Cómo minimizar el ruido hash en un amplificador montado cerca del regulador de impulso

He diseñado un circuito amplificador de guitarra de audio de baja potencia (20 W) cuya sección de preamplificador tiene una impedancia de entrada algo alta, como es mejor para una pastilla de guitarra magnética. Dado que funciona con un suministro de batería, esperaba emplear un regulador de refuerzo para que la salida máxima que tengo disponible antes del recorte se mantenga más constante a medida que el voltaje de la batería se desvanece. Mi circuito también emplea un compresor simple, lo que significa que hay más ganancia en volúmenes más bajos que en los más altos.

Desafortunadamente, si bien todo estuvo en silencio y funcionó muy bien en el banco, recibo lo que supongo que llamaría ruido hash a medida que los componentes se acercan. El culpable es obviamente el regulador de impulso, y el tamaño de la caja hace que sea imposible colocar esa placa a más de 6 pulgadas de distancia de los sensibles circuitos del preamplificador. No es sorprendente que el ruido sea peor cuando el control de agudos activo de los amplificadores está maximizado y/o el circuito de mi compresor está activo. El oscilador del regulador de refuerzo funciona a alrededor de 100 kHz y, por supuesto, genera armónicos adicionales, pero me sorprendió la cantidad de ruido audible que agregó.

¿Cuál de los siguientes cree alguno de ustedes que tiene la mejor oportunidad de minimizar este problema (siéntase libre de agregar más o decirme cuáles probablemente no ayuden)

  • Blindaje alrededor del regulador de impulso (de qué material... conectado a tierra o flotante)
  • Agregar más tapas de cerámica de bajo valor en la salida del registro de impulso
  • agregando inductores a la salida boost reg
  • Construyendo un escudo simple que rodea completamente la electrónica del preamplificador de los amplificadores

En este punto, estoy considerando seriamente simplemente deshacerme de la idea del regulador de impulso, si no puedo disminuir drásticamente este problema. FYI, el regulador de impulso es bastante común y bueno para potencia moderada, Max6A 4.5-32V a 5-60V, a menudo vendido en eBay o Ali Express. Puede que lo reconozcas por la imagen...ingrese la descripción de la imagen aquí

Según lo solicitado por Andy, agregué una imagen de mi diagrama de cableado básico, pero, por supuesto, no es realmente "físico". Ignore la placa BTEST, que es solo una placa de prueba de batería que solo se activa cuando se presiona un botón. Tenga en cuenta que mi placa de amplificador de potencia está separada de la placa de preamplificador/control, que es donde también se sueldan los controles de montaje de PCB.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Anexo: user96037 tenía la información más útil aquí. Esta foto de la salida del convertidor boost es muy reveladora...

Salida del convertidor elevador

Aquí hay 20mV (!!!) de ruido a 176Khz, mucho más si cuentas esos picos. El contenido armónico es enorme, por lo que todos mis cables se comportan como antenas. Para mí es obvio que si se puede reducir la amplitud y suavizar la forma de onda, es posible que pueda salvar mi uso de este regulador de impulso. Ya he visto que agregar un filtro pi "aleatorio" ayuda MUCHO. (Al azar me refiero a que mi inductor tenía solo 100 vueltas alrededor de un clavo). Pedí algunos inductores mejores (toroidales) de 100uH e intentaré encontrar los mejores condensadores. Por supuesto, mi próximo desafío será mantener mi inductor lo suficientemente lejos de la bobina en el convertidor elevador y descubrir los capacitores de mayor valor que aún ofrecen un comportamiento decente de alta frecuencia.

Gracias de nuevo a todos... Actualizaré este hilo con mi progreso para el beneficio de cualquier otra persona que esté lidiando con este problema.

Dijiste que funcionó bien en tu banco. ¿Ya usaste en tu banco el regulador de impulso? En caso afirmativo, entonces debería poder resolverlo con un blindaje adecuado (debe proteger alrededor de su circuito amplificador y alrededor de su fuente de alimentación, con esto también protege de otros ruidos). Como blindaje, cualquier material conductor está bien y debe conectarse a tierra.
Es posible que su Alibaba Reg no sea tan barato después de que lo haya hecho silencioso. Puede que sea mejor comenzar con un enfoque menos ruidoso.
Es casi seguro que algunos (si no la mayoría o todos) se deben a un mal cableado, es decir, bucles de tierra que pasan la corriente eléctrica a través del cableado de entrada. Dibuje cómo conecta los diversos subcircuitos entre sí.
¿Estás seguro de que el ruido se transmite por el aire y no en las propias líneas eléctricas? Por lo general, es recomendable tener un controlador de voltaje lineal para suavizar el voltaje además del convertidor elevador.
Karl... Sí... la prueba de banco incluyó el regulador de impulso. Autista... No estoy seguro de cómo hacerlo callar, o qué enfoque sería mejor. Todavía me sorprende que algo con un oscilador de 100Khze genere ruido en el espectro de audio. Andy... aunque el diagrama no es físico, notarás que tengo líneas coaxiales separadas para transportar señal/tierra. Buen punto sobre los bucles de tierra, pero experimenté conectando el escudo en un extremo solo en la carrera entre el preamplificador y el amplificador de potencia, y sorprendentemente eso empeoró las cosas.
Cacónimo... Estoy muy seguro de que el principal culpable es la distancia entre el reg y el tablero del preamplificador
Agregaré que veo que fue un gran descuido de mi parte NO hacer que la etapa de entrada de mi preamplificador sea un amplificador diferencial. Cuando se conecta a la entrada, la pastilla de la guitarra es, después de todo, una bobina, que probablemente tenga una impedancia muy alta en el osc de registro de impulso. frecuencia. Aunque utilicé coaxial de calidad, me acabo de dar cuenta de que todo el circuito se vuelve completamente silencioso con la entrada en cortocircuito. Todavía espero que el blindaje ayude, pero tal vez sería más fácil reconfigurar mi etapa de entrada como un amplificador diferencial, obteniendo así un mejor rechazo del modo común. Es decir, anule el ruido en lugar de intentar bloquearlo.

