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楼主 |
发表于 2020-8-10 01:26
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本帖最后由 cloudfly55 于 2020-8-10 05:22 编辑
我用来测试的MI软件,0dB对应1Vrms。我做的sigma22的噪声数值为:
1.空载时候的测试曲线,去掉100Hz的峰,其余频段在-112dB附近正负3dB左右波动(波动这点幅度基本相同,后面的描述不再复述),对应电压为2.5uV,100Hz为-92dB,对应电压为25uV;
2.0.05A时候的测试曲线,去掉100Hz的峰,其余频段也在-112dB以下,对应电压为2.5uV,100Hz为-87dB,对应电压为45uV;
3.0.1A时候的测试曲线,去掉100Hz的峰,其余频段在-110dB以下,对应电压为3.2uV,100Hz为-83dB,对应电压为71uV
4.1A时候的测试曲线,比较有特点,它从100Hz开始,逐渐往下较大幅度地衰减,100Hz的峰为-78dB,对应126uV,到1kHz的时候,滚降到-135dB,对应电压为0.178uV,也就是说1kHz以后远低于空载时候的噪声。此时噪声的能量密度以100Hz和它产生的一系列谐波为主,高频噪声反而大幅度降低。
5.测试的声卡为华硕老虎二代(Essence_STX_II),测试的电脑是专门做了噪声改良的,无论是RMAA6.45Pro还是MI(Multi Instrument Rro3.9)软件均为采购的正版,且两个软件测试的声卡底噪基线均在-140dB的层级。并且,采用普源DG1022信号发生器进行了0dB到-63dB的校准。当然,受业余条件的限制,DG1022最小只能输出707uVrms也就是-63dB的信号,低于这个幅度我也没办法校准,但总体来说,不会相差过分。
6.测试电脑,示波器由一台隔离电源供电,测试的稳压电源由另一台隔离电源供电,测试电路用屏蔽盒全部屏蔽,唯一不能解决的就是测试线没办法。我的测试环境是公司办公室的一个角落,之所以采用屏蔽盒,除了尽可能严谨外,我一直怀疑这个角落存在50Hz干扰,采用屏蔽盒之后,50Hz干扰消失。但示波器即算探头短路,由于整条测试线无法屏蔽,所以也存在一个干扰波形,这个复合干扰波形是以10ms(100Hz)一个周期的信号连续出现两次,第三次缩小到6-7ms左右,然后消失17ms左右再循环出现,曾在示波器探头插座直接用自制的短路BNC插头插上,干扰消失,由此判断大概率来自外部的电磁污染,实在是无奈。
这个示波器的干扰波形,有可能来自探头的感应噪声,也有可能来自示波器。不管来源自何处,在两款稳压电源接上示波器测量的时候,无论是空载还是带载的示波器图像,仔细观察,均被附加其上,且这个干扰波形有增大趋势。但在用MI测量的时候,由于不需要接入示波器探头,这个干扰就不会被引入,因此MI的测试结果和这个干扰无关。这是我在这里特别提醒的,意思就是不要只观察示波器波形(尽管大部分DIY们对示波器的时域波形很熟悉和习惯),就判断测试的两款电源噪声大,而对MI测试结果产生反而不去认真分析。
这里贴上MI软件测试的我这个Essence_STX_II测试声卡在输入外接1米输入信号线,且把输入线短路时候的测试底噪曲线,接近 接近于-140dB。(蛋疼的论坛图片压缩程序,才发现MI测试图片的纵坐标对应的dB数值完全不清晰)
以上就是我的Sigma22测试结果和测试环境的解说。受时间和精力限制,目前只测试了底噪,也由于测试的目的是为一款高性能前级寻找一款好的稳压电源,所以两款稳压电源在设计上不考虑大电流应用优化,比如用更大的滤波电容,用更大电流的整流管,用更大的散热器等,而在测试上,主要注重100mA以下性能的测试,这就是我的测试中缺少0.1A到1A之间的数据的原因。另外,因为时间有限,对于纹波抑制的测试也暂时没有进行,留待以后得空的时候再弄。
我的Sigma22按照标准电路制作,只是差分和电流镜均采用孪生管,整流管采用贴片5A快速二极管,所有电阻均为贴片,调整管为IRF540和9540,恒流管采用E-202和E562,电压源采用稳压管,至于电解电容,滤波采用江海为ELAN代工的6800uF80V,其余小电容均采用数字电桥测试过的性能合格的高频电容,用料不至于层主所说的太差,本人从事PCB设计有几十年历史,基本可以排斥PCB设计不当的问题,排除滤波电容、散热片和输出插座等大件,所有主电路元件紧缩在42X60mm的区域内,虽不算极小,但也是尽可能降低噪声的一种考量。
层主提到齐纳噪声,首先,齐纳噪声是PN结反向击穿时候产生的一种白噪声,白噪声的特点是全频段等能量,也就是说,不管什么频率,它的幅度是一样的,而从Sigma22测试的不同负载电流的频域曲线来看,高频段的底噪都有下降趋势。其次,从电压源而言,Sigma22和另一款无负反馈稳压电源均采用E-202加稳压管的形式,为什么在完全相同的测试环境下,同样的电压源形式,无负反馈电源的空载和小电流底噪低Sigma22十几个到近30dB呢?何况Sigma22属于带伺服有负反馈的电路,差分和电流镜的使用,应该是让其底噪更为优秀。这也是让我没有想清楚的问题。我之所以做Sigma22,就是原来预计它的底噪会比无负反馈电源更为优秀啊。
Sigma22的电源和电压源带来的齐纳噪声没什么太大关联,毕竟此回复最开始我算给层主看了,Sigma22在1A的时候100Hz的噪声也就是126uV,再把其余频段噪声计算进去也还是在5倍之内,这和层主你做的豪华级别Sigma22的毛估噪声电压是一个级别(1.5mV-0.6mV示波器底噪=0.9mV)。目前我不成熟的思考是,第一,Sigma22调整管采用场管,在小电流状态下,其DS导通电阻较大,加上栅极电阻高,相对于双极型晶体管特别容易感应噪声然后在高阻状态的DS上反应出来,但随着输出电流的增大,栅极电压相应增大,这时候栅极上的控制电压和噪声电压之比也就是栅极信噪比提高了,而DS之间的导通电阻是随着大电流而降低的,这两点因素导致在1A电流输出的时候,1kHz以后频段的噪声反而降低到-135dB,而无负反馈电源却要到4kHz以上在保持在-135dB,从频域的能量分布来看,Sigma22在输出大电流上的底噪指标是绝对胜过无负反馈电源的。第二,我的差分管采用孪生管,Hfe在200左右,而没有采用放大倍数大于200的BC546和BC556,但差分管的高Hfe主要和电源抑制比有关,和无规律的底噪关系多大,需要以后版本的换管验证。
层主的Sigma22制作十分精良,和层主交流也很有意义,如果层主有意,可以扫我图像加我微信交流,甚至如果信得过,可以把层主的Sigma22发给我进行测量,古人说,他山之石,可以攻玉,在彼此交流中,得到技术上的学习和进步,真是人生的一种快乐。 |
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