Auf der Suche nach dem idealen Netzteil - unser Leidensweg

[wgh52]

Hallo Thomas,

mir kommt die nötige Dropoutspannung von ca. 3V ganz gut zu pass, denn durch aktive Gleichrichtung fallen die Gleichrichterdiodenschwellspannungen ja weg, was eine höhere Cap-MP Eingangsspannung erzeugt. Und ja: die wird natürlich im Längstransistor "verbraten", aber die nachfolgende Schaltung bekommt in meinem Falle wofür sie ausgelegt wurde, nämlich +/-50V, bei Laststrom konstant ca. 100mA.

[capslock]

wird klar, dass die minimale Eingangsspannung incl. Ripple immer größer als die Ausgangsspannung plus Dropout sein muß, sonst kommt es nicht zum Multipliereffekt.
viele Grüße

Thomas

Ja, aber solange man danach keine Schaltung hat, die auf eine Mindestspannung angewiesen ist, macht das doch nichts. Die Ausgangsspannung hängt automatisch 0,6x V unter der Spannung an der Basis.

Die Frage ist eher, warum man überhaupt Ripple rausfiltern muss. Wenn der Verstärker genug Loop Gain hat und seine Vorstufen von Konstantstromquellen versorgt werden, ist ihr Ripple herzlich egal. Übrigens haben auch die SMPS von Hypex heftigen Ripple, den die UcDs oder ncores aber gut wegregeln.

[Yogibär]

Hi capslock,

Die Frage ist eher, warum man überhaupt Ripple rausfiltern muss. Wenn der Verstärker genug Loop Gain hat und seine Vorstufen von Konstantstromquellen versorgt werden, ist ihr Ripple herzlich egal. Übrigens haben auch die SMPS von Hypex heftigen Ripple, den die UcDs oder ncores aber gut wegregeln.

Genau, das ist eine Glaubensfrage, ob der Unterschied hörbar ist oder nicht.
Wobei, wenn ich sunny richtig verstanden habe, der MP bei der Spannungsversorgung von Digitalschaltungen hörbare Verbesserungen bringen soll.
Rein technisch macht das wenig Sinn, da gebe ich Dir Recht.

Viele Grüße

Thomas

[sunny_time_99]

Hallo zusammen,

ich würde es - wie Eingangs zum Themenstart erwähnt - gut finden, wir bleiben irgendwie enger am Thema dran und diskutieren Glaubensdinge, Auslegungsfragen und andere Problemstellungen einfach in eigenen Threads. Ich weiß ehrlich nicht, ob ich sonst noch die Zeit und Lust investieren möchte, das hier zuende zu bringen.

Gruß

Sunny


p.s.
die Wirkung im Digitalbereich ist so groß, weil ripple und noise-Anteile direkt im Phasenrauschen der Clock sichtbar werden - dies führt dann im Endergebnis zu Bitfehlern und die sind hörbar. Ich habe insg. 3 Geräte zum Messen des Phasenrauschens - und kann das Netzteil - bzw. dessen Qualität direkt im Messschrieb sehen. Ich weiß, kaum jemand fragt sich, wo harscher Klang herkommt... ist kein Kabelding oder dgl.

[gesperrter_benutzer_ct]

die Wirkung im Digitalbereich ist so groß, weil ripple und noise-Anteile direkt im Phasenrauschen der Clock sichtbar werden -

Theoretisch ja, praktisch hängt bei noch keinem DAC, den ich gesehen habe, der Oszillator direkt an der Betriebsspanungsbuchse. Die Verwendung eines Super-Duper-Netzteils ist daher nichts als Schlangenöl, Klangverbesserungen durch ein anderes Netzeil psychologisch bedingt. Ich bleibe bei meiner Aussage, daß deine angeblich gehörten Verbesserungen einen Blindtest unter kontrollierten Bedingungen nicht überleben würden.

Aber wenns scheeeh macht…

[sunny_time_99]

Theoretisch ja, praktisch hängt bei noch keinem DAC, den ich gesehen habe, der Oszillator direkt an der Betriebsspanungsbuchse. Die Verwendung eines Super-Duper-Netzteils ist daher nichts als Schlangenöl, Klangverbesserungen durch ein anderes Netzeil psychologisch bedingt. Ich bleibe bei meiner Aussage, daß deine angeblich gehörten Verbesserungen einen Blindtest unter kontrollierten Bedingungen nicht überleben würden.

