Ontwikkeling van de NA-01 Lab Voeding

blackdog

Golden Member

Hi allen, :-)

Ik kwam vanochtend, toen ik iets aan het zoeken was, een doosje tegen met allerlei audio transformatoren.
Nu was ik nog steeds opzoek naar een goede trafo voor het meten van de "Loop Gain" van lineare voedingen.
Ik stond al op het punt om zo'n mooie Lundahl trafo te gaan bestellen...

Toch even meten aan dat onogelijke trafotje dat in het doosje lag.
Is het geen lelijk ding...
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-130.png

Dit lelijke ding heeft echter erg goede specificaties!!!
Hieronder een aantal foto's van de blokweergave door de trafo heen.
Eerst even het schema hoe ik gemeten heb.
http://www.bramcam.nl/NA/PSU-Meetset-01.png

Dan nu wat plaatjes van de blokweergave, behalve een kleine "tilt" is de blok zeer mooi.

100Hz bij ruim 300mV TT over de 33 Ohm weerstand.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-131.png

1Khz bij ruim 300mV TT over de 33 Ohm weerstand.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-132.png

10Khz bij ruim 300mV TT over de 33 Ohm weerstand.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-133.png

100Khz bij ruim 300mV TT over de 33 Ohm weerstand.
Bij 100Khz zit een klein beetje rommel op de flank,
maar dat zit zo hoog in frequentie dat dit niet van belang is.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-134.png

Frequentie karakteristiek
15Hz tot 250Khz -1dB (100mV RMS over 33 Ohm weerstand)

20Hz tot 100Khz = -0.25dB > -0,65dB (100mV RMS over 33 Ohm weerstand)

De 100mV is wat ruim voor het testen, meestal zal het ronde de 30 mV zijn of lager, ander gaat het regeldeel over zijn nek van de voeding.
Het normale niveau van rond de 30mV is ook beter m.b.t. de laagweergave, want dat is de beperking van deze trafo (verzadiging).

De 30mV is eigenlijk te weinig om "schoon" te meten met de scoop en deze trafo wordt dan ook onderdeel van een meetsysteempje
waarbij twee ruisarme fet-versterker trapjes (20 a 40dB gain) aan iedere kant van de 33 Ohm weerstanden komen
zodat op de scoop het signaal goed zichbaar is zonder te veel ruis.

Later deze week zal ik en blokschema laten zien van de opbouw van de trafo en de meettrapjes.
Ik wil eerst wat testen doen met versterker trapjes uit losse onderdelen die ik nog heb liggen
zonder naar opamps te grijpen. :-)

OK later weer meer.
Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi,

Nieuwe dag, nieuwe metingen...

Ik heb nog wat metingen gedaan aan de Taiwan transformator.
De trafo is ongeveer 10:1 wat spanningsverhouding betreft.
Door de redelijk zware belasting van 33 Ohm aan de voor mij secedaire zijde,
zakt de spanning wat meer, en is bij deze configuratie 87,5mV.
Dit is dus 1:11,5

Hieronder een plaatje met de meetgegevens van de trafo.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-135.png

Ik heb ook een plot gemaakt van de impedantie die de generator ziet
bij een sweep van 10Hz tot 100Khz.
De cursor staat op 1Khz en daar is de impedantie bijna 3K.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-137.png

10Hz = 175 Ohm
100Hz = 1K54
1Khz = 2K95
10khz = 3K56
100Khz = 3K03

De impedantie hoeft hier geen 50 ohm te zijn die de generator ziet.
Het frequentiegebied dat hier max gebruikt wordt, zeg 150Khz,
samen met het compensatie netwerk aan de uitgang van de trafo verlangt dit niet.
Zie wat dit betreft de blokweergave van mijn vorige post.

Een bijkomend voordeel van deze trafo is de lage DC weerstand, deze is ongeveer 0,6 Ohm.
Deze lage weerstand geeft een te verwaarloze fout wat DC instelling van de regelaar betreft,
als in mijn schema Rx onderbroken word en de trafo in serie met deze weerstand wordt geplaatst.

De parasitaire capaciteiten zullen ook weinig invloed hebben omdat deze klein zijn t.o.v. de uitganselco Cx.
De trafo moet echter wel aan de bovenzijde van Rx geplaats worden, anders gaan de capaciteiten wel meespelen.

Dit is de blokweergave van een meetopstelling voor het meten van de bandbreedte en het phase gedrag van een lineare voeding.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-136.png

Later vandaag de eerste testen doen met de 20 - 40dB versterker trapjes
met lage ruis audiofets, ik ben benieuwd...

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi,

Dit stukje gaat over de ontwikkeling van de meetversterkers die nodig zijn om de gain/phase van het regeldeel van een lineare voeding te meten.

De ingangen van deze versterkers komen dus ieder aan een zijde van de 33 Ohm weerstand die de trafo afsluit, dat ik in mijn voorgaande post besproken heb.

