Jipihorn's Blog

septembre 29, 2014

Références de tension et DACs

Filed under: Bricolage, Electronique, Fondamentaux, Test & mesure, Vidéo Blog — jipihorn @ 10:09

La qualité de la source de tension dédiée aux DACs est primordiale et n’est pas aussi simple à fabriquer dès lors que l’on veut atteindre un certain seuil de bruit.
Ce (long) épisode décrit quelques moyens possibles, compare quelques régulateurs coutants et montre les différentes sources de tension disponibles, via un petit tour chez les sources band-gap et les zeners enterrées (buried zeners).


Jipi.

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8 commentaires »

  1. Bonsoir, une petite question, si par exemple j’alimente un DAC avec une alimentation comme décrit sur la video la référence 5v d’un akm4396. Mais je décide de ne pas supprimé un transistor de régulation mais alimente ce même transistor avec l’alim décrit sur cette même video ce transistor qui suit peux générait du bruit ?

    Commentaire par Jérôme — septembre 29, 2014 @ 11:47

  2. Intéressant la comparaison des régulateurs de tensions… perso, j’aime bien les sujets abordés dans ces discussions lorsqu’ils concernent les bases de l’électronique

    Commentaire par bertrand — octobre 4, 2014 @ 11:16

  3. Salut Jipi !

    Il me semblait t’avoir envoyé les résultats de mes mesures de régulateurs où l’on voit clairement que le LT176x (qui est quasi-identique LT196x) ne se distingue pas particulièrement par ses performances !… Je ne sais pas pourquoi les audiophiles adorent ce truc. Probablement parce qu’il est très cher et obsolète.

    Grosso modo, les LDO… ils ont une tension de déchet faible. C’est l’idée. Donc le transistor de sortie est un PMOS ou un PNP, et la régulation est assurée uniquement par l’AOP interne. Quand la contre-réaction lâche l’affaire en HF, la sortie est un collecteur, donc impédance élevée… Un LDO est comme un AOP rail to rail, ou un ampli dont on aurait enlevé l’étage de sortie émetteur suiveur, et conservé seulement le VAS.

    Tandis que les non-LDO (style LM317) ont en sortie un émetteur suiveur, qui déjà assure une bonne régulation (impédance de sortie assez faible), et l’AOP interne avec sa contre-réaction améliore ces caractéristiques. En HF, sans contre-réaction, on a toujours un émetteur suiveur. Donc, c’est intrinsèquement bien meilleur !

    C’est pourquoi le LM317 n’est pas encore enterré.

    Par contre, comme un LDO a une sortie en courant (pas en tension), le condensateur de découplage en sortie est facile à intégrer. Il fait partie de la boucle et donne le pôle dominant. On peut donc utiliser des vrais condensateurs (céramiques CMS à inductance et ESR très faibles). Par contre, la transconductance du PMOS/PNP dépend du courant, donc le gain en boucle ouverte aussi. Donc ça peut être stable à certains courants et pas à d’autres ! Il faut bien vérifier.

    Mettre un condensateur sur un LM317 est plus problématique : un émetteur suiveur n’apprécie pas les charges capacitives. Il faut de l’ESR et un peu d’inductance. En fait, il faut un condensateur électrolytique contemporain de l’époque du LM317. Avec un céramique CMS, il oscille.

    Donc, le LM317 n’est pas compatible avec le découplage d’un circuit numérique !… ou tout autre découplage exigeant, à moins d’insérer une résistance série, mais l’impédance de sortie du régulateur augmente.

    Une nouvelle génération de LDO voit le jour : les « LDO » à tension de déchet moyennement basse (genre 1V), dedans t’as un NMOS ultra-performant en source follower, et ils sont optimisés pour être stables avec en sortie des capas modernes. Par exemple le NCP566. L’impédance de sortie est de 0.002 ohm jusqu’à 10kHz. Ensuite on ajoute une capa polymère et quelques céramiques. C’est une impédance 5x plus faible à une fréquence 10x plus élevée que le LM317. Pas mal pour un SOT89 à moins d’1€… Le bruit est très élevé par contre, car c’est un régulateur pour alimenter des cpu.