Aber wenns scheeeh macht…

wie schön Du was zum Thema beitragen kannst! NULL input, nicht mal theoretisch richtig und den Rest erspare ich mir.

Ob der Oszillator direkt an der Betriebsspannung liegt ist dabei nicht wichtig, noise springt auch über Vorregler hinweg. Einfach mal selber nachmessen und nicht in der Theorie versinken.

[gesperrter_benutzer_ct]

wie schön Du was zum Thema beitragen kannst! NULL input, nicht mal theoretisch richtig und den Rest erspare ich mir.

Zeig mir doch einfach mal einen DAC, bei dem der Referenzoszillator direkt an der Betriebsspannungsbuchse hängt. Dann sehen wir ja, wer hier theoretisiert!

[curryman]

Leute,
die Wahrheit liegt doch wie immer irgendwo dazwischen Also nicht streiten, ich finde die Berichte von Sunny durchaus interessant und jeder darf das für sich bewerten.

Bei der Entwicklung meines DACs konnte ich auch gut feststellen, das der lokale Regler vor der Clock (in dem Fall LT1761) zwar eine gute Störspannungsunterdrückung hat, aber damit ist >MHz auch Schluss. Vor allem das Platinen Layout hatte hier noch mal großen Einfluss (kapazitive Kopplung). Das war messtechnisch nachzuweisen. Inwieweit das hörbar ist, sei mal dahingestellt. Also, bei vernünftigen DACs hängt der Referenzoszillator natürlich nicht direkt an der Betriebsspannungbuchse, aber dennoch kann etwas durchkommen und auch messbaren Einfluss auf die Schaltung haben.

Auf der anderen Seite ist es ganz sicher so, dass die eigenen Basteleien immer eine Erwartungshaltung erzeugen. Da kann man sich noch so viel Mühe geben, ausschalten können das selbst Vollprofis nicht komplett. Das sehe ich immer wieder bei zahlreichen Hörversuchen, die wir im Automotive Bereich durchführen. Das ist aber natürlich auch OK. Auf der Daga (Jahrestagung der Akustik der Deutschen Gesellschaft für Akustik) gab es mal einen interessanten Vortrag zum Kabelklang. Demnach kann man aus Sicht von Psychologen bei unterschiedlichen Kabeln eine andere Hörerfahrung haben, die im Blindtest nicht festgestellt werden kann. Das aber als Einbildung abzutun ist auch nicht richtig, denn derjenige hat ja eine andere Hörerfahrung. Wenn man damit glücklich wird ist doch super!

Also, Sunny, weitermachen. Bitte

Gruß, Daniel

[Solid_Core]

Theoretisch ja, praktisch hängt bei noch keinem DAC, den ich gesehen habe, der Oszillator direkt an der Betriebsspanungsbuchse. Die Verwendung eines Super-Duper-Netzteils ist daher nichts als Schlangenöl, Klangverbesserungen durch ein anderes Netzeil psychologisch bedingt. Ich bleibe bei meiner Aussage, daß deine angeblich gehörten Verbesserungen einen Blindtest unter kontrollierten Bedingungen nicht überleben würden.

Aber wenns scheeeh macht…

Hallo zusammen

Solche Aussagen lieb ich ja. Frei interpretiert könnte das auch bedeuten, du sagst aus, Sunny würde entweder lügen,
oder Wahnvorstellungen haben.
Und das auf der Basis, das du es Dir einfach nur nicht vorstellen kannst, und nie dabei warst.

Früher sagte man: Danke, Anke.

Gruß
Stephan

[gesperrter_benutzer_ct]

Frei interpretiert könnte das auch bedeuten, du sagst aus, Sunny würde entweder lügen,
oder Wahnvorstellungen haben.

Nein. Sunny mag es ja hören, nur würde das Gehörte einen Blindtest unter kontrollierten Bedingungen nicht überleben. Es wurde im Thread ja bereits mehrfach erwähnt, nicht nur von mir, daß die Psyche deutlich Einfluß auf den Hörsinn hat.