Hieronder wat eisen die ik stelde...
Gain van 40dB
Frequentie bereik: Plankrecht tot ongeveer 200Khz
Perfecte blok tot 100Khz
Minimaal 1V RMS (3V TT)
Batterij voeding i.v.m. commonmode storing
Mogelijkheid de versterkertrapjes ook "los" te gebruiken op de scoop
Zeer lage ruis
Ingansweerstand 1M Ohm
Ingangs capaciteit < 25pF
Moet een kort stukje 50 Ohm kabel kunnen aansturen zonder dat dit de blokweergave aantast
Gebouwd met onderdelen die ik heb liggen.

Na flink wat leeswerk betreffende lage ruis voorversterkers heb ik voor het hieronderstaande schema gekozen.
Het is een versterkerschakeling die ik heb gevonden bij www.techlib.com
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-140.png

Deze schakeling is niet slecht en al helemaal niet als je hem voor audio gebruikt.
Ik kwam tot 250Khz bij -1dB, dat moest beter kunnen dacht ik...

Als eerste was ik niet echt blij met de uitgansbuffer.
Deze trekt veel te veel stroom, de spreiding tussen de 2N5485 fets is nogal groot.

Nu heb ik redelijk wat LH0002 buffers die ik van sloopprinten heb gesoldeerd, Bingo!!!
Nu is de uitgansweerstand lager en ook nog minder stroomverbruik.

Nu ging ik kijken wat ik aan de tweede versterkertrap kon doen die een 2N4401 heeft.
Na het vergelijken van diverse datasheets van transistoren kwam ik ook hier weer uit bij de mooie Philips BC550c.
Er zijn niet veel transistoren die lage ruis hebben, hoge Hfe en dan ook nog een lage collector capaciteit.

Door deze veranderingen ging de gain natuurlijk omhoog en de Ri omlaag.
Ik had echter het gevoel dat het nog beter zou moeten kunnen.
Daarna ben ik aan de slag gegaan met de schakeling rond de emittor van de BC550c (2N4401),
hier heb ik een serieschakeling toegepast van een condensator en weerstand, die bij hoge frequenties de versterking hoger maakt.
De weerstand die in serie staat met een 470pF condensator heb ik regelbaar gemaakt voor optimalisatie.
Om de gain van de FET ook groter te maken in de hoge frequenties heb ik een spoeltje in serie met de Drain weerstand gezet.

Een voorlopig schema met mijn aanpassingen, vind je hieronder.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-141.png

De meetgegevens van dit voorlopige schema
Uitgansspanning: ruim 3V TotTop
Frequentie karr: 900Khz 0,1dB!
Frequentie karr: 2,3Mhz 1dB
Blokweergave: Geen overshoot

De andere gegevens moet ik nog meten.

Hier een plaatje van de 300Khz blokweergave
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-142.png

Later natuurlijk meer :-)

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ziet er goed uit.

Hoe is de blok VOOR de versterker? ;)

Wat opvalt zijn o.a. R2 en R8.

blackdog

Golden Member

Hi Heer Beckers ;-)

De block aan de ingang is nog mooier...
Ik heb redelijk wat afgefloekt op de generator die ik hiervoor gebruikt heb.
Het is een Hameg HMF2525 met de laatste software, deze heeft auto Kalibratie.
Hierdoor is hij voor sinus bijna perfect vlak tot 50Mhz.

Het vloeken komt door de gebruikers interface, ik ben liefhebber van de interface van oude HP/Tek apparatuur.
Dus knop voor Freq, Amplitude enz.
De specificaties zijn echter eerste klas, de prijs ook :-(

De uitgang van de versterkertrap is gemeten met een Fluke RMS meter, de 8920A, tot 20Mhz plank recht.

Nu even wat die twee weerstanden betreft, deze zijn ter voorkoming van generatie verschijnselen.
Hier moet ik nog verder aan werken, vooral rond de 2SK170.
Hierbij ga ik testen met wat ferriet kralen want de serie weerstand aan de gate moet redelijk hoog zijn,
wil hij niet op erg hoge frequentie gaan staan pruttelen.
Dan heb ik mijn beveiliging nog niet toegepast aan de ingang...
Ik denk dat ik veel van mijn reeds opgedane ervaring hier in kwijt kan.

Heb ik iets dat voldoet, kan ik 2 a 3x zolang bezig zijn met het onberispelijk stabiel houden, live sucks :-)

Nu het doosje opzoeken met het ferriet materiaal...

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Een Hameg HMF2525 staat er bij mij ook.

Ik weet waar die twee weerstanden voor zijn.
Er zijn niet veel ontwerpers (helaas!) die dit toepassen.

Over ingangsbeveiliging kunnen we waarschijnlijk wel een boek
vol schrijven. ;)

blackdog

Golden Member

Hi rbeckers,

Dat is mooi dat je ook een HMF2525, lelijk display het de eerste vesie van de software he...
Verder ben ik erg tevreden over dat product.

Wat die stopweerstanden betreft, daarmee kwam ik voor het eerst in aanraking toen ik nog zenders bouwde.
Dit natuurlijk op de middengolf *grin*
De stopweerstanden in het stuurroosten en de annode, in de annode soms ook een kleine smoorspoel er bij.
Dat je daar 30 jaar later nog steeds profijt van kan hebben ;-)

Behalve dat ik door Klaas Eier een keer ben opgepakt (QQE03/12 op de FM band) heb ik zeer veel geleerd van die zender hobby.
Ik gebruik regelmatig de opgedane ervaring beteffende ontkoppeling,
bedradingstechnieken en de wetenschap dat een stukje draad niet "0" Ohm is maar een weerstand/spoel.

