Extreem Low Noise voeding

Hi Bram,

Ik snap de negatieve spanning van 2,2V niet. Ten opzichte van 0 valt er een positieve spanning over de diodes...
Sorry, denkvaudje...

Groet, Rob

Hoi Bram,

Ziet er alweer uit als een mooi begin van weer een leuk en interessant project.
Toen ik de beide schema's zag viel mij een ding op. Je hebt de heaters op de -2.2V aangesloten, helemaal prima. Maar daarnaast heb je ook een heater aangesloten op je eerste plaatje tussen de output van VR1 en de 0. Volgens mij klopt dit dan niet, of maak ik hier een denk fout?

Groet,
Christiaan

Hi Christiaan,

Daarom ben ik blij met CO, de gene die interesse hebben, halen voor mij meestal de blinde vlekken er uit. :

Je hebt gelijk, de kachels van de LM399 horen niet aan de "0V" aansluiting! dank voor het melden van de fout.

Ik ben nu met een andere test bezig voor dit project, dat laat ik later vandaag zien, dit betreft ook een nieuw meetapparaat waarvan ik nu eerst even de basis onder de knie moet krijgen.

Groet,
Bram

Mooi,

Weer een basis meting achter de rug en dat is het verschil in dissipatie tussen een LM399 zonder maatregelen op een print gemonteerd en een waarbij meerdere maatregelen zijn genomen.
Ik heb hiervoor een nieuw meetinstrument gebruikt die al een week of twee binen is, maar ik nog geen tijd voor had gehad om er mee te spelen.
Vandaag dus de eerste echte metingen gedaan met de GW-Instek GPM-8310, wat een digitale vermogensmeter is voor AC en DC en de comby hiervan.
Bij de hier getoonde resultaten echter alleen DC metingen.

De twee gemeten LM399 rferenties zijn op dit stukje print gemonteerd, de linker, dus de gene die open op de print staat, wordt hier gemeten.
De andere die in het blauwe doosje zit, is nu niet aangesloten.

.
Nu twee screenshots als eerste de meting met de geisoleerde LM399 in het blauwe bakje.
Het opgenomen vermogen bij 21C in mijn werkruimte bij deze montage techniek 156mW.

.
En dan nu het opgenomen vermogen bij de normale montage techniek van deze Zener.

.
National Semicondustor geeft in de datasheet op dat het typical rond de 300mW wordt gedissipeerd bij 25C omgevings temperatuur.
Mijn toepassing van isolatie geeft 25% reductie op he opgenomen vermogen zodat ik bijna op de helft terrecht kom van wat normaal wordt verwacht aan dissipatie.
Volgens een van de makers van dit IC Robert Dopking is een lagere dissipatie goed voor de stabiliteit, dus ik zal hem maar geleven.

Plaatje met de thermische camera van de vrij staande LM399 op de print, jammer genoeg is de resolutie net even te laag voor een mooi plaatje.

.
En dit is een meting met de LM399 ingepakt.

.
Ik wil nog wat beters hebben wat thermische camera betreft, maar voorlopig doen we het met deze beelden.

De volgende stappen bestaat uit het plaatsen van de onderdelen op het printje, een deel waat ik al hoe ik het ga uitvoeren.
Er zijn veel zaken waar ik wat plaatsing betreft rekening mee wil houden.
De LM399 Zeners worden aan de onderzijde bedraad naar een punt buiten het blauwe bakje met dun Keynar draad, dit om er voor te zorgen dat er zo min mogelijk energie weg lekt via de aansluitingen.

Als ik weer wat verder ben, zal ik me hier melden met de vorderingen van dit project.

Groet,
Bram

Ha blackdog,

Leuk project al kan ik het totale plaatje niet overzien.
Ik heb verleden jaar i.v.m. de CO ontvanger voor het testen van de VCO ook een spanningsbron ontworpen.
Je begint met de ruis dat is een belangrijk aspect maar wordt door andere zaken dan de referentie beïnvloed.

De laagfrequent ruis kan je niet analoog ( zonder concessies ) beinvloeden dit moet digitaal gebeuren.
Dit is het gebied waar je de stabiliteit controleerd is veel te laag in frequentie voor zowel actief als een passieve regellus.
Het gebied daarboven kan actief analoog gebeuren hier worden de snelle verschillen in belasting weg geregeld ook,
moet in dit gebied zowel CC als CV actie liggen !
Het gebied daar boven is het hoge actieve ofwel het openlus bereik je zult zien dat de regellus zijn invloed,
op de spanningsregelaar verliest naarmate de frequentie toe neemt en er een spannings bron ontstaat.
Om die reden is de spanningsregelaar het meest verantwoordelijk voor de uitgangsruis en in de,
constante stroom mode is de stroomruis afhankelijk van de belasting impedantie....
Het gebied daar boven hier zijn de halfgeleiders te langzaam om effectief te kunnen zijn, dit is het gebied voor passieve filters.

