Störningar i spänningsförsörjningen till Op-Amp (LM358)

[MicaelKarlsson]

Jag sitter och bråkar med spänningsmatningen till en LM358N men får den inte så bra som jag vill ha den. Så nu vänder jag mig till alla er för tips och råd. Så som filtreringen ser ut nu kan ni se i schemat nedan:


Eftersom jag "tvingas" använda ett datornätaggregat för att få ut +/-12V är inte spänningen så himla vacker att beskåda.
Tanken är att denna koppling i slutändan skall hamna i en signalgenerator och där vill man ju att signalen skall vara utan störningar, eller i alla fall så bra det går.

1. Tips på filtrering för testuppkopplingen
2. Tips på bättre Op-Amp (jag skall använda en ATMega644 med 20MHz kristall för att generera signalen)
3. Tips i allmänhet för kopplingen ovan, saker jag bör tänka på, allmän uppmuntran.

Har jag missat någon information så säg till!


P.S. SIGNAL_IN kommer från en R2R 10k stege i SIL-kapsel som "matas" från en Mega162 som sitter i en STK500 D.S.

[psynoise]

Har du störningar på matningspänningen är det smartast att dämpa dessa utanför ovanstående krets. Dock brukar man även använda sig av 0,1 µF vid varje operationsförstärkare för att bli av med högfrekventa störningar.

Hur dämpar man signalerna då:

Vet man hur dom ser ut är det bara att sätta sig och räkna på filter som dämpar just uppkomna störningar.

Sitter man vid labbänken kopplar man bara in sitt oscilloskop och löddar på valfria kondensatorer eller drosslar tills skärmen har lugnat sig.

[4kTRB]

C1 tror jag inte gör nån större nytta.
Om du har så kraftig störning så det inte räcker med de övriga
kondingarna så får du nog ta och koppla in en drossel.
Eller också om det är möligt att driva op:n med +/-9V
så kan du koppla in 7809 och 7909.

[Mindmapper]

Istället för 7809 o 7909 bör du använda LDO regulatorer för +/-10V.

[4kTRB]

Det är väl dyra saker? Men om det behövs så har de förmodligen bättre data.

[psynoise]

Angående val av spänningsregulator hade jag först kollat på hur bra de dämpar störningarna, finns säkert bättre alternativ till 78xx.

TS: Hur ser störningarna ut?

[MicaelKarlsson]

Tack för tipsen! Skall börja med att testa 78xx/79xx och se vad det gör. Jag har tänkt använda en ringkärnetrafo och ordentligt med avkopplingskondensatorer och se vad de ger. Funkar det inte får det bli en mer avancerad lösning.

Hur ser störningarna ut?
Det ser ut som "brus", något högfrekvent skit. Som verkar uppstå dels från nätaggregatet samt lite glapp i kontakter dels i kopplingsdäck, dels nätaggregaret.


Skall ta en kik på LDO regulatorer också!

[4kTRB]

Du har inte något filter på 5V matningen.
Troligen där skon klämmer.
Hämtar du den spänningen från psu:n så blir det inget bra.

[xxargs]

Switchade nätagg är aldrig bra om man skall hantera analogt med stor dynamik. Problemet är att HF:n klättrar runt andra vägar (och även via luften) än dom _du_ tror att dom kommer igenom - och det räcker att fuska med en enda filtrering på en sladdstrump för att resten av filtreringarna inte skall göra någon nytta - det är som att hålla kvar luften i en ballong - ett hål där är ett hål för mycket - och samma tänk måste man ha på sina elektronikkonstruktioner med LP-filtrering och skärmning på _allt_

En god tänksätt är som om bygget skall in i en metalltermos med smal hals - dvs alla in och utsignaler går igenom samma smala 'port' - som dessutom LP-filtreras på samtliga ledare i porten - bara en sådan grej gör behovet av skärmning mycket mindre då (och kan kanske strunta i metalltermosen som skärm) man med detta inte har genomgående strömmar genom konstruktionen utan utgående strömmar måste ta sig ut samma väg som matning och annat kommer in - och låter man samtliga sladdarna dessutom gå igenom några varv på samma ferritring vid porten så tvingar man, att om man skall trycka in några elektroner (störning) så måste motsvarande mängd elektroner också dras ur bygget på minst en annan sladd - görs det inte så är det ungefär som att försöka blåsa in luft i en tom. läskeflaska - störningarna bara studsar ut i öppningen så länge den inte läcker på något annat ställe (läcka -> en sladd som är ansluten inne i 'flaskan' och leder iväg till annat ställe än ut via 'porten').

tittar man på microfontransformatorer förr så var dom ofta instoppade i en metallkapsling och alla sladdar kom ut ur ett enda hål - oftast genom fästbulten som man drog fast trafon mot chassiet - detta för att minimera störningarna och det var man redan på det klara med på 50 -60 talet innan EMC ens var uppfunnet som begrepp.