Terug on topic,
Ben te gaar na het sporten om nog iets te doen aan de versterker,
morgen gaan we verder en zal ik ook een blokschema van de meting
laten zien en nog wat meer meetgegevens hier plaatsen.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi ;-)

Deze week nog wat metingen en aanpassingen gedaan aan de meetversterker.
Ik kreeg het niet zoals ik het graag wou hebben.
Dit heeft betrekking op de ingangs impedantie, de 2SK170 heeft een mooie lage ruis maar ook een grote inganscapaciteit
en veel terugkoppling vanuit de Drain naar de Gate.
Hierdoor haal ik geen lage ruis en lage inganscapaciteit.
Dus ik heb laten vallen dat ik deze versterkertjes ook als losse scoop preamp ga gebruiken, het zij zo :-)

Als eerste even het aangepaste schema.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-147.png

Er zijn wat onderdelen komen te vervallen en een enkel bijgekomen.
Het is nu zo gemaakt dat ik met zo min mogelijk onderdelen een zo groot mogelijk frequentie gebied
krijg en zo min mogelijk phase verschuiving in het gebied tot 100Khz.

Wat ik verder nog even wil duidelijk maken is, dat dit geen lage vervorming versterkertrapje is.
Over het audio bereik is de vervorming bij 3VTT is een paar tienden %.
Dit is voor deze toepassing niet zo van belang, het gaat om frequentie gebied en phase gedrag.

De condensatoren zijn verder ook een beetje aangepast, sommige kantelpunten lagen wel erg laag 0,1Hz, het is nu rond de 2Hz.

Het -0,1dB punt is nu 1Mhz.
Het -1dB punt is 5Mhz.

Dit is een plaatje van de testopstelling.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-143.png

Dit is nogmaals de blokweergave bij 300Khz
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-146.png

De blokweergave bij 1Mhz.
Je kan hier de kleine abberaties zien die ik voor lief neem daar het ver buiten het gebruikte frequentie bereik zit waar het mij om gaat.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-145.png

Dit is een screenshot van mijn analoge scoop.
Wat ik hier doe is het optellen van het inganssignaal bij het uitganssignaal.
De onderste trace is het uitganssignaal en is ruisvrij.
De middelste trace is het verschil signaal en de bovenste trace is het inganssignaal.
De bedoeling is dus zo klein mogelijke "paaltjes" en zo horizontaal mogelijke lijn.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-144.png

Door het sommeren is het heel makkelijk de puls in het midden zo klein mogelijk te regelen.

Verder heb ik mij bezig gehouden met het voedingsdeel.
Dit word i.v.m. commonmode storing gedaan uit batterijen.
Het gaat om een batterijhouder voor 10 penlites dus ruim 15V bij nieuwe batterijen.
De voeding voor de versterkertrapjes is ongeveer 9V.
Om nu de maximale energie uit de batterijen te halen, ga ik uit van dat bij 10V de batterijen leeg zijn.
Om het ook zo zuinig mogelijk te maken kan en low dropout kan ik geen "normale" stabalisator gebruiken.
Het schema is een variatie dat ik een jaar geleden ontworpen had.
De voeding hoeft maar een kleine 20mA te leveren.
Wat hier nog niet bij zit is de lege Bat. sensing.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-148.png

Later dit weekeinde wat meetgegevens van deze minivoeding en misschien ook van het kastje.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi,

Het schema van de preamps is nu af en het is nu gecombineerd met de trafo getekend.
De beveiliging van de ingangen heb ik met twee anti parallelschakeling van 2x 1N4148.
Dit werkt uitstekend, ik kan geen effecten meten bij het plaatsen van deze diodes.
Samen met de 150 Ohm gateweerstand geeft dat een goede beveiliging
bij voedingen tot boven de 50V uitgansspanning.
De uitgang heb ik nu aan de -kant van C9, C11 geknoopt, nu kan ik de uitgang
kortsluiten en loopt er geen extra stoom door de LH0002.

Preamps + trafo
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-149-200.png

Behalve positieve eigenschappen hebben deze 100x versterkertrapjes ook wat nadelen.
Een van de nadelen is de DC stabiliteit en de onderdrukking van stoorsignalen op de voedingsspanning.
Hierdoor moest ik een voeding ontwerpen die 9V bij 25mA kan leveren.
Dat was niet zo makkelijk, deze 9V regulator wordt gevoed uit 10x een penlite.
Om zo veel mogelijk energie uit deze batterijen te trekken, moest hij ook "low drop out" zijn.

Low drop out is niet zo moeilijk, als je een P-Fet gebruikt als serie transistor.
Verder wou ik het verbruikte vermogen van de voeding zo laag mogelijk te houden.
Ik was begonnen met een TS2950 lowdopout 5V regulator als referentie.
Deze verbruikt zonder belasting 50 a 75uA, de referentie ziet alleen de min ingang van de opamp, dus er is geen belasting.