In diesem Sinne
Robert

[ArLo62]

Naja, wenn man was richtig machen will, dann ist es egal ob man es hört.
Dann braucht man im DAC aber auch einen Quarzofen.
Das Ziel ein stabiles, rausch- und störungsfreis Netzteil mit geringem Innenwiderstand zu bauen ist hoch gesteckt. M.E. kommt man irgendwann auch an die physikalischen Grenzen.
Gruß
Arnim

[Yogibär]

Hallo sunny,

bitte verstehe mich nicht falsch.
Ich begrüße ausdrücklich Deine detaillierten Versuche und Ergebnisse und bin diesen auch aufgeschlossen gegenüber.
Aber als alter analoger Elektroniker, der mit dem Tietze/Schenk Halbleiter-Schaltungstechnik als Bibel unter dem Kopfkissen im Studium Mitte der 70er Jahre geschlafen hat, möchte ich schon verstehen, wie eine Schaltung arbeitet, bevor ich sie eventuell benutze. Daher finde ich die Diskussion um Auslegungsfragen zu den vorgestellten Schaltungen in diesen Thread durchaus als legitim, ansonsten würde ich die Sinnhaftigkeit des Threads infrage stellen.

Der von Rod Elliot veröffentliche und von Dir hier vorgestellte Kapazitäts-Vervielfacher ist eine seit min. 50 Jahren bekannte Schaltung, allerdings nicht unter diesem Begriff.
Es ist ein klassischer Emitterfolger, der als Signalquelle einen Tiefpass besitzt. Der Emitterfolger weist eine Spannungsverstärkung von ca. 1 auf, d.h. die Ausgangsspannung entspricht der angelegten Spannung an der Basis minus der Basis-Emitter Spannung Ube von ca. 0,6 V. Der große Vorteil besteht in der hohen Stromverstärkung, die nur zu einer geringen Belastung der Signalquelle bei hohem Ausgangsstrom führt.
Der Ausgangswiderstand des Emitterfolgers ist in erster Näherung gleich dem Innenwiderstand der Quelle, in diesem Fall des Tiefpasses, dividiert durch den Stromverstärkungsfaktor β, der bei einer Komplementär-Darlington-Schaltung Werte > 1000 annehmen kann.
Der Emitterfolger wird u.a. als Spannungsstabilisator eingesetzt. In diesem Fall ersetzt eine Zenerdiode den Kondensator C2 und der differentielle Innenwiderstand der Z-Diode wird durch β heruntertransformiert, sodass am Ausgang eine stabile Spannung mit kleinem Innenwiderstand zur Verfügung steht. Gleiches geschieht mit dem Innenwiderstand ESR des Kondensators C2. D.h. der Ausgang weist einen Innenwiderstand von ESR/β auf.
Der Emitterfolger ist im o.a. Tietze/Schenk ausführlich beschrieben. Aus urheberrechtlichen Gründen füge ich keine Kopien der Kapitel bei.
Ich halte es jedoch für irreführend, aus der Reduzierung des Innenwiderstands abzuleiten, dass eine um den Faktor β vergrößerte Kapazität bestehend aus der Parallelschaltung von β gleichen Kondensatoren C2 vorhanden ist, deren Puffereigenschaften man eventuell nutzen kann. Das ist nicht der Fall. Der Nutzen liegt im um den Faktor β reduzierten ESR des Kondensators C2 und das ist in der Tat sehr vorteilhaft für die Qualität der Ausgangsspannung.
Hierfür sind allerdings einige Bedingungen zu beachten, die Rod und Du zwar beschreiben, die aber mit der gewählten Dimensionierung des MP nicht erfüllt werden.
Zum besseren Verständnis und Nachweis habe ich einen Prototypen aufgebaut und analysiert.

Vorhanden ist ein selbstgebautes +/- 12V Netzteil für max. 300 mA. Der Trafo besitzt zwei 12V Sekundärwicklungen. Die DC Leerlaufspannung von 18V speist die integrierten Regler 7812/7912. Der Siebkondensator hat 2200 uF, der Ausgangskondensators 1000 uF.
Bei Belastung des Ausgangs mit einem Widerstand von 220 Ohm fließt ein Strom von 55 mA, der zu einem 100 Hz Ripple von 300 mVss bei einer mittleren Spannung von 17,8 V führt. Der Regler unterdrückt die Welligkeit auf einen Wert von 1,6 mV, die allerdings ca. 0,4 mV Rauschen überlagert ist.

Netzteil


100 Hz Ripple am Siebkondensator, Einstellung : 100 mV/Teilung



Einstellung: 2mV/Teilung
Obere Spur: Noise am Ausgang des Netzteils.