Wat ik in het kort wil aangeven dat de referentie voor een voeding nutig kan zijn als het gaat om stabiliteit en nauwkeurigheid.
Voor de ruis zal je dit niet terug zien aan de uitgang, maar ik weet niet wat de verdere ontwerp specificaties worden ?

Groet,
Henk.

Ha Blackdog,

Leuk project, en goed om te zien dat je LM399 aanwinst inspiratie geeft, en je ze meteen gaat gebruiken

Moet er in je schema (die met 2xLM399) vanaf het knooppunt tussen C1 en C2, naast R6, niet ook een weerstand naar de andere LM399? Om ook op dat punt te profiteren van de middeling van de ruis?

Groet! Gertjan.

Hi Gertjan,

Over die extra weerstand heb ik wel nagedacht, ik denk voorlopig dat de invloed op de ruis middeling minimaal zal zijn...
Ik moet het printje nog bestukken, maar dank voor je opmerking ik hou in ieder geval rekening met een extra positie, het zal dan 2x een 100K weerstand worden.

Ook is het goed om even lekker geslapen te hebben, ik zie dat het schema van de referentie schakeling echt moet gaan aanpassen als ik hem 1x wil laten versterken, dus naar ongeveer 7V uitgang.
Dan werken natuurlijk de 2K54 voor de instelling van de Zenerstroom niet meer, daar de uitgang het zelfde potentiaal heeft als de ingang van de schakeling.
Waarom trouwens die vreemde 2K54 waarde? omdat ik er daar nog een aantal van heb liggen, van dat mooie Vishay spul met een hele lage tempco en de Zener stroom komt hiermee goed uit, bij de rond de 10V uitgang spanning.

Dus als ik de schakeling 1x laat versterken, moet de Zenerstroom uit een andere stabiele spanning komen, dat kan de +13V worden, met een 5K Pull Up weerstand heb ik ongeveer 1.1mA Zener stroom.
Ik zal vandaag een schema tekenen die een 7V uitgang spanning heeft, de 13V gebruikt voor de opamp en de Zener Pull Up weerstanden.
En dan neem ik ook de extra weerstand voor het ruisfilter zoals Gertjan aangegeven heeft.

Dank en groet,
Bram

Ik zie iets bedenkelijks in deze lineaire voeding;

Je hebt heel klassiek een lm317 als spanningsregelaar en als stroom begrenzing ingebouwd..

Echter dit zijn 2 regelingen achter elkaar en zover ik even snel zie niet gekoppeld. Bij een wisselende belasting, waar de stroombegrenzing in grijpt zal dat ook gevolgen hebben voor de spanning (uiteraard op de uitgang, maar wellicht door impedanties ook op de ingang)

Daarbij is dit in basis gewoon een klassieke voeding als ik even snel kijk, maar wellicht is het mogelijk om spanning en stroombegrenzing te integreren in 1 regeling..

Let wel dit speelt alleen bij de eerder genoemde wisselende belasting buiten de stroombegrenzing. Als dat geen eis is, niets doen met dit commentaar.

Op 20 oktober 2023 09:51:59 schreef High met Henk:
Ik zie iets bedenkelijks in deze lineaire voeding;

Je hebt heel klassiek een lm317 als spanningsregelaar en als stroom begrenzing ingebouwd..

Die 317's doen enkel spanning, er is geen stroom meting of regeling.

De stroom door de verwarming elementen van de LM399 IC's zorgt er voor dat deze diodes altijd goed in geleiding blijven.

Heb ik het mis, of gaat de heater stroom niet door de diodes?

[Bericht gewijzigd door Sine op vrijdag 20 oktober 2023 09:58:59 (24%)]

Op 20 oktober 2023 09:54:46 schreef Sine:
[...]

Die 317's doen enkel spanning, er is geen stroom meting of regeling.

[...]

Dan blijft het nog sneller staan: 2 regelingen achter elkaar is een recept voor instabiliteit...

Nog nooit een 7805 achter een gestabiliseerde 12V gezet? Dat zijn ook twee regelaars achter elkaar.

