¿Se puede atenuar el ruido de cualquier PSU de conmutación si coloco el regulador lineal antes de la salida?

Sí, es cierto que agregar un regulador lineal después de un SMPS (fuente de alimentación de modo de conmutación) reducirá el ruido, pero es necesario tener cuidado. Los resultados pueden ser muy buenos, pero el resultado puede no ser tan bueno como si se hubiera utilizado un transformador alimentado por la red más un regulador lineal.

Considere un regulador de 5V LM7805 de Fairchild. Esto tiene una especificación de "rechazo de rizado" de 62 dB mínimo. "Ondulación" es el ruido de entrada pero generalmente se relaciona con las variaciones de frecuencia de red dos veces desde la entrada de red rectificada y suavizada. Esta es una reducción en el ruido de 10 ^ (dB_noise_rejection / 20) = 10 ^ 3.1 ~ = 1250: 1 Es decir, si hubiera 1 voltio de "ondulación" en la entrada, esto se reduciría a 1 mV en la salida. Sin embargo, esto se especifica como a 120 Hz = dos veces la frecuencia de la red de EE. UU., y no se proporciona ninguna especificación o gráfico para la reducción de ruido en las frecuencias más altas.

El regulador de 5V LM340 de NatSemi idéntico funcional tiene una especificación ligeramente mejor (68 dB mínimo, 80 dB típico = 2500: 1 a 10,000: 1) a 120 Hz.
Pero NatSemi amablemente también proporciona un gráfico de rendimiento típico en frecuencias más altas (esquina inferior izquierda de la página 8).

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Sepuedeverqueparaunrechazoderizadodesalidade5Vsereducea48dBa100kHz(=250:1).Tambiénsepuedeverqueestácayendoaproximadamentelinealmenteaaproximadamente12dBpordécada(60dBa10kHz,48dBa100kHz).Extrapolarestoa1MHzdaunrechazoderuidode36dBa1Mhz(~=60:1reducciónderuido.)Nohaygarantíadequeestaextensióna1MHzsearealista,peroelresultadorealnoseráunaletraqueestoy(probablemente)nodeberíasermuchopeor.

Comolamayoría(peronotodas)lasfuentesdesmpsoperanenelrangode100kHza1MHz,sepuededecirqueelrechazoderuidoserádelordende50:1a250:1enelrangode100-1000kHzparaelruidofundamentalfrecuenciasSinembargo,lossmpstendránunasalidadistintaasufrecuenciadeconmutaciónfundamental,amenudomuchomásalta.Lospicosdeelevaciónrápidamuyfinosquepuedenocurrirenlosbordesdeconmutacióndebidoalainductanciadefugaenlostransformadoresysimilaresseránmenosatenuadosqueelruidodebajafrecuencia.

Siestuvierausandounsmpsporsímismo,porlogeneralesperaríaproporcionaralgúntipodefiltrodesalidayutilizarfiltrosLCpasivosconun"regulador de poste" lineal que se agregará a su rendimiento.

Puede obtener reguladores lineales con un mejor y peor rechazo de ondulación que el LM340, y lo anterior muestra que dos circuitos integrados idénticos funcionalmente pueden tener especificaciones algo diferentes.

La eliminación del ruido de los smps será de gran ayuda gracias a un buen diseño. El tema es demasiado complejo como para hacer más que mencionarlo aquí, pero hay mucho bien sobre este tema en Internet (y en las respuestas de intercambio de pila anteriores). Los factores incluyen el uso adecuado de los planos de tierra, la separación, el área de minimización en los bucles de corriente, no interrumpir las rutas de retorno de la corriente, identificar rutas de flujo de alta corriente y mantenerlas cortas y alejadas de las partes del circuito sensibles al ruido (y mucho más).

Entonces, sí, un regulador lineal puede ayudar a reducir el ruido de salida de los smps y puede ser lo suficientemente bueno como para permitirle potenciar los amplificadores de audio directamente de esta manera (y puede que muchos los diseños hacen precisamente eso) pero un regulador lineal no es una "bala mágica" en esta aplicación y el buen diseño sigue siendo vital.

Un regulador lineal tiene un ancho de banda limitado que puede regular. Las altas frecuencias se pasan a través. En qué medida un regulador amortigua las frecuencias se encuentra en el rechazo de onda. Busque una hoja de datos LM317 y busque gráficos de frecuencia de rechazo de ondulación contra la frecuencia:

Depende de la corriente de carga, los voltajes de entrada y salida y, aparentemente, también si se coloca un condensador en el pin Adj. Además cae rápidamente con la frecuencia. La mayoría de las especificaciones se realizan a baja frecuencia, por lo que funciona perfectamente después de un transformador (que probablemente sea una ondulación de 100 Hz o 120 Hz).

Si obtiene un SMPS típico de estos días, puede cambiar a varios cientos de kHz. Aparentemente, un LM317 con un condensador de 10 uF en el pin de ajuste solo administra 40 dB a 100 kHz y 20 dB a 1 MHz. Una onda de 1 MHz 1 V _pp todavía pasaría a través de 0.1 V _pp . A frecuencias más altas, solo empeorará y se reducirá a 0 dB, que no es amplificación ni amortiguación.