Respuestas (3)

Hay dos tipos principales de interferencia electromagnética. Emisiones conducidas y emisiones radiadas.

EMISIONES CONDUCIDAS:

Lo primero que intentaría es mirar la salida del regulador de impulso en un osciloscopio y ver cuánto voltaje de ondulación hay.

Si ve mucha ondulación, agregaría un filtro PI en la salida del regulador usando un inductor pequeño y dos tapas de cerámica, y una pequeña resistencia de amortiguación en serie con el inductor, donde R> SQRT (4L/C). La resistencia evita la resonancia que podría aumentar el ruido a la frecuencia de resonancia del filtro 1/(2*pi*SQRT(LC)) Hz.

La frecuencia de corte 1/(2*pi SQRT(LC)) Hz debe ser varias veces inferior a la frecuencia de 100 kHz de su regulador. Recuerde que el filtro PI es de segundo orden, por lo que si hace que el corte sea 10 veces más bajo (digamos 10 KHz), aplastará cualquier ruido en un factor de 100X.

Además, mantenga el inductor en su filtro PI alejado de ese toroide grande o pueden acoplarse, lo que anula el propósito del filtro.

EMISIONES RADIADAS:

Si cree que los campos electromagnéticos están radiando, la chapa de acero bloqueará tanto los campos eléctricos como los magnéticos. Tiene que ser un tipo magnético de acero. Básicamente, solo necesita formar un cuadro alrededor de su fuente de ruido (en este caso, la fuente de alimentación).

solo necesita ser metal magnético si desea bloquear los campos magnéticos de CC. el cobre o el aluminio bloquearán los campos de CA.
Diré que las emisiones conducidas, en particular los bucles de tierra, pueden ser muy confusas, incluso para un músico veterano como yo, que las ha tratado mucho. Pero, sinceramente, sin carga (cuando el ruido es peor), la ondulación es muy difícil de ver (solo unos pocos milivoltios) y está principalmente muy por encima de la banda de audio. Supongo que tendré que probar un poco de blindaje, tal vez soldar una pequeña caja con PCB de repuesto. (buen punto Jason, el acero sería mucho más difícil de fabricar). Si funciona, "subiré" tu respuesta a "resuelto".
No he resuelto esto al 100%. Reconfigurar la etapa de entrada de mi preamplificador como un amplificador diferencial ayudó un poco. Pero hasta ahora, la creación de un filtro pi ha ofrecido el mayor progreso aquí. Sin embargo, mi filtro Pi era aleatorio, y todavía me preocupa que hacer un filtro pi de 10 kHz requiera un inductor bastante grande. Pero al menos tengo un punto de partida.
¿No sería la frecuencia de corte F = 1/(2*PI SQRT(L C))?
@Randy tienes razón.
@Randy, el filtro pi no necesita ser tan bajo como 10kHz. Incluso un filtro de 31 kHz ofrecerá una reducción de ruido de 10x. Un corte de 50kHz daría una reducción de ruido de aproximadamente 4x, y si conectara en cascada dos de ellos, podría obtener casi 16x, etc.
Teniendo en cuenta que mi rastreo de alcance se tomó justo en la salida, a través de un condensador de "depósito" existente de 330uF, es obvio a lo que me enfrento aquí. Pedí algunas bobinas toroidales de 100uH y 6 amperios para comenzar. Veamos qué pasa. Gracias de nuevo.

La práctica típica es de dos pasos:

  1. ENCLUYA completamente el circuito ofensivo (su amplificador de modo de conmutación) en una jaula de Faraday. es decir, una caja/caja de metal.
  2. Use CONDENSADORES DE FILTRO DE PASO A TRAVÉS donde cualquier voltaje ENTRA en la jaula de Faraday o sale de la jaula de Faraday. El valor exacto de los condensadores depende de la frecuencia de funcionamiento de su amplificador de modo conmutado.

Condensador de alimentación

gracias ricardo Tenga en cuenta mis actualizaciones. Esa forma de onda es horrible, y veo que mi primera línea de ataque tiene que ser un filtro mejor que el que tiene el registro de impulso a bordo. Que resuelva mi problema sin la molestia adicional de encerrar completamente el regulador.

Me puse nervioso al leer "convertidor de refuerzo" y "preamplificador" en oraciones adyacentes.

Use un regulador lineal para el preamplificador y deje el amplificador de potencia alimentado directamente. Obtendrá menos ruido y más duración de la batería. Hacen baterías bastante buenas hoy en día, por lo que puede obtener una caída de voltaje del 10% desde una batería nueva hasta un 80% agotada, especialmente. si usas recargables (y deberías).

Cómo minimizar el ruido hash en un amplificador montado cerca del regulador de impulso
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