So minimieren Sie Hash-Rauschen in einem Verstärker, der in der Nähe des Boost-Reglers montiert ist

Ich habe eine Audio-Low-Power-Gitarrenverstärkerschaltung (20 W) entwickelt, deren Vorverstärkerabschnitt eine etwas hohe Eingangsimpedanz hat, wie es für einen magnetischen Gitarren-Tonabnehmer am besten ist. Da es über eine Batterieversorgung betrieben wird, hatte ich gehofft, einen Aufwärtsregler einzusetzen, damit die maximale Ausgangsleistung, die ich vor dem Clipping zur Verfügung habe, konstanter bleibt, wenn die Batteriespannung nachlässt. Meine Schaltung verwendet auch einen einfachen Kompressor, was bedeutet, dass es bei niedrigeren Lautstärken mehr Verstärkung gibt als bei höheren.

Während alles ruhig war und auf der Bank sehr gut funktionierte, bekomme ich leider das, was ich wohl als Hashing-Rauschen bezeichnen würde, wenn die Komponenten näher zusammengebracht werden. Der Übeltäter ist offensichtlich der Boost-Regler, und die Gehäusegröße macht es unmöglich, diese Platine mehr als etwa 6 Zoll von den empfindlichen Vorverstärkerschaltkreisen entfernt zu platzieren. Es überrascht nicht, dass das Rauschen am schlimmsten ist, wenn die aktive Höhenregelung des Verstärkers maximiert ist und/oder meine Kompressorschaltung aktiv ist. Der Oszillator des Boost-Reglers arbeitet mit etwa 100 kHz und erzeugt natürlich zusätzliche Obertöne, aber ich war überrascht, wie viel hörbares Rauschen er hinzufügte.

Welche der folgenden Möglichkeiten hat Ihrer Meinung nach die besten Chancen, dieses Problem zu minimieren (Sie können gerne weitere hinzufügen oder mir sagen, welche wahrscheinlich nicht helfen werden)

  • Abschirmung um den Boost-Regler (welches Material ... geerdet oder schwebend
  • Hinzufügen von mehr minderwertigen Keramikkappen über den Boost-Reg-Ausgang
  • Hinzufügen von Induktivitäten zum Boost-Reg-Ausgang
  • Aufbau einer einfachen Abschirmung, die die Vorverstärkerelektronik des Verstärkers vollständig umgibt

An diesem Punkt denke ich stark darüber nach, die Idee des Boost-Reglers einfach fallen zu lassen, wenn ich dieses Problem nicht drastisch verringern kann. FYI, der Boost-Regler ist ein ziemlich üblicher für moderate Leistung, Max6A 4,5-32 V bis 5-60 V, der oft bei ebay oder ali express verkauft wird. Vielleicht erkennst du es auf dem Bild...Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wie von Andy gewünscht, habe ich ein Bild meines grundlegenden Schaltplans hinzugefügt, aber natürlich ist es nicht wirklich "physisch". Ignorieren Sie die BTEST-Platine, die nur eine Batterietestplatine ist, die nur aktiv ist, wenn eine Taste gedrückt wird. Beachten Sie, dass meine Endstufenplatine von der Vorverstärker- / Steuerplatine getrennt ist, auf der auch die Bedienelemente für die Leiterplattenmontage angelötet sind.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nachtrag: user96037 hatte hier die hilfreichsten Infos. Dieses Foto des Aufwärtswandlerausgangs ist sehr aufschlussreich ...

Ausgang des Aufwärtswandlers

Hier gibt es 20 mV (!!!) Rauschen bei 176 kHz, viel mehr, wenn man diese Spitzen mitzählt. Der harmonische Inhalt ist riesig, also verhalten sich alle meine Drähte wie Antennen. Es ist mir klar, dass ich, wenn die Amplitude geschnitten und die Wellenform weicher gemacht werden kann, vielleicht meine Verwendung dieses Boost-Reglers retten kann. Ich habe bereits gesehen, dass das Hinzufügen eines "zufälligen" Pi-Filters VIEL hilft. (Mit Zufall meine ich, dass mein Induktor nur 100 Umdrehungen um einen Nagel war). Ich habe einige bessere (Ringkern-) 100-uH-Induktivitäten bestellt und werde versuchen, die besten Kondensatoren zu finden. Natürlich wird meine nächste Herausforderung darin bestehen, meinen Induktor weit genug von der Spule des Aufwärtswandlers entfernt zu halten und die Kondensatoren mit dem höchsten Wert herauszufinden, die immer noch ein anständiges Hochfrequenzverhalten bieten.