Ik zie er hier werkelijk geen probleem mee, technisch gezien zijn het zelfs drie regelaars achter elkaar, het opampje is ook weer een spanningsregelaar.
Maar ze zijn alle drie van elkaar ontkoppelt.

In de simulatie heb ik de 50 Ohm weerstand (R7) van de emitter naar de collector verplaatst, alle simulaties geven betere resultaten.
Misschien zijn er andere overwegingen ?

Ha Waters,

Dat is inderdaad een verbetering waar 9 van de 10 keer in het ontwerpen van voedingen geen rekening mee wordt gehouden,
is dat de regelaar niet kan sinken
Al is dit maar een klein beetje dan is dit voldende om de transients te volgen naar de negatieve kant....
Maak gebruik van een kasse B trapje dus een PNP aan de uitgang als feedback.

Kijk @blackdog vraagt om commentaar lees ontwerpideeën maar dat gaat niet als je de scope niet kent !
Dan is het misschien leuk om een teken fout er uit te halen maar daar komt @TS zelf ook wel achter.

Omdat er 2 x een LM399-50 gebruikt wordt verwacht ik dat het om de stabiliteit gaat voor de ruis heb je die niet nodig op het totaal.
Het ontwerp is met een regelbare weerstand dan wordt het een stuk makkelijker qua liniariteit of,
je potmeter nu op 5 over 12 of 6 over 12 staat geen mens die dat ziet.
Het is anders als je vanuit een tabel gaat sturen dan zal je in de regellus ook de niet-lineariteit moeten corrigeren.

Ik zou voor een LDO gaan i.p.v. een LM 317 het is voor de stabiliteit wederom belangrijk zo min als mogelijk,
thermo elektrische energie op te wekken ( warmte ) door nu de headroom naar zeg 1 V te brengen is de voeding veel efficiënter geworden,
produceerd minder warmte !

De LM399-50 maar ook de LTZ1000 zijn allebei oude componenten en werken alleen goed als er een regellus omheen zit dus een ADC / DAC systeem.
Over het algemmeen vervalt dit als de spanning op een vaste waarde gebruikt wordt versterking α >1 en versterking β <1....

Groet,
Henk.

Op 20 oktober 2023 10:21:19 schreef Sine:
Nog nooit een 7805 achter een gestabiliseerde 12V gezet? Dat zijn ook twee regelaars achter elkaar.

Ik zie er hier werkelijk geen probleem mee, technisch gezien zijn het zelfs drie regelaars achter elkaar, het opampje is ook weer een spanningsregelaar.
Maar ze zijn alle drie van elkaar ontkoppelt.

regelaars in serie KAN instabiliteit geven in bepaalde situaties: bij een traag proces is het geen probleem, Voor de meeste belastingen ook niet, maar ik kan me zomaar voorstellen dat als je ultra precies wilt, dat dit niet is wat je wilt.

Hi,

Dank weer voor alle input!

Er is echt iets goed mis in dit stukje meetapparatuur als de twee LM317 regelaars in een fout situatie gaan komen.
Onder normale condities komt de piekstroom tijdens het inschakelen bij de eerste LM317 niet boven de 0,5-Ampere.
Dit doordat de kachels van de LM399 IC's dan nog op moeten starten.
De piekstroom wordt ook nog een beetje beperkt door C4 van 47uF over de eerste LM317, die start daardoor langzaam op.

High met Henk
Configuraties met meerdere regelaars achter elkaar komen regelmatig voor, daar is weinig speciaals aan.
Misschien handig om de stromen onder normale werking voor b.v. de eerste regelaar te weten, denk dan aan max. 75mA.
De regelaar er achter voed een paar opamps en de twee Zener instel stromen, afhankelijk van ondermeer de opamp denk dan aan 15mA.

Kunnen er toch continu grote stromen lopen, ja dat kan bij bv. kalamiteiten, zoals een defecte elco of opamp.
Door je opmerking staat er nu in ieder geval een notitie om eventueel een piek begrenser op te nemen zoals een zekering of PTC die deze functie gaat uitvoeren.

Waarom de spanning op 13,5V gekozen, dat komt omdat ik rekening hou met opamps die max 15 tot 16V werkspanning mogen hebben.
De trimpot zijn om het een beetje te kunnen varieren, voor de tweede LM317 door zijn lage belasting is er een lagere dropout spanning,
Dus daardoor zijn de twee gekozen spanningen zo uitgekozen.
Zou ik een spannings dip hebben op het 230V net, dan blijf de 13,5V lang goed in stand.