Este es un regulador LM317 barato, hay mejores en el mercado. Por lo general, los LDO no son tan buenos en el rechazo de ondas debido a su naturaleza de ser un poco menos estable.

Alternativamente, puedes usar un filtro LC para amortiguar las cosas de alta frecuencia. ¡Sin embargo, tenga en cuenta que un filtro LC tiene una frecuencia de resonancia, que puede atenuar una cierta frecuencia decenas de veces!

No puedo ver (a menos que su regulador esté oscilando) un regulador lineal amplificaría el ruido en su lugar. Claro, siempre agregará ruido de amplio espectro (ruido de temperatura, ruido de parpadeo, etc.), pero también lo harán transistores, resistencias, opamps, diodos, etc.

Sin embargo, porque está hablando de audio, me gustaría agregar a esa situación específica:

• Un amplificador operacional también tiene su propio PSRR (relación de rechazo de la fuente de alimentación). Algunos componentes no tienen gráficos para esta figura, sin embargo, esto también se agrega a su regulador lineal. Un amplificador operacional de precisión AD8622 tiene una amortiguación de aproximadamente 20 dB - 40 dB a 100 kHz. (Los suministros positivos suelen estar mejor amortiguados que los negativos).
• Si un SMPS cambia por encima de 400 kHz, ¿le importaría o escucharía el ruido?

Como dice Hans, un regulador lineal no detendrá el ruido HF de un SMPS. Usted puede filtrar si con elementos pasivos como condensadores y bobinas. Debido a que las frecuencias involucradas son mucho más altas que la onda de 100Hz que tiene que eliminar en una fuente clásica, no necesitará esos grandes electrolíticos. (Estos electrolíticos tienen que ser grandes porque a menudo son la única forma de "regular" el voltaje rectificado). Entonces el desacoplamiento pasivo es la palabra. Si realmente desea usar un regulador lineal, puede usar un LDO ya que su voltaje de entrada no variará.

Por cierto, aún necesitas un transformador en tu SMPS, por lo demás, tu amplificador puede ser una experiencia impactante. Pero puedes hacerlo mucho más pequeño que los clásicos.

Lo principal que debe hacer es enrutar sus rastros correctamente. Si conecta su señal de audio a tierra justo al lado del SMPS, y luego tiene un regulador lineal después de esto, no le hará ningún bien. Debe "canalizar" las trazas de tierra de una etapa a la siguiente, y conectar sus circuitos de audio a la tierra en la tapa de salida del regulador lineal.

Los cables no son conductores perfectos, y una corriente ruidosa que pasa a través de un nodo a tierra hará que el voltaje fluctúe. El uso de un terreno fluctuante como referencia de audio significa que las fluctuaciones se convierten en parte de la señal.

Chokes Torroidal & Las tapas de bajo ESR también reducen la ondulación, lo que puede ser más sencillo para reducir 40 db o más & elimina la necesidad de un regulador LDO.

enlace

aquí hay más información que respalda algunas de las opciones que Russell ya explicó con excelente detalle.

Nuevamente, no hay bala mágica, y la ferrita tiene una ventana más pequeña de aplicación útil que un circuito LC o RC común porque su efecto no es tan drástico, pero la gran eliminación es su efecto sobre la impedancia sin los efectos secundarios comunes asociados con Las otras dos opciones, y utilizadas en el lugar correcto, la ferrita pueden tener un efecto excepcional en la estabilidad.

Como Peter preguntó anteriormente, con respecto al ruido audible, es muy cierto que el filtrado dentro de una banda de frecuencia audible, digamos 20hz-20khz; Puede ser una forma rápida de hacer que una fuente de alimentación sea muy útil. Vemos esto en los filtros RC en amplificadores de guitarra todo el tiempo. En mi experiencia, especialmente en amplificadores de instrumentos de audio, esto solo se vuelve más cierto cuando el ingeniero final > > es, de hecho, un transformador de salida tradicional que tiene una frecuencia de corte generalmente entre 20khz-10khz, que luego se acopla a un altavoz de marco de metal tradicional, y como es el caso de la guitarra, estos altavoces suelen atenuarse para tener un corte de alrededor de 8 kHz.

Así que empezamos a levantar la ceja incluso a un ruido de 100 kHz, no vale la pena el esfuerzo.

Pero en la práctica es una historia diferente, porque como sabemos, la frecuencia fundamental de interés tiende a hacer ningún favor a nadie y, naturalmente, crea armónicos de sí mismo, extendiéndose hasta el rango audible. Si la frecuencia fundamental es inherentemente ruido, esto se convierte en una medida de control difícil de alcanzar, ya que muchas veces incluye más de una frecuencia fundamental, y el uso de los filtros RC y LC puede reducir los efectos al cambiar el "tono" del ruido más que tratandolo Por lo tanto, puede ver lo fácil que estos efectos pueden crear una corrida en el papel.

Así que para acomodarnos a esto, entrar en el campo de juego correcto a veces puede ser tan fácil conocer las características del IC que elegimos, o cualquier característica inherente del diseño de la fuente de alimentación que elijamos. Después de ese punto, asegúrese de abordar el ruido con las mismas consideraciones tanto en la frecuencia audible, y las frecuencias de orden superior pueden dar resultados profundos.