Het voedingsdeel
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-150-200.png

Bij de eerste metingen wat betreft ruis waren niet slecht, maar mijn 400Hz filter stond nog aan op de Analyzer, !#!@!#
Er moest flink gefiltert worden om de "Burst Noise" of ook wel "Popcorn Noise" genoemd, er goed uit te krijgen.
Dit vraagt om lange tijdconstanten en daar ben ik niet zo blij mee.
De volgende stap was een uA78L05a van Fairchild proberen, deze zijn het meest ruisarm is mijn ervarig.
Dit IC was niet slecht, maar het stroomverbuik was aan de hoge kant en nog steeds wat Popcorn aanwezig.
Nu een LM336-5V Ref diode er in, maar ook hier was het stroomverbruik te hoog.
De serieweerstand voor deze zener moest bij de laagste spanning (ongeveer 9,8V) vrij laag zijn om hem goed te laten werken.
Dit hield natuurlijk weer in, dat bij een meer normale batterijspanning het verbruik weer veel te hoog was geworden.
Het ruisgedrag was bij deze referentie zener vrij goed.

Tja, wat dan gebruiken... nu liggen er hier in het lab redelijk wat LT1021 te slingeren op tafel :-)
De winnaar is: LT1021, dat ik daar niet eerder aan gedacht heb, misschien omdat de 9V niet zo precies hoeft te zijn.
De russtroom van de LT1021 is ongeveer 0,8mA.
Popcorn noise is bijna afwezig en hierdoor kon de filtering flink terug geschroefd worden.

Er zitten verder nog wat trucjes in dit voedingschema.
Als eerste de stroombegrensing, deze is alleen ter bescherming van de voeding en niet van de preamps.
Het enige onderdeel waar het mis mee kan gaan in de preamps is de LH0002,
maar deze is redelijk beschermd door de 49,9 Ohm weerstand en de uitgangscondensator.

Om de stroombegrensing te realiseren heb ik twee dingen gecombineerd.
Door een 15 Ohm weerstand op te nemen in de Drain van de IRF5210 wordt de maximale stroom begrenst op ongeveer 1A.
De tweede functie van deze weerstand is filtering, C6 en C7 samen met R8 van 15 Ohm is een lowpass filter.
Het tweede filter zit aan de uitgang van de LT1021, R3 samen met C5.

Nu weer even terug naar de stroombegrenzing, 1 Ampere kan makkelijk geleverd worden door de penlites
en het is niet de bedoeling dat de 15 Ohm weerstand er uit gaat branden.
Dit heb ik opgelost door het opnemen van een 200mA trage zekering.
Deze geeft natuurlijk wel een extra drop out spanning.
De weerstand van een 200mAT zekering is ongeveer 2 Ohm.
Nu heeft ieder nadeel zijn voordeel...
De 2 Ohm weerstand van de zekering zorgt er voor, dat de inschakelstromen
die door de power schakelaar lopen worden begrenst, dit verhoogt de levensduur van deze schakelaar.
De drop out spanning voor het geheel is nu rond de 350mV.
Dit houd in dat de batterij spanning tot onder de 10V kan zakken, dit is 1V per cel.
Hierdoor haal ik bijna alle energie uit de 10 penlites.

De tweede opamp van de LT1013 heb ik als comperator geschakeld,
die de 5V referentie vergelijk met de spanning van de spanningsdeler R1 en R2.
De uitgang, pin-7 stuurd de dual led, deze brand groen als de batterijspanning hoog genoeg is.
De groene LED is heeft een 12K weerstand en de rode led krijgt wat meer stroom via een 8K2 weerstand.
Het omschakelpunt van de comparator is ongeveer 9,6V.

En nu, wat is het ruisgedrag?
< 10Hz tot 80Khz <5uV
< 10Hz tot 22Khz <3uV
Dit natuurlijk bij de verwachte belasting van de voeding.
Verder gaat de voeding niet stuk bij kortsluiting, zonder de zekering brand weerstand R8 er natuurlijk uit.
De FET blijft echter heel, dit is een dik modelletje, typical 40A.
De IRF5210, is de enige TO220 FET in P uitvoering die ik had, dus niet speciaal gekozen voor deze toepassing.
De zekering gaat binnen 1 sec. stuk als de batterijen nog voldoende energie hebben.
De beveiliging die ik hier toepas, vind ik voldoende voor deze toepassing.

Nu nog een plaatje van het kastje waar het geheel ingebouwd gaat worden.
Dit is net als een van mijn voedingen gebouwd in een kastje van een Cisco Pix Firewall.
Het is een mooi kastje voor deze toepassing, omdat het van dik staal is
en hierdoor goede afscherming bied voor gevoelige versterkers en de trafo die ik gebruik.

De onderdelen...
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-151.png

De gele kabel gaat naar de te testen voeding, dit is een stukje Neutrik symetrische microfooonkabel.
Op de voor en de achterzijde komen smalle stukjes dunne printplaat waar ik weer een labeltje met tekst op plak.

Morgen misschien meer en ik hoor graag jullie opmerkingen :-)

Gegroet,
Blackdog

7-4-2013 leesbaarder gemaakt... :-)

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Djee, de spin-off van dit project is zo mogelijk nog interessanter dan de voeding zelf...
En het ontwikkel-proces ook dus.

blackdog

Golden Member

Hi Heren,

Ik wil in deze post laten zien hoe ik het frontje maak van het meetsysteempje.