---

Att använda analoga regulatorer nära och plocka bort 1-2 volt för dämpning i närheten där det används är ofta bra metod då dessa kan kapa 60-80 dB av inkommande störningar på dom lägre frekvenserna, men dämpfaktorn minskar i samma grad som förstärkningen minskar i regulatorns reglerloop med allt högre frekvens, vilket innebär att linjär regulator inte kan jobba ensamt utan i kombination med passiv filtrering före så att det högfrekventa dämpas ut så mycket det går _innan_ det når regulatorn - lågpassfiltreringen skall dock sitta vid 'porten' på kretskortet tillsamman med filtreringen av de andra in och utgående ledarna vid porten enl. flasktänkandet ovan. Använd också heltäckande jordplan utan slitsar för ledare i jordplanet och jorda allt som skall jordas i den. Att bara lägga in en jordplan på en befintlig konstruktion som har problem med störningar kan sänka störningarna med 40 dB - så viktig är den!

Att få det störningsfritt är lite mer än att bara dra några tåtar kortaste vägen mellan komponeterna - det är en hel filosofi - man skall försöka föreställa sig hur ledare kan koppla kapacitivt mot andra ledare och likadant när det gäller magnetisk koppling - och ju högre frekvens, ju mer av störningarna läcker ut i luften precis som en konding leder högfrekvens växelström lättare än lågfrekvent dito (liksom trafo) - sedan spelar det ingen roll om det är en liten ytm. kermamisk konding som är kapacitansen eller om det är kapacitansen mellan två sladdar - läcker över gör det lik förbaskat och mer ju högre frekvens...

---

PC-aggregat kan gå väldigt orent om den är låg lastad då switcharen bara behöver hacka till då och då för att hålla spänningen på önskad nivå - det gör att det blir klart hörbara toner och brus ganska låg ned i frekvens - i dessa fall måste man en konstlast på minst ca 10-20% av aggregatets kapacitet innan dessa går rent igen - normalt sitter det ju en moderkort, hårdiskar och videkort som drar en ganska konstant ström av minst 20-30% av aggets kapacitet och du måste simulera driftfallet även till små förbrukare. mao. stora effektstarka aggregat är inte bra om man skall mata små förbrukare och situationen är snarare att jämföra att använda en nitrometanladdad stor V8 för dragracing för att köra mormor till kyrkan på 30-vägar - och som bekant så brukar tomgången på dessa motorer inte vara överdrivet bra...

labbaggregat kostar sin slant just för att klara stor lastområde från ingen ström alls till full kapacitet, kunna regelera spänning och ström individuellt och utan att störningsnivån är speciellt hög eller varierar med last. PC-nätagg är inte byggd för sådan användning...

[4kTRB]

Det är ju ändå ganska fantastiskt vad fint ljudet från ljudkortet kan låta
när kortet är monterat i den hemska miljö som råder tätt monterat
bland grafikkort och nätverkskort.

Dags att ta fram luppen och se hur proffsen löser layouten!

[Henry]

Där är det säkert avkopplat till besatthet och med bla ordentliga induktanser m.m. sedan är det ju också a/d d/a omvandlare i dessa som säkerligen filtrerar bort än mer.

I detta sammahang är det rent analogt och med högfrekvent brusig matning så nätaggregatet skall förstås bort och kör sedan som sagt med linjära regulatorer så skall det nog bli bättre.

[MicaelKarlsson]

4kTRB: Tack för tipset
xxargs: Tack för mycket intressant läsning!

Få se nu
Det är alltså bättre att ha spänningsregleringen så nära OP-förstärkarna och andra kretsar som möjligt. Eller i alla fall bättre än att ha dem på ett kretskort en bit bort (någon decimeter).

Vad tror ni om detta sätt att designa 78xx/79xx reglering: http://www.seattlerobotics.org/encoder/ ... n_fig6.pdf. Någon som provat, eller har åsikter eller kanske funderingar?

[Mindmapper]

Tycker att det är för stora kondingar på utgångarna 100µF. Något större än 10µF kan aldrig behövas vid små strömmar.

Trimgrejset ner till jord tycker jag heller inte om. Det är bättre att den pinnen går direkt till gnd istället. Vill du matcha spänningarna så att de blir symmetriska så använd trim på den ena. Vill du ändra spänning på någon annan ta spänningsreferenser istället för den koppling som schemat har.

[MicaelKarlsson]

"Tycker att det är för stora kondingar på utgångarna 100µF"

Funderade också de banorna eftersom databladet rekomenderar 0,1 µF om jag minns rätt.

Tack för resten av tankarna!

[Mindmapper]

0,1µF reagerar snabbt på snabba transienter innan regulatorn hinner leverera mer ström. Därför är den viktigast. I vissa fall kan det vara befogat med en större utöver 0,1µF.