Nochmals vielen Dank an alle ... Ich werde diesen Thread mit meinen Fortschritten aktualisieren, damit alle anderen, die sich mit diesem Problem befassen, davon profitieren.

Du sagtest, es hat auf deiner Bank gut funktioniert - Hast du auf deiner Bank auch schon den Boost-Regler benutzt? Wenn ja, dann sollten Sie in der Lage sein, es durch geeignete Abschirmung zu lösen (Sie sollten Ihren Verstärkerkreis und Ihr Netzteil abschirmen, damit schützen Sie ihn auch vor anderen Geräuschen). Als Abschirmung ist jedes leitende Material in Ordnung und es sollte geerdet werden.
Ihre Alibaba Reg ist möglicherweise nicht so billig, nachdem Sie sie leise gemacht haben. Möglicherweise ist es besser, mit einem weniger lauten Ansatz zu beginnen.
Mit ziemlicher Sicherheit werden einige (wenn nicht die meisten oder alle) durch schlechte Verkabelung verursacht, dh Erdschleifen, die Starkstrom über die Eingangsverkabelung leiten. Bitte zeichnen Sie, wie Sie die verschiedenen Teilkreise miteinander verbinden.
Sind Sie sicher, dass das Rauschen über die Luft übertragen wird und nicht über die Stromleitungen selbst? In der Regel empfiehlt sich neben dem Hochsetzsteller noch ein linearer Spannungsregler zur Glättung der Spannung.
Karl... Ja... der Prüfstandstest beinhaltete den Boost-Regler. Autist... Ich bin mir nicht sicher, wie ich es leiser machen soll oder welcher Ansatz besser wäre. Ich bin immer noch überrascht, dass etwas mit einem 100-kHz-Oszillator Rauschen im Audiospektrum erzeugen würde. Andy ... obwohl das Diagramm nicht physisch ist, werden Sie feststellen, dass ich separate Koax-Läufe habe, um Signal / Masse zu übertragen. Guter Punkt zu den Masseschleifen, aber ich habe damit experimentiert, die Abschirmung nur an einem Ende zwischen Vorverstärker und Endstufe anzuschließen, und das hat es erschreckenderweise noch schlimmer gemacht.
Caconym ... Ich bin mir sehr sicher, dass der Hauptschuldige der Abstand zwischen der Reg und der Vorverstärkerplatine ist
Ich möchte hinzufügen, dass ich sehe, dass es meinerseits ein großes Versehen war, die Eingangsstufe meines Vorverstärkers NICHT zu einem Differenzverstärker zu machen. Wenn der Gitarren-Tonabnehmer an den Eingang angeschlossen ist, ist er schließlich eine Spule, die am Boost-Reg-Osc wahrscheinlich sehr hochohmig ist. Frequenz. Obwohl ich ein hochwertiges Koaxialkabel verwendet habe, habe ich gerade festgestellt, dass die gesamte Schaltung bei kurzgeschlossenem Eingang völlig ruhig wird. Ich hoffe immer noch, dass die Abschirmung hilft, aber vielleicht wäre es einfacher, meine Eingangsstufe als Differenzverstärker umzukonfigurieren und so eine bessere Gleichtaktunterdrückung zu erzielen. IE, nullen Sie das Rauschen, anstatt zu versuchen, es zu blockieren.

Antworten (3)

Es gibt zwei Haupttypen von elektromagnetischen Störungen. Leitungsgebundene Emissionen und abgestrahlte Emissionen.

LEITENDE EMISSIONEN:

Das erste, was ich versuchen würde, ist, den Ausgang des Boost-Reglers auf einem Oszilloskop zu betrachten und zu sehen, wie viel Brummspannung vorhanden ist.

Wenn Sie viel Welligkeit sehen, würde ich am Ausgang des Reglers einen PI-Filter mit einer kleinen Induktivität und zwei Keramikkappen und einem kleinen Dämpfungswiderstand in Reihe mit der Induktivität hinzufügen, wobei R> SQRT (4L / C). Der Widerstand verhindert eine Resonanz, die das Rauschen bei der Resonanzfrequenz des Filters 1/(2*pi*SQRT(LC)) Hz verstärken könnte.

Die Grenzfrequenz 1/(2*pi SQRT(LC)) Hz sollte um ein Vielfaches niedriger sein als die 100-kHz-Frequenz Ihres Reglers. Denken Sie daran, dass der PI-Filter zweiter Ordnung ist. Wenn Sie also den Cutoff 10x niedriger machen (bei sagen wir 10KHz), würden Sie jedes Rauschen um den Faktor 100x quetschen.