Hier zit het boormal al op het kastje, dit op een gewoon stukje papier afgedrukt.
Het kastje staat op een stukje foto papier met daarop een aantal echte labels.
De labels zijn gemaakt met MS Publisher.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-162.png

Dit is het achteraanzicht.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-163.png

Dit is een dun stukje printmateriaal (0,5mm) waar het label opgeplakt wordt.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-164.png

Even meten of het past...
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-165.png

Alle gaten zitten er in, nu vetvrij maken en dan dun dubbelzijdig plakband aanbrengen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-166.png

Het stukje dubbelzijdige tape zit nu op het kastje.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-168.png

Nu is het label aangebracht, hierna met een zeer scherp mesje de gaatjes openmaken.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-169.png

Het frontje is klaar en alles is gemonteerd, ledje gestuurd door een multimeter :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-170.png

Natuurlijk later meer...

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Super interessant om te zien allemaal! Snij je die printplaat gewoon?
en is dat frontje zelf gewoon geprint op papier of is dat plastic?
Ik lees aandachtig mee :-)

blackdog

Golden Member

Hi RS2^Racer^

Dank je!

Omdat het nog niet geheel duidelijk is hoe ik het frontje maak,
heb ik een tekening gemaakt van de volgorde van de lagen die ik gebruik.
De label waar je tegenaan kijkt bij het kastje maak ik met verschillende
programma's zoals MS Publisher en Front Panel Designer
Bij MS Publisher heb ik meer fonts beschikbaar maar het positioneren van gaten gaat beter met Front Panel Designer.

Het dunne stukje print gebruik ik meestal als er al gaten in een front zitten zoals bij gebruikte kastjes.
Dit dekt de gaten af en ik kan dan toch b.v. de dual led op het front op de plek neerzetten die ik wil.
Bij een maagdelijk kastje is dit stukje print natuurlijk niet nodig.

Plaatje van de gelaagde opbouw bij het Cisco Firewall kastje...
http://www.bramcam.nl/NA/Front-Opbouw-Label.png

Verder heb ik nog een aanpassing aan het schema van de meetversterker gedaan.
Laatste schema.
http://www.bramcam.nl/NA/SCH-MeetAmp-03-200.png

Er is nogal wat spreiding tussen de gebrukte 2SK170 Fets.
Dit geeft een vrij grote onballans van de DC instelling.
Je kan natuurlijk denken ik regel de DC spanning aan de uitgang van de LH0002 op de helft van de voeding af.

Ik ga uit van 9V voedingspanning, en stuur de versterkertrapjes maximaal uit, dus net klippen.
Dit is als het eenmaal goed is ingesteld rond de 1,8V RMS uitgansspanning.
De DC spanning is dan ongeveer 5,7V DC aan de uitgang van de LH0002 i.p.v. de 4,5V wat de helft van de voeding is.

Verder heb ik nog wat vervormings metingen gedaan.
Bij 100mV uitgansspanning is de vervorming < 0,05%
Bij 270mV uitganspannning is de vervorming 0,1%
Tot deze spannings niveaus is de vervorming grotendeels 2e harmonische, vriendelijk dus.

Hier een plaatje uit de spectrum analyser.
Er is nog wat "gras" aanwezig ondanks de middeling.
Je kan zien dat het gras geen correlatie heeft met de eerste harmonische van 2Khz.
Het is vrij lastig om aan een 100x versterker met een klein inganssignaal schoon te meten,
dit met veel apparaten aan hier in het lab.

http://www.bramcam.nl/NA/MeetAmp-Dist-200.png

Hoe ziet het signaal er uit op een analoge scoop bij 100uV ingang signaal.
De bovenste trace is uit de analyzer, hier staat het 80Khz filter aan.
De spanning aangegeven voor CH4 heeft geen relatie met de echte spanning i.v.m. autorange analyzer.
De onderste trace is direct de uitgang gekoppeld aan kanaal-1 van de scoop.
De dikke trace is dus het gevolg van de bandbreedte waarmee gemeten wordt.
De -3dB is rond de 10Mhz van de versterker trapjes.

http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-180.png

Dat was het weer voor vandaag :-)

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
RAAF12

Golden Member

http://img585.imageshack.us/img585/9540/eegfig3.gif

Uploaded with ImageShack.us

Schema van een low noise EEG amplifier. Misschien heb je er wat aan bij de ontwikkeling van de voeding.

Deze is geoptimaliseerd van 1-44 Hz met de soft schakelen ze digitale filtering in. Mooi spul die LT's (hebberig) moet nodig weer eens wat bestellen.

[Bericht gewijzigd door RAAF12 op 15 april 2013 23:10:21 (20%)]

blackdog

Golden Member

Hi RAAF12 :-)

Dank je voor je input, leuke schakeling, daarin wordt flink gecompenseerd voor allerlij stoorsignalen.

Commonmode onderdrukking en de eerste sensor misschien voor de hartpuls?
Ik ben niet zo thuis in deze techniek maar vind het zeker intressant!

