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2015年8月11日 (火)

PSU for High end audio without electrolytic capacitors

表題の回路説明はS-Audio Systemsにあります。

電源の出力から電解質による聴感上の音のシフトを廃止するというコンセプトのようです。
上記サイトから回路図を引用しました。
回路図を最初に見た時はR2で出力インピーダンスが決まってしまうと考えていました。
巧妙な回路だと思い、また図面で読み切れない時は実験してみよう!
という事で
回路の正電源部分のみ3.3V出力になるように定数を変更して実験してみました。
R2及びR4の定数の決め方は上記リンクのサイトを参考にして下さい。
今回の実験では出力電圧3.3V、シャント電流100mAに設定しました。

20150811_175539

LTspiceでざっくりと挙動を把握してみました。

このノイズ特性が回路を組んだ時にどのようになるのか興味がわきます。

20150811_173146

ステップ応答で出力インピーダンスをチェックしてみました。

20mAの変化で1.75mVのドロップ電圧なので87.5mΩになります。

R2(5Ω)が出力インピーダンスに関係のない事がわかります。

この状態で出力に1000uF(ESR:68mΩ)のキャパシタを追加するとひげはとれますが

ステップ波形に変化は見られませんでした。

20150811_174819

実測値です。

出力電流20mA時のノイズは0.92uVrmsでした。

測定は10Hz~100KHz 60db Ampを介して測定しましたので写真の1mVレンジは1uVになります。

UA-1Sの周波数範囲の仕様は20Hz~150KHz(-0.5db)ですが実測したところ下限の20Hzは7Hzまで伸びていました。

20150811_172821

 スコープでのp-p波形です。まだ50Hzの誘導が残っています。

uVオーダーの測定にはしっかりしたシールド・ボックスが欲しいところです。

キャプチャー画面は5.1mV(5.1uV)p-pですが実際は9mV(9uV)p-p位迄揺らいでいます。

20150811_183117

試作した基板です。

330Ωを2本並列接続して負荷抵抗(20mA)としています。

出力は0.1uF/50V X7Rが5個並列のみです。

お薦めはCOG(NP0)を使用します。

写真でOSコンは使用していません。

LM317の入力に1000uFを入れてありますが実際は1〜10uFで良いと思います。

0.1uFの実装は配線インダクタンスに配慮しています。

20150811_172849

出力電流は20mAを流した状態でFETで+20mAをスイッチングした波形です。

+20mAで600uVのドロップ電圧なので出力インピーダンスは30mΩです。

シミュレーションでは87.5mΩでした。

これは使用しているトランジスタの違いだと勝手に解釈しました。

BC557C→2SA1015

2N2222→ZXT690BKCT

下記のデータを取ったあとに活線状態で出力に1000uFを接続したところ

600uVのドロップ電圧が975uVと大きくなり、接続無しでも975uVになってしまいました。

出力インピーダンスは49mΩまで劣化してしまいましたが、この値でも優秀です。

突入電流が悪さをしたようです。次回からは気をつけようとちょいと反省。

20150811_192057

上記はスイッチング周波数が1KHzです。

スイッチング周波数を遅くして6Hzとした時の応答です。

20150811_215014

FETを追加して+20mAをスイッチング出来るようにした様子です。
入力は51Ωで受けてゲートへは100Ωをシリーズに接続しています。
すべて最短距離です。

20150811_192402


バッテリー駆動はNiCdを使用して安全の為にポリスイッチをいれてあります。
強力なアリゲータ・クリップでマイナス・ラインをシャシーに落としています。
50Hzを僅少にする為にシャシーの角度を変えたり、白子のりが入っていたブリキ箱をのせたりします(笑)
20150811_224121

この回路に興味をもたれてR2の値を求める時に

R2=(1.25-Vbe)/(0.3/Vout+Iload)の0.3が何を意味するのか疑問をもたれたと思います。
diyAudioのフォーラム"Capacitorless PSU"スレッド#19が参考になると思います。
Linear Audioマガジン編集長のJan Diddenの名も...........
*
最後に0.1Hz~10HzのBPF(40db) Ampを通した超低域成分のドリフト分布です。
スケールは+/-160uVになります。収集時間は1時間です。

20150811_185145

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02. Linear Regulator」カテゴリの記事

コメント

panpupezさん、情報ありがとうございました。

http://s-audio.systems/diy/nazar-regulator

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