De extra grote elco voor de in verhouding kleine totale stroom, helpt de brom laag te houden en kleinere spanningdipjes goed op te vullen.

Waters,
De weerstand in de emiter is een onderdeel van de filterschakeling, zoals ik al heb aangegeven.
C3 en R10 + R11 en C4 is een low pass filter.
Voor de goede indruk, de uitgang van de regelaar ziet verder geen belasting variaties er worden twee potmeter mee aangestuurd.
De belasting hangt een beertje van de potmeters of die ik ga gebruiken, maar zer dt de belasting continu tussen de 2,5 en 5mA zal liggen.

Waarom twee maal een LM399, omdat dit de 1/F ruis verlaagt, mij gaat dit ontwerp er om, om de totale ruis laag te houden endan vooral de 1/F ruis.
Verder voor ik dus ook nog extra filtering toe, dat is eigenlijk omdat ik ook wil zien hoe het uitpakt, dus hoe stil kan ik het krijgen binnen een bepaalde bandbreedte.

Bij het ontwerp behandel ik twee zaken apart, dat is de hier getoonde referentie schakeling en de U en de I loop van de Harrison configuratie die hier nog achter komt.
Ik ben dus niet op b.v. PPM's aan het jagen om deze schakeling binnen 1PPM binnen 10 uur te houden.

Deze uiteindelijke schakeling zou ik b.v. moeten kunnen gebruiken om lekstromen van elcos te meten zonder last te hebben van de 1/F prut die uit een standaard LAB voeding komt.
Ik heb sinds kort een speciale meetversterker die 80dB versterkt en een bandbreedte heeft van 0,1 tot 10Hz.

Voor de gene die er intresse in hebben, deze dus: https://eulerprecision.com/

Nu weer aan het werk.

Groet,
Bram

Hallo Blackdog,

Uw projecten lees ik altijd met veel plezier door, en probeer er dan het een en ander van te begrijpen.

Ik vroeg mij 2 dingen af:

Voeding:
Waarom zijn D5 en D6 anders aangesloten?
ik las in de datasheet dat D6 een laag impedant pad vormt voor de condensator om te ontladen.

D5 tegen verkeerdom aansluiten van de spanning?

Referentie:
wat is de functie van R3? is dat stroom begrenzing?

Hi Electroboy,

Leuk dat je er wat van leert!

D5 en D6 dienen ter beveiliging van de LM317 regelaars.
In dit schema is het niet echt noodzakelijk, dit is veel meer nodig bij zeg een LM317 als LAB voeding en
grotere waarden van de condensator over de instelweerstand en over de uitgang van de LM317.

Behalve bij kalamiteiten zoals het uitschieten van een meetpen gaat alles vrij gecontroleerd, dan zijn de dioden eigenlijk niet nodig.
Als de voeding wordt uitgezet zakt de spanning op C1 en als de dropout spanning van de eerste LM317 regelaar bereikt is, gaat ook de spanning op de uitgang zakken.
R3, 2 en trim-1 zorge nonder meer er voor dat C4 word ontladen net als de nog lopende stroom richting de tweede LM317.
Ook de twee Kachels in de LM399 helpen mee C5 en C4 leeg te trekken, hoe lager de spanning over de kachel aansluiting hoe hoger de stroom wordt, want hij probeer de temperatuur stabiel te houden.

Dit uitleggend denk ik dat een diode over de tweede LM317 misschien wel zinvol is, zodat als de spanning aan de ingang van de tweede regelaar sneller daald dan de uitgang,
dat er dan op de uitgang een positievere spanning kan komen te staan dan op zijn ingang, dit omdat het opgenomen vermogen aan de uitgang van de tweede LM317 vrij laag is.

Dan nog R3 waar je het over hebt, je doeld dan op de weerstand in de +16,5V lijn?
Een deel is dat stroombegrensing en of eventueel HF rommel op deze voedingslijn te kunnen ontkoppelen d.m.v. C5.

Waters
Wat ik al aangaf R11 van 47Ω is een deel van het filter, maar ik zal LT-Spice dit weekeinde nog even kietelen met een weerstadn in de collector.

Groet,
Bram

Begrijp ik het goed dat bij de eerste lm317 je ervoor hebt gekozen om de anode direct aan gnd te knopen omdat de kachels de condensator c4 wel leeg trekt. En dat dit bij de 2e lm317 niet het geval is en daarom de anode aan het knooppunt R5,C6 hangt ?

Hi Electroboy,

Eigenlijk zou je standaard meerdere dioden moeten gebruiken.
Ik probeer een beetje zuinig te zijn aan de hand van dit schema opbouw.