Um die Funktion des MP nachvollziehen zu können, habe ich die Kapazitäten bewußt klein gehalten. Der Siebkondensator C1 bleibt bei 2200 uF und C2 beträgt 1000 uF. Zusammen mit R1 = 120 Ohm bildet C2 einen Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 1,3 Hz. Mit 20 dB/Dekade Amplitudengang wird die 100 Hz Welligkeit um den Faktor von ca. 100 gedämpft. D.h. Am Ausgang des MP tritt ohne den Kondensator C3 eine Welligkeit von 3 mVss auf.
Die Ausgangsspannung beträgt wie erwartet 17,2 V, ist aber von einem asymmetrischen Ripple > 3 mVss überlagert ist.


Ausgang des MP mit asymmetrischem Ripple, Einstellung 100 mV/Teilung

Die Ursache liegt darin begründet, dass der MP zwar die max. Eingangsspannung (Mittelwert plus Ripple/2) aussteuern kann, aber nicht die min. Eingangsspannung (Mittelwert minus Ripple/2), denn diese führt zusammen mit der Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung der Darlingtonschaltung von ca. 1 V zu einer Unterschreitung der Basisspannung, so dass der Darlingtontransistor in der Sättigung ist. Es ist demnach zwingend erforderlich, dass die Eingangsspannung des MP so gut wie keine Welligkeit aufweisen darf oder dass der Spannungsteiler R1/R2 so gewählt wird, dass am Längstransistor ca. 3 – 5 V abfallen, die als Aussteuerreserve zur Verfügung stehen.
Mit R2 = 1,5 KOhm ist der Ripple schon deutlich kleiner.


Einstellung: 2 mV/Teilung
Untere Spur: Ausgang MP

Neben der Unterdrückung der Welligkeit ist das Rauschverhalten von Bedeutung. Hier zeigt sich, dass der MP gegenüber einem Festregler eine sehr gute Rauschunterdrückung besitzt. Das Rauschen ist praktisch nicht messbar.
Fazit: Der MP ist nur bei entsprechender Dimensionierung des Spannungsteilers in der Lage, eine eventuelle 100 Hz Welligkeit der Eingangsspannung auszusteuern.
Die Rauschunterdrückung ist sehr gut. Der ESR des Kondensators C2 hat maßgeblichen Einfluß darauf. Daher sollte dieser Kondensator einen besonders kleinen ESR bzw. einen hohen Ripple Strom bei hohen Frequenzen aufweisen. Ich habe mit den Panasonic FC Kondensatoren gute Erfahrung gemacht.
Es erübrigt sich zu erwähnen, dass der MP nach einem Festspannungsregler das beste Ergebnis liefert.


Einstellung: 2 mV/Teilung
Untere Spur: Ausgang MP dem Netzteil nachgeschaltet

Viele Grüße

Thomas

[ArLo62]

Naja, ich das auch nicht ganz verstanden weil ich Schaltungen zur Brummsiebung auch schon länger kenne.
Aber ich mag mich aktuell nicht damit befassen.
Trotzdem finde ich den Thread interessant.
Gruß
Arnim

[wgh52]

Hallo Thomas,

vielen Dank, daß Du mit so ausführlicher und nachvollziehbarer MP Schaltungfunktions- und Dimensionierungsbeschreibung einspringst!

Sehr erhellend und hilfreich!!!

[sunny_time_99]

Hallo Thomas,

Du hast mit Deinen Ausführungen natürlich Recht - ich finde nur gerade den Widerspruch zu der Funktion in meinem Netzteil nicht. Ich habe Deine Punkte sowohl von Seiten der Auslegung - als auch von Ihrer Aufgabe in der Schaltung entsprechend so beschrieben. Vor dem MP ( ja es gibt diverse Namen dafür - auch wenn Kapazitäts-Multiplier etwas irreführend ist) hängt eine CLC-Siebung mit 2x 15.000uF und einer Choke von 10mH - aus dem Grund den MP nicht mit Restwelligkeit zu belasten. Der MP soll im wesentlichen nur das Rauschlevel weiter senken. Ziel der ganzen Aktion ist es, den Regler nur noch mit dem Regeln zu belasten - und ich sag mal ganz platt - alles andere schon vorher ausreichend geklärt zu haben.

Wir bewegen uns dann in einem Bereich, wo i.d.R nur Messverstärker weiter helfen können. Ausgangsseitig muss immer eine angemessene Kapazität sein - und das wird oft vergessen - auch bei denen, die diese Schaltung schon seit Jahrzehnten in Verstärkern einsetzten. Der MP stellt keine "echte" Kapazität zur Verfügung.