Halten Sie außerdem die Induktivität in Ihrem PI-Filter von diesem großen Toroid fern, da sie sonst miteinander koppeln können, was den Zweck des Filters zunichte macht.

GESTRAHLTE EMISSIONEN:

Wenn Sie glauben, dass elektromagnetische Felder ausstrahlen, blockiert Stahlblech sowohl elektrische als auch magnetische Felder. Es muss eine magnetische Stahlsorte sein. Sie müssen es im Grunde nur in einer Box um Ihre Geräuschquelle (in diesem Fall das Netzteil) formen.

Es muss nur magnetisches Metall sein, wenn Sie magnetische Gleichfelder blockieren möchten. Kupfer oder Aluminium blockieren Wechselfelder.
Ich werde sagen, dass leitungsgebundene Emissionen, insbesondere Erdschleifen, sehr verwirrend sein können, selbst für einen erfahrenen Musiker wie mich, der sich viel damit beschäftigt hat. Aber ehrlich gesagt, ohne Last (wenn das Rauschen am schlimmsten ist) ist die Welligkeit sehr schwer zu erkennen (nur wenige Millivolt) und liegt hauptsächlich weit über dem Audioband. Ich nehme an, ich muss eine Abschirmung versuchen, vielleicht eine kleine Schachtel aus Ersatz-Leiterplatten zusammenlöten. (Guter Punkt Jason, Stahl wäre viel schwieriger herzustellen). Wenn es funktioniert, werde ich Ihre Antwort auf "gelöst" setzen.
Ich habe das nicht zu 100% gelöst. Die Umkonfiguration der Eingangsstufe meines Vorverstärkers als Differenzverstärker hat ein wenig geholfen. Aber bisher hat die Erstellung eines Pi-Filters hier den größten Fortschritt gebracht. Mein Pi-Filter war jedoch nur zufällig, und ich mache mir immer noch Sorgen, dass die Herstellung eines 10-kHz-Pi-Filters eine ziemlich große Induktivität erfordern könnte. Aber zumindest habe ich einen Ansatzpunkt.
Ist die Grenzfrequenz nicht F = 1/(2*PI SQRT(L C)) ?
@Randy du hast Recht.
@ Randy, der Pi-Filter muss nicht so niedrig wie 10 kHz sein. Selbst ein 31-kHz-Filter bietet eine 10-fache Rauschunterdrückung. Ein 50-kHz-Grenzwert würde eine ungefähr 4-fache Rauschunterdrückung ergeben, und wenn Sie zwei davon kaskadieren, könnten Sie fast 16-fach usw. erhalten.
Wenn man bedenkt, dass meine Oszilloskopspur direkt am Ausgang über einen vorhandenen 330-uF-"Reservoir" -Kondensator aufgenommen wurde, ist es offensichtlich, womit ich hier konfrontiert bin. Ich habe einige toroidal gewickelte 100-uH-6-Ampere-Spulen zum Starten bestellt. Mal sehen was passiert. Danke noch einmal.

Die typische Praxis besteht aus zwei Schritten:

  1. Schließen Sie den störenden Schaltkreis (Ihren Schaltverstärker) vollständig in einem Faraday-Käfig ein. dh ein Metallgehäuse/-kasten.
  2. Verwenden Sie DURCHFÜHRUNGSFILTERKONDENSATOREN dort, wo Spannung in den Faraday-Käfig hineingeht oder aus dem Faraday-Käfig herauskommt. Der genaue Wert der Kondensatoren hängt von der Betriebsfrequenz Ihres Schaltverstärkers ab.

Durchgangskondensator

danke Richard. Beachten Sie meine Updates. Diese Wellenform ist schrecklich, und ich sehe, dass meine erste Angriffslinie ein besserer Filter sein muss als das, was der Boost-Regler an Bord hat. Dass ich mein Problem lösen kann, ohne den zusätzlichen Aufwand, den Regler vollständig einzuschließen.

Ich wurde nervös, nur als ich in benachbarten Sätzen "Aufwärtswandler" und "Vorverstärker" las.

Verwenden Sie einen Linearregler für den Vorverstärker und lassen Sie die Endstufe direkt mit Strom versorgt. Sie erhalten sowohl weniger Lärm als auch eine längere Akkulaufzeit. Heutzutage stellen sie ziemlich gute Batterien her, sodass Sie einen Spannungsabfall von etwa 10 % von einer frischen Batterie zu einer zu 80 % entladenen Batterie erzielen können, insbesondere. wenn Sie Akkus verwenden (und Sie sollten).

So minimieren Sie Hash-Rauschen in einem Verstärker, der in der Nähe des Boost-Reglers montiert ist
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