Wacht even op de tweede set schema's daar heb ik het een en ander aangepast, zodat de beveiligins diodes weer volgens de datasheet zijn getekend.
Geen onduidelijkheid in het schema om een diode te besparen...

Groet,
Bram

Hi,

Er zijn wat aanpassingen gedaan aan de schema's onder meer aan de hand van jullie opmerkingen.

Laat ik eerst met het aangepaste voedingsdeel beginnen, de beveiligigs dioden zijn nu toegepast zoals in de datasheet vermeld staan.
De LM399 kachel aansluiting is gestippeld getekend.
De beveiliging diodes zijn uit de 1N581x serie, en waar het kan hebt ik voor het type met de laagste drempel gekozen en dat is de 1N5817.
Over de eerste LM317 staat een 1N5819 dit omdat bij het inschakelen de spanning over deze diode hoger kan worden dan de specificatie voor de 1N5817 in de sper toestand.

Ik heb gemeten wanneer de LM399 kachel zijn werk gaat doen, dat is bij ongeveer 9V over pen 3-4.
Ik zal wat echte metingen moeten doen om een goed beeld te krijgen van het in en uitschakel gedrag van de voeding bij een reeele belasting.
Waar je namelijk op moet letten is dat je met de negatieve aansluiting van de kachel in de LM399(pin-3) niet boven de negatieve aansluiting van de Zener(pin-2) komt.
Daarvoor is D1 in het referentie schema welke een 1N5817 is.
Ik ken een vrij simpele oplossing om C3 te ontladen, maar dat pas ik alleen toe als het echt nodig is.

De kachel aansluitingen krijgen een 0,1uF ontkoppel condensator, hoe ik dat ga doen zal ik later laten zien, ze worden vlak bij het IC geplaatst maar niet aan het IC zelf,
daar dit dan weer thermische massa is en de twee andere aansluitingen van de LM399 krijgen geen condensator, dat zou een onbalans geven tussen de pootjes wat thermische massa betreft.

Het bijgewerkte voeding schema, tot de volgende opmerkingen!

.
Het Referentie schema V1.0
Gertjan zijn opmerking heb ik ook toegepast, er is nu een R3 en R4 beiden hebben de zelfde functie.
De Zenerstroom komt nu uit de +13V voeding, daar wat ik al het aangegeven, er is geen potentiaal verschil is tussen de Zener spanning en de uitgang van de opamp.
De bootstrap manier in het eerste schema is wel het mooist wat stabiliteit betreft, maar het is niet anders, de 13V komt uit een cascade van regelaars, die is schoon en stabiel genoeg.
De verhouding tussen de pull Up weerstand en de Ri. van de LM399 is ongeveer 10.000x dus als de 13V uitgang varieert is de hoeveelheid van variatie van de Zener spanning daar 1/10.000 van.
Voor dit project is het goed genoeg.

De filtering aan de uitgang heb ik aangepast en ook de versterking van de opamp is naar 1x gebracht.
De opmerking van Waters (dank je) bleef toch knagen, dus ik ben flink verder gegaan met simuleren, de emitter weerstand van 1Ω heeft geen echte functie behalve als jumper op de print.
De transistor wordt vrijwel zeker een 2N2222, wat trouwens een oude maar zeer mooie transistor is, kijk maar eens met een curve tracer.
Op deze plek trouwens niet zo heel erg interessant, ik heb verschillende transistoren gebruikt in de simulatie en de verschillen zijn nihil, onder meer deze typen 2N2222, BC337-40, 2N3904.

.
Mooi, dan wat simulatie plaatjes, in mijn hoofd moest ik echt een scheiding aanbrengen en daarna ook in het simuleren.
Ik wis dat ik moest opletten op de componenten waarden van het filter aan de uitgang, dat is de condensator over de uitgang van de opamp,
de weerstand naar de inverterende ingang, de uitgang condensator en de Ri. van de emitter van de 2N2222.

Ik heb het ingang filter die bestaat uit het bootstrap filter met de 2x 470uf losgehaald van de opamp schakeling en R3 van 332Ω in de schakeling gelaten, deze is voor de veiligheid van de opamp ingang.
Daarna ben ik gaan spelen met de componenten waarden, in het schema kan je zien waar het op uit is gekomen.
De collector heeft nu R4 die de stroom binnen de perken houd, en de emitter weerstand is van weinig invloed.
De grootste invloed wordt bepaald door in het LT-Spice schema R8 en C4.
Ik heb een .step gebruikt omdat het met de hand steeds testen wel erg veel tijd kost.
Hieronder een .step response waarbij ik R8 varieer tussen 1k en 10K in 2K stapjes.