Als je hebberig naar LT spul bestel dan wat samples, LT doet niet lastig.
TI trouwens ook niet, al je zelfstandige bent geef je op dat je een "Independend Designer" bent.
Voor het vekrijgen van samples moet je wel een bedrijfs site en mail hebben.
Wat niet meer dan logies is.

Het voedingsproject ligt niet stil, ik werk er nog regelmatig aan.
Dit kan echter alleen als mijn werk het toelaat en het was redelijk druk.
Het gaat de goede kant op met de meetversterker, het voedingsdeel is klaar.

Hieronder een plaatje en later meer hierover.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-181.png

Verder heb ik gisteren besloten de verstekertjes niet op ook zo'n groen printje te bouwen maar "Manhatten Style"
De ruimte voor twee trapjes was toch wel wat beperkt ondanks dat ik vrij goed kompact kan bouwen ;-)

Hopelijk later meer deze week, met vooral ook testjes met iets andere opstelling van de regeltransistor
zodat de bedrading optimaler is en dikkere bedrading rond de brugcel en buffer elco.

Verder ook een snelle test met een NE5532 als regelopamp omdat Roland daar een versie mee wil bouwen.
Ik zal dan ook testen met de door hem gebruikte trafo waar ik er hier ook een van heb liggen.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
RAAF12

Golden Member

Ik wil je voeding ook wel nabouwen. Ik kan het resultaat helaas niet doormeten met geavanceerde apparatuur. Kan er wel een instrumentatie IC amp aanhangen als voorzetje aan de Fluke, als die klaar is.
Ik vroeg me nog af of je niet beter de uitgangselco kan splitsen. Bijv. 220 u op de output solderen en een andere 220 u direct bij de regeltor.
Dan verlaag je impedantie op het koper op die rail bij flinke stroomafname?
Ik heb ook geen ervaring met EEG amps, maar vind het mooi om te zien wat de mogelijkheden zijn.

blackdog

Golden Member

Hi RAAF12,

Je tipt een interessant punt aan, dit komt vrijgoed overeen met waar ik al metingen aan wil doen.

Ik wil namelijk het effect weten/meten als er sense draden gebruikt worden.
Je hebt dan ook extra "koper" en daarna weer een elco bij je belasting.
Wat doet dit dus bij pulsbelasting van de voeding?
Wat zou de verhouding moeten zijn tussen de twee condensatoren enz.
Dit is natuurlijk weer afhankelijk van de loopgain en phase gedrag.

Maar de eerste opdracht is goede stabiliteit bereiken met zeg 220uF in de voeding op de uitgangsklemmen.

Daarna kijken of er een optie is voor stabiel gedrag met sens draden.
Iedereen wil natuurlijk een voeding die voor iedere toepassing geschikt is, verder ook dumbo proef.

Waar ik grotendeels voor ontwerp is voor mijzelf en later voor anderen.
Ik haal geen echte grote stommiteiten uit met mijn apparatuur,
Een aantal apparaten hier, is reeds 30 jaar oud zonder ook maar een keer te hoeven repareren door verkeerd gebruik.

Als je apparatuur ontwerpt voor derden moet je met veel zaken rekening houden
zodat het niet gesloopt wordt, denk b.v. aan scholen en opleidingen.
Zelf heb ik aardig wat app. gebouwd voor de verhuur afdelingen betreffende audio en video :-)

Je zit wat componenten snel aan een 30% extra voor beveiliging van je schakeling, wil je het dumbo proef hebben,
en dan mag het van mij geen effect hebben op de performance, ik maak het mijzelf niet makkelijk...

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
RAAF12

Golden Member

Dat noemde Elektuur het tienduizenden soldeerbouten syndroom. Ontwerpen
en dan zelfbouwers erop loslaten. Jong en oud, rijp en groen, you name it.

Nog een idee, free flowen zo doen ze het ook in het Nat lab <G>

Het is een moeilijke constructie, de regeltor out zou zelfs binnen 1 cm van de output terminal kunnen liggen. Dus koeling bijv. aan de rechterzijkant van de kast laten beginnen, en de pluspool op het front uiterst rechts.

/free flow

Maxim doet ook niet moeilijk met free samples is mijn ervaring, maar als je met LT werkt komt er ook LT in de mijne!
Succes!

[Bericht gewijzigd door RAAF12 op 16 april 2013 16:18:57 (11%)]

Blackdog, alvast bedankt. Ik ben nog bezig met het printontwerpje.
Als ik wat af heb post ik wel een foto.

It's the rule that you live by and die for It's the one thing you can't deny Even though you don't know what the price is. It is justified.
blackdog

Golden Member

Hi, :-)

Vandaag een beetje tijd over en heb de testopstelling van de voeding aangepast.
Het koelblok is een stukje verplaatst, zie de nu vrijgekomen gaten.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-182.png

Ook de bedrading tussen de brugcel en de regeltransistor is aangepast.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-183.png

De BNC connector om zo storingsvrij mogelijk te kunnen meten.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-184.png

De trafo die Roland ook gebruikt, hier nog niet van isolatie voorzien.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-185.png

Testopstelling werkend...
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-186.png

Info voor Roland ;-)

Met de trafo haal ik maximaal ongeveer 22V schoon aan de uitgang.
Dit is natuurlijk afhankelijk van de 230V netspanning.
En ook de buffer elco, en deze is bij mij nogal groot, 47.000uF waardoor er maar een kleine rimpel is.