Die Versuche mit einem hohen Drop haben wir eingestellt, da es zwar - wie Du es beschrieben hast - besser funktioniert - aber ich keine zu hohe weitere Wärmeentwicklung wollte. Der MP ist nur ein Baustein - und jede einzelne Sektion des Netzteils hat seine Aufgabe und muss obgleich der Universalität immer mit Kompromissen leben.

Auch wir haben an der Stelle mit den Panasonic FC sehr gute Erfahrungen gemacht. Standard so zu sagen. Der MP ist nicht das zentrale Element in dem Netzteil .

Gruß

Sunny

[Solid_Core]

Hallo Thomas

Super erklärt !
Ich beiß mich nur immer, wenn jemand in derlei Themen reinspringt, das Blindtests blablabla und Raumakustik muss stimmen und wäre wichtiger.
Urgh...

Gestatte mir ein paar Verständnisfragen:
Wieso der MP hinter dem Festspannungsregler? Einfach weil er dort mit weniger Ripple befeuert wird,
oder womit begründet sich das? Oder beziehst du dich auf die 7812er, die von sich aus mehr Rauschen wieder hinzufügen,
wie ein vorgeschalteter MP unterdrückt ?
Und zu guter letzt: Woher kommen dann die asymetrischen Störungen ? Oder meinst du die Netz-seitig eingespeisten?

Gruß
Stephan

[fosti]

Aber bis auf das Netzteil ist der Rest der "Kette" superexcelsior ----- ich frag nur so blöd, weil der "Leidensweg" hier anscheinend am Netzteil hängt

[Yogibär]

Hallo sunny,

ich sehe keinen Widerspruch zwischen Deiner und meiner Betrachtungsweise. Wenn Platz und Kosten eine untergeordnete Rolle spielen, kann man eine CLC-Siebung mit wenig Welligkeit aufbauen. Mit etwas Überspannung kann die Siebung schlanker ausfallen, dafür gibt es etwas mehr Verlustwärme. Geschenkt bekommt man leider nichts.

viele Grüße

Thomas

[Yogibär]

Hallo Stephan,

zu Deinen Fragen,

Wenn der MP ein Minimum an Verlustleistung haben soll, dann muß die Eingangsspannung eine Welligkeit von weniger als ca. 100 mVss aufweisen. Am einfachsten geht das mit einem Festspannungsregler, der dann die Verlustwärme produziert.
Ein Festspannungsregler erzeugt aber selbst Rauschen, das der MP ausfiltert.
Die asymmetrische Welligkeit ist das Ergebnis einer zu hohen Eingangswelligkeit wenn der MP auf minimalen Spannungsabfall dimensioniert ist. An der Basis liegt immer die mittlere Eingangsspannung mit ca. 40 dB geringerer Welligkeit als die Eingangswelligkeit an. D.h. Es gibt eine Halbwelle, bei der die Eingangsspannung kleiner als die Basisspannung wird. Ab einer bestimmten Differenzspannung gerät der Längstransistor in die Sättigung, Uce sat wird unterschritten, dann folgt die Emitterspannung der sinkenden Kollektorspannung ( Emitter und Kollektor beziehen sich auf den normalen Emitterfolger) und die Ausgangsspannung sinkt, allerdings nur während der negativen Halbwelle der Welligkeit.
ich hoffe, das war etwas verständlicher als meine erste Erklärung.


viele Grüße

Thomas

[Solid_Core]

Hallo Thomas

Vielen Dank. Das war schon fast zu ausführlich. Aber lieber mehr wie zu wenig.
Konnte dir soweit folgen.

Das war jedoch nur die statische Betrachtung. Diese 7812Reihen sind relativ träge im Regelverhalten.
Selbst ein 1963 zeigt dies auf. Da sie auch noch eigenes Rauschen hinzufügen, seh ich sie als Anno-Tobak.

Kommt noch eine Betrachtung über das Verhalten im breitem Frequenzspektrum hinzu, fällt auf, das ist doch nicht so einfach,
ein gutes Netzteil zu bauen. Oder auch generell für jede Anwendung.

Fängt ja bereits über die Kondensatoren an. Hier mal ein Sinnbild vom Dämpfungsverhalten verschiedener Kapazitäten
des gleichen Kondensators:



So finde ich Sunny´s Aufbau schon sehr durchdacht. Was der eine Part nicht kann, macht der andere.

Gehe ich wieder zurück zur Praxis, muss ich sagen, rein klanglich beurteilt sind die Dinger toll. Hier treibt eins
meinen Audio-Switch zu Höchstleistungen.

Gruß
Stephan