.
In het schema gebruik ik 1K, en dat geeft een 0,5dB lift in het frequentie gebied rond de 70Hz,
daar dit ver voorbij het kantelpunt van het filter met de 470uF condensatoren ligt, heeft dit verder weinig invloed op de ruis aan de uitgang.
De volgende foto laat zien waarom ik voor de 1K weerstand heb gekozen,

.
Door de impedantie op de inverterende opamp ingang laag te houden, dat is R8 1K en C4 in het LT-Spice schema 4.7uf is de ruis bijna gelijk aan de ruis van de opamp zelf.
Het doel was dus de ruis in de hele lage frequenties laag te houden met enigszins "normale" componenten.
Voor mij zijn dat hier twee geselecteerde LM399 referentie Vishay film weerstanden en schakeling optimalisaties een zeer goede opamp en voor zover mijn kennis rijkt en jullie hulp.

Als laatste nog een plaatje van de frequentie karakteristiek vanaf het punt dat de Zeners worden aangesloten.

.
Er is in het laatste plaatje duidelijk te zien dat de schakeling aardig zijn werk doet om de ruis uit de LM399 Zeners te filteren.
Natuurlijk weet ik dat dit Spice simulaties zijn, maar ik heb nu ook wat apparatuur waar ik het redelijk mee kan meten wat de ruis is tussen 0,1Hz en 10Hz.
We gaan zien hoe goed het te krijgen is met behulp van de simulaties en mijn bouw wijze.

Als laatste de LT-Spice file van alleen de Zener buffer.
www.bramcam.nl/NA/Precision-PSU/Ref-Buffer-Feq-Responce-02.asc

SHOOT!

En groet,
Bram

Hi,

Tja, bijna drie weken geleden dat ik iets gepost heb over dit onderwerp, moet nu toch eens ophouden met werken...

Steeds kleine zaken aangepast en beslissingen genomen, zoals het schema hieronder, het is nu alleen een referentie filter en een buffer/filter schakeling geworden.
Er is geen versterking meer aanwezig, de uitgang van de opamp is nu het gemiddelde van de twee LM399-50 Zeners.

Het schalen naar iets meer dan 10V, wat de uitgang van de voeding wordt, gebeurd door de opamp van de U loop.
Hierdoor krijg ik daar nog wat meer fase marge en dan hoop ik dat ik de uitgang elco nog wat kleiner kan maken met een goede stabiliteit.

Dit wordt geen "One Size Fits All" LAB voeding, dit wordt een precisie instrument met lage ruis en een goede korte termijn stabiliteit.

OK het aangepaste schema, de weerstand om de versterking te bepalen is dus verwijderd en er is een extra spanningsdeler bij geplaatst, dat is R13 en R14 in het schema.
Misschien vreemde waarden, maar ik heb uitgezocht wat ik aan goede weerstanden op voorraad had en toen een keuze gemaakt om iets meer dan 200mV uit de deler te krijgen als er een 50K draadpotmeter aan parallele staat.
De ongeveer 200mV is voor een 0,1Ω shunt weerstand en max 2-Ampere, laat ik het zo zeggen, de aansluiting is er voor als ik het zo ga gebruiken, het is nog niet helemaal zeker.

Waarom deze spannins deler hier in dit opnemen, dan zit hij in een stabiele omgeving.
Als de bedrading op de print is aangesloten in het kastje die naar de doorvoer condensatoren gaat, dan boor ik de padjes om deze spannings deler ook uit.
Dit om zo weinig mogelijk warmte van LM399 van invloed te laten zijn op de stroom spannings deler, ik laat later zien wat voor extra maatregel ik hier nog voor neem.

.
Hier heb ik het printje voor de foto even in het kastje gemonteerd, het zit met opzet maar met twee schroefjes vast.
Ook de LM399 Zeners zijn met opzet op een hoek van de print gemonteerd, dit om twee redenen, zo goed mogelijke isolatie,
denk b.v. aan de uitgeboorde gaatjes die ik eerder heb laten zien.
Maar twee bevestiging punten help ook met de stress op het printje betreffende door temperatuur verschillen uitzetten en krimpen.
Kijk naar de massa draad in het oranje kader, die is met opzet zo gebogen, dit is ook zo aan de onderzijde van de print, als het vlak bij elkaar zit mag het strak doorverbonden zijn, maar bij wat langere afstanden een klein golfje toepassen.