Met de basis schakeling is hij met de NE5534 ook stabiel, maar nog niet dynamisch getest.
DC uitgangsweerstand bij 20V en 2A is niet te meten hier, binnen 1 digit bij 6,6 digit meter.
Dit is natuurlijk sterk afhankelijk hoe de bedrading is gedaan.

Ruis bij 20V en 2A en 10Hz tot 300Khz is kleiner dan 29uV
Ruis bij 20V en 2A en 22Hz tot 22Khz is kleiner dan 9uV
Ruis bij 20V en 2A en 400Hz tot 22Khz is kleiner dan Kan Ik Niet Meten!!!

Morgen als het uitkomt nog wat metingen.

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Golden Member

Hi, :-)

Roland "Hold Your Horses"...
Je zal je printontwerp nog een beetje moeten aanpassen.
Het gaat goed met de NE5532 in het ontwerp en daar ben ik blij mee.

Maar..., ik had nog geen testen gedaan wat betreft het inschakel en uitschakel gedrag van dit ontwerp.
Inschakelen ging prachtig, alleen uitschakelen was in sommige situaties gewoon slecht!

De omstandigheden waar dit slecht bij is, was ondermeer bij kleine belasting en grote bufferelco C3, zoals in mijn testopstelling.
Een piek van 20V op een uitgansspanning van 3,3V is niet echt netjes...
Na wat denkwerk hoe dit te voorkomen, schoot mij een schakeling te binnen
die ik ruim 20 jaar geleden eens uit een Sansui Equalizer had gepikt.
De opzet is erg eenvoudig kijk maar een naar het onderstaande schema waar het rood omlijnd is.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-SCH-PSU-12-200.png

Ga er van uit dat de voeding aan staat, C21 is dan geladen via R24 en de diode D18 die over de basis staat van Q1 (BC550c)
Q1 is in deze toestand in sper stand, de collectorspanning is ongeveer 2 drempels van de Darlington Q2.

Nu word de Netspanning verwijderd van de voeding, de lading van C21 in dit schema 22uF,
maar deze wordt 47uF wordt gedumpd in de basis van Q1,
R24 begrensd de basisstroom en zorgt voor een redelijk lange RC tijd samen met C21.
Doordat Q1 nu sturing heeft, word de basisstroom voor Q2 kortgesloten.
Alle stroom die nog geleverd kan worden door de stroombron word door Q1 kortgesloten.
Dit gaat zo door totdat C21 leeg is en er geen energie meer is in C4.
Het resultaat is een prachtig in en/uit schakelen voeding.

Hieronder wat foto's betreffende het inschakel en uitschakel gedrag.

Deze foto is het in/uit schakelen van de voeding zonder belasting en ook geen stroombron
aan de uitgang, dus geen LM317 in deze schakeling.
Dit was de meest slechte situatie, ik had hier pulsen van 20V bij het uitschakelen en nu is hij schoon.
http://www.bramcam.nl/NA/3V3-NoLoad-01.png

Deze foto is met de LM317 stroombron en 3,3V bij 2A belasting en de voeding verschillende malen
achter elkaar uit/in geschakeld, mishandeling dus :-) Geen enkel probleem!
http://www.bramcam.nl/NA/3V3-2A-Puls-01.png

Dit is weer een foto zonder enige belasting bij 20V
http://www.bramcam.nl/NA/20V-NoLoad-01.png

Hier weer 20V en 2A belasting en mishandeling.
http://www.bramcam.nl/NA/20V-2A-Puls-01.png

Wat betreft het snel in en uitschakelen, zag ik soms een klein piekje op de uitgansspanning.
Dit ga ik nog verder onderzoeken waar dit vandaan komt.
Dit kan eigenlijk niet door de referentie voeding komen.
Ik denk dat het te maken heeft met het magnetische veld van de twee trafo's.

Ik wil een test doen met de trafo's een halve meter van de testvoeding vandaan
en dan kijken of die korte storing dan nog optreed.
Verder wil ik ook een tweede trafo in serie met de 230V zetten en daar met een redelijk dikke
versteker stoorsignalen genereren op de 230V om de storingsonderdrukking van voedingen te meten.
Later meer over deze meetopstelling.

Nu nog wat foto,s van het dynamisch gedrag met een NE5534 als opamp

Dit is 15v uitgansspanning en stroom gepulst van ongeveer 300mA tot 2,2A
De schaal is 500mA/div en gemeten over de sens weerstand van mijn "Active Load"
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-190.png

Dit is de bijbehorende pulsweergave over de uitgangsklemmen van de voeding.
Let vooral op de schaal van het rode kanaal, 2mV/div.
De ringing komt door de inductie van de 0,5M aansluitkabels naar de Dynamic Load.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-191.png

Nu wat foto's met de snelle Williams Dynamic Load.
Dit is de pulsweergave over de sense weerstand, weer 500mA/div en max 2A.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-192.png

Dit is nu de puls als je geen aansluitkabels hebt...
Wordt alleen moeilijk i.v.m. het ruis niveau, het word tijd dat mijn meetversterker klaar is.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-193.png

Dit is de snelle Williams pulser op zijn kop aangesloten op de testvoeding
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-194.png

Dat was het weer voor vandaag.
Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Blackdog, enorm bedankt voor de tijd die je er ingestoken hebt. Ik zal het printontwerp aanpassen met deze modificatie.

