufnahme von dieser Art von Rauschen kann von Ihrer Stromversorgung nicht unterstützt werden. Nur eine angemessene Abschirmung und in einigen Fällen "Nulling"-Techniken (wie z. B. Humbucker-Tonabnehmer) können Ihnen aus diesen Kopfschmerzen heraushelfen.

Viel Glück Mann!

Ich bin nur ein Bastler. Damit sollte ich anfangen. Ich habe keine Elektronikausbildung. Ich lese und versuche, von meinen Besseren in diesem Fach zu lernen. Was ich also anbieten werde, basiert auf meiner geringen Vorstellung davon, woher dieses Problem kommen könnte, und nicht auf der Erfahrung, einen Dickson-Multiplikator wie diesen herzustellen.

Ein offensichtlicher Gedanke, der mir beim Betrachten der Oszilloskop-Spur des Netzteilausgangs in den Sinn kam, war die Induktivität. Ich erwähnte es in einem meiner Kommentare und dachte dann, dass es mit der Transistordiffusionskapazität und einer gewissen Induktivität zusammenhängen könnte (es ist dort Hochfrequenz-Hash). Aber ein anderer Gedanke kam mir in den Sinn und ich beschloss, es mit LTspice zu testen, um zu sehen, ob es könnte Ihre Ergebnisse replizieren. Und es kann. Ich habe nur hinzugefügt$100\:\textrm{pH}$der Reiheninduktivität zu Ihren Kondensatoren. Das war alles, was es brauchte. Ich komme herum$400\:\textrm{mV}$Spitze-zu-Spitze-Schwingungen mit einer Last von$1\:\textrm{mA}$die nach und nach absterben. Fügen Sie nur ein wenig Serienwiderstand hinzu (sagen wir,$1\:\textrm{m}\Omega$), um diese zu dämpfen, und es wird ziemlich nah.

In diesem ersten Bild habe ich die Kondensatoren so modifiziert, dass sie Parasiten aufweisen$100\:\textrm{pH}$der Serieninduktivität und$1\:\textrm{m}\Omega$des Serienwiderstands und hielt die Last von$1\:\textrm{mA}$:

Aber in diesem zweiten Bild habe ich genau dieselbe Schaltung verwendet, aber die Last auf geändert$10\:\textrm{mA}$damit Sie die Auswirkung der zusätzlichen Belastung auf die Schaltungsantwort sehen können:

Diese Bilder replizieren nicht den Rest des Rauschens, das Sie auch sehen. Aber das ist sozusagen eine Reinraumsimulation. Jede echte Schaltung nimmt auch Dinge aus der Umgebung auf. Abschirmung kann hier ein wenig helfen. Besser umgehen, noch mehr. Das geht also auf die eigentlichen technischen Probleme ein.

Ich denke, @pipe hat Recht mit der Verwendung dieses Angebots. Es ist knorrig (Fachbegriff, hehe.) Sie könnten daran arbeiten, die Induktivität im Schaltteil der Schaltung zu reduzieren. Sehr kurze Zuleitungen. Das Hinzufügen von verlustbehafteten Perlen kann einigen helfen, da die Frequenzen in dem Bereich liegen, in dem sie etwas Nützliches bewirken können. Es ist schwierig, Hochfrequenzmaterial wie dieses loszuwerden, da es direkt durch alle Spurenkapazitäten geht. Es muss also im Keim erstickt werden. Das Hinzufügen eines Kondensators mit niedriger Induktivität am Ausgang kann ebenfalls hilfreich sein. Hinzufügen eines sorgfältig konstruierten$\pi$Filter (oder zwei) können ebenfalls helfen. Ich bin mir nicht sicher, ob ich einen Linearregler hinzufügen soll, da ich mir nicht vorstellen kann, dass er die Geschwindigkeit hat, um darauf zu reagieren. Also würde ich mich darauf konzentrieren, eine passive Filterlösung zu finden, um dies zu beenden, bevor es weiter geht.

Aber in erster Linie, wenn Sie wirklich darauf bestehen, diesen Dickson-Multiplikator in Form zu bringen, müssen Sie sich auf wirklich gute Layout-Praktiken konzentrieren und alles straffen. Wenn Sie die Details ausarbeiten können, lohnt es sich, zu SMT zu gehen, da dies Ihre Parasiten noch weiter reduziert. Aber das lohnt sich nur, wenn Sie vor diesem Schritt etwas Vernünftiges bekommen können. Und Sie müssen wirklich sicherstellen, dass Sie Ihr Bestes gegeben haben, um alle Leitungen so kurz wie möglich zu halten und so dicke Kabel zu verwenden, wie Sie sich dazu in der Lage fühlen. Ich denke, ich würde versuchen, das zu totzukriegen und schwere Kupferdrähte zu verwenden, nur um zu sehen, ob ich nahe kommen kann.

Ich habe keine Ahnung, wie sich dies auf die folgenden Schaltkreise auswirkt, die Sie verwenden, und wie sich dies dann in Töne oder nur in Rauschen niederschlägt, die Sie hören. Aber die Tatsache, dass Sie die Dinge mit einem anderen Netzteil getestet haben und festgestellt haben, dass die Probleme im Großen und Ganzen verschwinden, sagt, dass dieses Zeug irgendwie mit genügend Energie im Audio schlägt, damit Sie es hören können.

Ich denke, ein guter EE könnte einige bessere Vorschläge machen, vorausgesetzt, Sie möchten diese Dickson-Multiplikatorarchitektur weiterhin verwenden. Aber ich denke, sie könnten auch eine ganz andere Topologie und Herangehensweise vorschlagen. Wenn dies der Fall ist, müssen Sie ihnen Angaben darüber machen, wie Ihre Last aussieht, welche Art von Welligkeit Sie akzeptieren können und bei welchen Frequenzen, welche Art von Last- und Versorgungsregelung Sie unterstützen müssen und vieles mehr. Sie haben zum Beispiel noch keine Angaben darüber gemacht, wie viel Strom verbraucht wird. Das wird für jedes spezifische Design benötigt.

Wenn Sie eine externe ("Wall-Wart") Wechselstromversorgung verwendet haben, können Sie den Wechselstrom für den Feuerflaschenschaltkreis leicht wieder auf eine hohe Spannung erhöhen. Und erzeugen Sie natürlich alle positiven (oder negativen) Gleichspannungen, die im Rest der Schaltung benötigt werden. Ich habe den kleinen Transformator aus einer Wandwarze genommen, um "rückwärts" zu verwenden, um intern sicher eine Hochspannung zu erzeugen, aber extern eine Niederspannungs-Wechselstromversorgung zu verwenden.