Ook zijn een aantal onderdelen niet strak op de print gesoldeerd, dit om ze niet te heet te stoken en om ze een beetje "soepel" te monteren.
Ik pas toe wat ik kan/weet over precisie elektronica.
Kijk eens in het IC voetje, daar zit de ontkoppel condensator voor de voeding van het IC, beter kan eigenlijk niet.

.
De onderzijde en het printje is nog niet klaar, rechts bovenaan de twee stuks LM399 Zener in het oranje kader.
Onderaan de massa verbindingen, met een klein golfje meer wel met het solderen wat dikker gemaakt, dit om de Ri te verlagen.

Er boven in het rode kader het IC voetje van de opamp, het kleine rode kader geeft pin-1 aan, die ik uit het IC voetje heb getrokken, dit omdat het bedraden dan makkelijker was.
Deze foto is al wat ouder, want er zijn nog wat meer gaten uitgeboord van dit printje.

.

Als het mee zit kan ik dit weekeinde de referentie gaan testen na het boren van de gaten t.b.v. de doorvoer condensatoren.
Opmerkingen, vragen, ik hoor ze graag.

Groet,
Bram

Hi,

Verspreid over de dag weer een beetje kunnen werken aan het LM399 referentie kastje.

Ik was aan het nadenken om de warmte van de LM399 Zeners wat beter bij de componenten vandaan te houden.
Ik was begonnen met dunne stukjes print die een klein muurtje vormde rond de Zeners.
Dat werkt wel, maar zag er niet echt netjes uit en ik dacht dat het beter was om i.p.v. het blauwe kastje dat ik had gemaakt,
Het toch maar eens te proberen het nog wat beter te maken met het blauwe polystyreen schijn dat ik heb liggen.

Hier een plaatje van het gemonteerde print materiaal muurtje, het blauwe bakje heb ik hier even weggehaald om het wat beter te laten zien.

.
Hier is de bedrading zichtbaar aan de LM399 Zeners.
De bedrading en de gaatjes zijn dicht gemaakt met plastic hobby lijm, mijn dikke "Conformal Coating" was wel erg dik geworden,
het was al en jaar over zijn houdbaarheid datum, het was erg dikke stroop geworden, nu maar hopen dat de lijm die ik nu gebruikt heb, geen negatieve effecten heeft.

.
Hier is het nieuwe isolatie bakje te zien, ook de dunne laagjes isolatie materiaal die los tegen de wanden zijn geplaatst.
Ik lijm het vast, als ik de gaten voor de doorvoer condensatoren heb geboord.

.
De deksel krijgt ook een laagje isolatie, het ligt nu nog los op de binnenzijde van de deksel.

.
Nu is bijna alle bedrading aangebracht, alle groene bedrading komt aan elkaar bij de doorvoer condensator voor de 7V uitgang.
Wit is de ongeveer 200mV uitgang en de dunne rood/blauw bedrading zijn de kachels van de twee LM399 Zeners.
De oranje draad is de voeding voor de Zeners en de opamp.

Dan nog een testje dat ik heb gedaan met de Thermische camera, morgen zal ik daar nog één of twee plaatjes van laten zien, moet deze nog een keer maken.
Dat dunne laagje polystyreen dat er bij ligt, geeft bijna 5C° verlaging als ik de Thermische camera gebruik om het te meten.
Je kan mooi zien waar de Zeners in het in het bakje zitten.
Door mijn isolatie is de dissipatie bij rond de 20C° in mijn werkkamer nog maar 50% van de datasheet waarde

.
Morgenochten als eerste de Kethley 7510 aanzetten zodat hij lekker is opgewarmd om de eerste testen te doen of de schakeling naar behoren werkt.

Groet,
Bram

Prachtig om de ontwikkeling van zo'n precisieontwerp te volgen.

Onnozele vraag van mij: dit heet een voeding, maar wat voedt hij eigenlijk, wat wordt de belasting?
Het komt op mij over dat hij helemaal niets voedt, dat hij zo dood als een pier moet zijn, dat je er alleen naar mag kijken met apparatuur die vooral niets aan de doodheid verknoeit. Die apparatuur zal de schakeling dus beroeren/belasten. Dan moet je die belasting specificeren, dat meetcircuit lijkt me een steeds crucialer deel als hij verondersteld wordt geen belasting te vormen.
Wat doet de ruis als de belasting plots verandert zoals in een blokgolf?