Zelf had ik een kleinere elco van 5000uF (5x1000uF) in gedachten van Baco: http://www.baco-army-goods.nl/componenten-elektronicaonderde...stuks.html Eventueel kan ik er nog 10.000 uF van maken, om de kosten hoef ik het niet te laten.

Mijn doel is om deze voeding 4x uit te voeren in 1 behuizing, een max. van 20V 2A per voeding is voldoende. Ik heb regelmatig behoefte aan meerdere afzondelijke spanningen, en dankzij de restspullen van Baco kan ik dat betaalbaar doen.

Vanavond even aan de 6V printtrafo's van Baco gemeten, geven 8V onbelast, lijkt me ruim voldoende. http://www.baco-army-goods.nl/componenten-elektronicaonderde...200ma.html

It's the rule that you live by and die for It's the one thing you can't deny Even though you don't know what the price is. It is justified.
blackdog

Golden Member

Hi Roland,

Ja dat is ook handig om meerdere voedingen te hebben, er staan er hier meestal drie op de werkbank.

Wat je bufferelco betreft, mijn voorkeur gaat uit naar hogere waarden.
de trafo is 20V AC en je wilt b.v. ook 20 á 22V DC uit.
Dan wordt het meestal lastig met de rimpel bij 2200uF/Ampére.
Je zal er ook rekening mee moeten houden dat je netspanning niet altijd 230V is maar kan zakken tot ongeveer 220V.

Je kan winst halen door Schottky diodes te gebruiken voor je buffer elco.
Deze zijn ook goedkoop en je wint hier zeker 1V trafospanning mee.
Al deze opmerkingen zijn natuurlijk grotendeels van belang als je de maximale uitgansspanning gebruikt
en de maximale stroom tegelijk.

Wat tips voor mensen die voedingen bouwen.

Bedrading naar en vanaf een trafo altijd goed getwist.
Bedrading tussen de brugcel en de elco goed getwist.

Trafo opstelling zo kiezen dat het veld zo min mogelijk invloed heeft
op de electronica en gevoelige bedrading.

Nooit bedrading bij elkaar bundelen omdat het er mooi uitziet!
Nadenken over de stromen die in de bedrading lopen, storen zij elkaar niet?

Het is met weinig electronica mogelijk een zeer schone voeding te bouwen, zie mijn schema.
Om het schoon te houden, dat is de truck!

Kijk naar de plaatjes in dit topic wat betreft de trafo opstelling.
Je ziet dan dat bij een E-I trafo het trafo papier naar de electronica wijst.
Dat was het nulpunt voor de storing.
Ook bij de afstand op mijn testplankje kreeg ik de stoorpulsen
van de brug gelijkrichter die de bufferelco oplaad niet volledig weg.

Iedere draad die veel stroom voerd, graag parallel laten lopen met de retour draad.
Dit heft het magnetische veld grotendeels op.

De plus en de min aansluiting van de voeding moeten haaks staan op de sensleidingen.
Dit kan ook bekenen worden in mijn topic over de ELV voeding.

Ik was jullie nog een plaatje schuldig over hoe dramatisch slecht het uitschakelgedrag was...
Hier het bewijs!
http://www.bramcam.nl/NA/NA-PSU-195.png

De rode schaal is 5V/Div en de voeding staat op 3,3V ingesteld.
In het midden van het beeld wordt de voeding uitgeschakeld.
Na ongeveer 0,4 Seconde stijgt de spanning tot bijna 30V!!!
Daar gaat je PIC processor...
Gelukkig is dit nu goed onder controle :-)

Gegroet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Nice, eindelijk een efficiente PIC distructor. 30V!
Still nice WIP.

[Bericht gewijzigd door markce op 21 april 2013 01:08:07 (14%)]

Leuk en leerzaam topic dit.
Ik begin het idee te krijgen dat elke andere voeding slecht is :).IK heb veel voedingen van veel merken. Bij sommigen zitten er hele kabel bomen heel mooi opgebouwd. Toch zijn dat ook professionele voedingen en doet maar liefst 1200W op de uitgang lineair. Is een voeding van P fontaine.

Nu even mijn echte vraag. Zijn deze voeding nu slecht of niet goed genoeg voor bepaalde dingen. Wanneer heb je nu een ruisarme voeding nodig zoals in dit topic.
Ik ben wel van plan om er 1 te maken als dit topic af is overigens.
Daarom vind ik het wel mooi dat je ook je best doet voor alternatieven voor mensen die het toch met een budget willen maken.

Als je deze voeding zonder de voor regeling wilt maken lijkt me 1 power tor of fet niet genoeg. Meestal wil je op 50W per fet/ tor uitkomen. Zal dit ten koste gaan van het gunstige gedrag van de voeding?