Дискретный стабилизатор напряжения для аудио приложений - есть ли в этом смысл ?

[tomtit]

Как всегда, Бруно Путзейс выдает забавные головоломки для инженеров.
Вот, например его HxR12 - дискретный стабилизатор напряжения для аудио приложений.
Выглядит он как крошечная платка 15ммХ25мм, предназначенная для замены ЛМ317/337.
Утверждается, что по всем параметром, кроме стабильности напряжения,
он превосходит ВСЕ!!! интегральные регуляторы более чем на порядок !!!.


Например:
PSRR > 100dB
Шум ~ 1мкВ
Постоянный выходной импеданс 50..70мОм в диапазоне частот 0..10МГц, причем линейный.
Стабилен с любым конденсатором > 2.2мкф.
Чудо, не правда ли ?


Если погуглить, то очень быстро находится фотография платки.
Там видно 7 ?красных? СМТ светодиодов, 4 резистора и 4 активных компонента (2-SOT223, 1-SOT23-3 и один SC70-3).
И это все... !


На резисторах можно даже разобрать надписи 221 или 122 или что-то в этом роде.
SOT223 четко идентифицируются как PZT2907A и PZT2222А, на мелких SOT-ах ничего не видно .
Ну, скажем, этого уже хватит для приличного хакера.
Как говорится - "Если известно, что какая-то вешь сушествует на свете - то это уже больше не секрет".


Ну например, 7 светодиодов - это малошумящий ИОН на ~12В.
Один из малых SOT корпусов - скорее всего генератор тока на полевике, обеспечиваюший старт и работу ИОН.
Остается соединить 4 резистора и 3 транзистора и посмотреть в Микрокапе, что получится.


Немного теории:
Бруно пишет в даташите, что идея регулятора - это трансимпедансный усилитель с ООС,
скорректированный единственным внешим конденсатором, который также является и выходным (>2.2мкф).
Эта коррекция образует доминантный полюс, а все остальные паразитные полюса лежат выше среза ОС.


Схему публиковать как-то неудобно перед Бруно, а с другой стороны
все уже и так ясно, как день, инфы более чем достаточно.
По крайней мере ВСЕ заявленные Бруно параметры четко симулируются в микрокапе !


З.Ы. Кстати, для меня стало ясно, почему знаменитый модуль Ncore400 весь сияет красным светом.
Думал, что ради прикола, но оказалось - вовсе нет.

[tomtit]

Стабилизатор по исходной схеме очень плохо запускается.
Видно, что с ним долго мучился сам разработчик - куча разномастных стабилитронов, один из диодов - Шоттки, и т.д.
У меня же все диоды и стабилитроны унифицированы, собрано 4 экземпляра, никаких проблем замечено не было.

[alex3]

Проблема с запуском связана с идеей запитать источник опорного напряжения с выхода стаба. При включении на выходе ничего нет, потому и схема старта требуется. Можно всё сильно упростить, запитав опору со входа через RC-цепочку. Так как ток нужен небольшой, можно сделать весьма компактно. Мне кажется основной задачей разработчиков было сохранить размеры стаба сопоставимыми с трехногими стабилизаторами LM, чтобы предоставить прямую замену. Это вносит ограничения в конструктив, применяемые детали и в конечном счёте на схемотехнику. Например, данный линейный стаб обходится вообще без электролитических конденсаторов, что само по себе выглядит странным. Выглядит как попытка разработчиков любой ценой "впихнуть невпихуемое"

[Pest]

Стабилизатор по исходной схеме очень плохо запускается.
Видно, что с ним долго мучился сам разработчик - куча разномастных стабилитронов, один из диодов - Шоттки, и т.д.
У меня же все диоды и стабилитроны унифицированы, собрано 4 экземпляра, никаких проблем замечено не было.

Спасибо за проверенную схему! Очень интересно было бы сравнить с другими схемами измерения конструкции в железе.

---------- Сообщение добавлено 16:03 ---------- Предыдущее сообщение было 15:59 ----------

Например, данный линейный стаб обходится вообще без электролитических конденсаторов, что само по себе выглядит странным.

Когда я крутил исходную схему в симе, было понятно что конденсатор нужен причем с определенным ESR. В этой схеме выходной конденсатор это часть частотной коррекции.

[tomtit]

Есть идея сделать малошумящий ИОН для аудио на основе вышеописанного регулятора.

Кто-нибудь знает, можно ли верить результатам моделирования шумов?

Почему-то схема на самых обычных дискретных транзисторах 3904/06 получается в модели лучше, чем самый-самый малошумящий ОУ типа ADA4897 и т.п.
Проверил на трёх симуляторах microcap,ltspice и qspice у всех всё чуть по-разному, но не сильно отличается.
Вот пример такого ИОН на недорогом AD8655 c rms шумом 0.4мкв. То же но на дискрете 3906/04 получается примерно 0.2мкв в полосе 20-20к.

[antecom]

Вот пример такого ИОН на недорогом AD8655 c rms шумом 0.4мкв.

А с ADA4897 какой шум получается? С ним должно быть в 3-4 раза меньше.

[tomtit]

Попробовал последний LTspice17.1 - он вообще выдаёт какую-то пургу, ошибка на 2 порядка, как минимум.
С 4896/97 справляется только устаревший LTspiceXVII, показывая правдоподобные 0.26мкв. В общем вывод ожидаемый,
для получения какого-никакого результата, надо использовать «голосование» 3х симуляторов с одними и теми же моделями и проверять на вшивость вручную, на бумажке с карандашиком. И это для такой ерунды, как уровень шума!

P.S.
Ура! Тщательно заменив абсолютно все модели на самые правдоподобные, получил ожидаемые 0.27мкв RMS на последнем LTspice для 3904/06 и 4896. Но 4896 сильно дороже 8655 и овчинка не стоит выделки. А дискрет будет ещё дешевле и лучше, если поверить симулятору. А тож …

P.P.S.
Дискрет даёт от 0.208 до 0.49мкв шума, в зависимости от моделей 3904/3906.