Hi Spog2,

Dat heb je goed gezien: Het komt op mij over dat hij helemaal niets voedt

Dat heb ik ook nog niet getekend, de uitgang van de getoonde schakeling die ongeveer 7V is, gaat één of twee 10 slagen potmeters voeden, die vormen dan de belasting.
De ongeveer 200mV uitgang gaat waarschijnlijk nog een buffer versterker in van een ander deel van de schakeling, dit omdat de impedantie hier rond de 500Ω is en dat niet optimaal is voor de stroom loop, afhankelijk van de opbouw die ik kies voor de stroom loop.

De schakeling die ik hier toon en nu bijna klaar en ingeblikt is, bevat alleen het referentie deel van de eigenlijke voeding.
Zie de schakeling hieronder die uit een application note komt van HP/Harrison, in het plaatje is alleen de "U" loop te zien.
Een stukje verder hieronder twee links naar interessante Application Notes, over voedingen opbouw.

.
In het oranje kader zie je het referentie deel van een LAB voeding, dat deel ben ik hier aan het beschrijven.
Niet helemaal precies, want hier hebben ze het over een Referentie stroom Ip, en ik stuur de "Comparison Amplifier” aan met een referentie spanning.
Maar het gaat er dus om dat ik met het oranje deel bezig ben, de referentie van de LAB voeding en uiteindelijk is dus de belasting van dit deel,
één of twee potmeters die de stroom en de spanning instellen en er is geen belasting variatie tijdens normaal gebruik.

DE LAB voeding die ik hiermee aan het maken ben probeer ik niet zo schoon te krijgen of in ieder geval zo goed mogelijk als zeg 4x een Penlite in serie.
Die zijn wat ruis en andere ongewenste stoorsignalen erg goed, alleen hebben t.o.v. een LAB voeding een hoge weerstand en de spanning zakt onder belasting en leeg lopen.

Mijn doel is dus zo goed mogelijk de ruis onder controle te houden en dat de voeding goed stabiel is.
Dus ik ga proberen de Ri beneden de 0,0001Ω te krijgen met een 20KHZ bandbreedte ruis van kleiner dan 5uV RMS, met goede bedrading en de moderne opamps is dat goed mogelijk,
bij wat experimenten kwam ik nog een stuk lager uit wat Ri betreft.
De LAB voeding zal dus een "Sense" mogelijkheid moeten hebben om dat te kunnen halen bij de D.U.T..

Om de Regel delen en dat is de U en de I Loop van een zo goed mogelijke schone en stabiele referentie te voorzien die ik de moeite om dit printje zo goed mogelijk op te bouwen en te isoleren.
Dan ben ik er nog niet, de opamps voor de U en de I loop zullen ook uitstekend moeten zijn wat ruis en en stabiliteit betreft, en ik heb er een paar die kandidaten zijn voor deze functie.
Maar daarover later meer, eerst vanmiddag de gaten voor de doorvoer condensatoren boren en daarna monteren, dan het isolatie materiaal vastzetten en de bedrading van de print een de doorvoer condensatoren vastzetten.
Dit na eerst een test te hebben gedaan of de print zelf goed werkt, aan de hand van het schema meet ik met een Ohm meter of piepier de verbindingen door of ik geen fouten heb gemaakt.
Daar de opbouw over meer dan één week is gedaan, gaat dit meestal niet goed
Ik laat nog weten welke bedrading foutjes ik heb gemaakt, dit omdat het leerzaam is.

Hier twee links naar pdf bestanden die betrekking hebben over het "Harrison Concept" dat is dat het referentie deel een eigen trafo wikkeling heeft en dat het referentie punt van de schakeling
aan de +uitgang van de voeding hangt.
Zou je ook een negatieve voeding in de zelfde kast hebben, dan hangt het referentie punt aan de negatieve uitgang.
Maar misschien is het voor een beter begrip het beter het op deze manier uit te leggen, kijk naar het plaatje hierboven, de onderzijde van de "REF. REG." hangt aan de uitgang van de voeding.
Dus het referentie punt is hier dus de uitgang van de voeding en het maakt dan niet uit of je een transistor hebt of een MOSFet als power device.

Als je wat vaker LAB voeding schema's bekijkt, kan je vaak het Harrison Concept herkennen aan de twee dioden die de stroom door de Power Sectie bepalen en vaak de extra trafo wikkeling voor de referentie sectie.

De twee beloofde links hieronder.

www.bramcam.nl/NA/Precision-PSU/AN-90a.pdf

www.bramcam.nl/NA/Precision-PSU/AN-70.pdf

Ik hoop dat het zo wat duidelijker wordt.

Groet,
Bram