    Il y a aussi des ULDO (ultra low dropout) qui prennent deux alims, une pour la puissance et une un peu plus élevée, et commandent un NMOS. C’est l’équivalent d’un superreg intégré. Aucun intérêt pour nous, on peut faire pareil avec un AOP.

    Le « load regulation » des datasheet est mesuré en continu. Il ne te dit rien sur l’évolution de l’impédance de sortie en fonction de la fréquence… donc grosso modo, cette spec ne sert pas à grand chose.

    Zout d’une assiette de LDO 3v3 : l’ADP151 est le meilleur compromis, Zout élevée (0.1 ohm) mais pas pire que les autres, bruit faible, PSRR extrêmement soigné, prix raisonnable.

    http://postimg.org/image/5zsn9lz73/full/

    Ancien vs moderne en 1v2 (LM317 / NCP566) :

    http://postimg.org/image/kiwij1win/
    http://postimg.org/image/m131ych3n/

    Enfin bon. Tout ça c’est des régulateurs série.

    L’intérêt du régulateur shunt (outre le PSRR) est surtout de confiner le courant variable consommé par la charge dans une boucle la plus petite possible afin d’éviter de polluer le GND du reste du circuit. Un régulateur shunt placé au plus près de la charge est idéal. Soit dit en passant, un TL431 de grand-papa est aussi performant qu’un ADP151 (mais la source de courant prend plus de place).

    En mesurant le courant consommé par les diverses alims du 9018, je me dis que le shunt, c’est un peu la seule solution…

    Commentaire par peufeu — octobre 5, 2014 @ 10:42

  4. Voilà plein des informations éminemment pratiques.
    L’intérêt du régulateur shunt vis à vis des courants alternatifs dans la masse m’avait un peu échappé, en fait, son rôle s’apparente à un découplage local d’alimentation.
    Comment se compare un circuit basé sur l’antédiluvien LM723 avec un émetteur suiveur ajouté en sortie par rapport à un LM317 ? D’après le datasheet, il a l’air un peu plus performant sur de nombreux paramètres.

    Commentaire par forr — octobre 10, 2014 @ 12:12

  5. Oui le 723 bien qu’antique a toujours de bonnes performances… surtout au niveau du bruit.

    Commentaire par peufeu — octobre 10, 2014 @ 9:06

  6. Bonjour

    C’est possible de retirer mon nom et de ne laisser que mon prénom sur le 2e commentaire? hé oui je suis étourdi comme pas deux

    merci

    Commentaire par bertrand — octobre 11, 2014 @ 1:06

  7. Bonjour à tous,

    JIPI, comme souvent ici, votre exposé sur les références de tensions est limpide et d’un très bon niveau.Une vision sous un angle différent.
    Une très bonne révision en ce qui me concerne.

    Mais je vois que les commentaires ont pour sujet l’audio. Là, c’est le bruit et la stabilité court-terme qui priment.
    Une « vulgaire » zéner, ou un ci refxx « ordinaire » à 2 euros bien filtrée pourrait suffire (genre filtrages actifs passe-bas du 2ème ordres cascadés).
    Dans le cas d’une zéner, on peut être nettement en dessous du µV ( la famille des 1N82x est remarquable, même avant le coude du 1/f) !
    Feu le LM723 me parait suffisant, dérive thermique ~ 30ppm/C° !
    Dans ma jeunesse, j’avais fait çà avec des leds et des TL72+2n2222 pour mon lecteur cd et mon préampli.
    Le vétéran LM399, et l’insurpassable ltz1000 me semblent « gaspillés » pour l’audio.
    Faire des références pour la métrologie (surveiller ses voltmètres par exemple ), explorer la très haute stabilité et le très faible bruit est un but en soit . Avec des retombées profitables au domaine audio. Mai l’audio c’est 20 Hz->20kHz n’est ce pas ?
    Feu Jim Williams ( linear tech) a fait une note sur une référence très bas bruit . Il avait fait un préampli très bas bruit, avec détecteur de crête à fet, …dans une boîte de biscuit.
    Note que vous connaissez sûrement. Pour le coté audio, idéal !
    Peut être deux séries de vidéos sur ces deux aspects :
    l’une sur la stabilité , couper le µVolt en quatre. Faire l’exploit une référence qui dérive moins que le µV sur un an. Et les moyens pas cher de le vérifier.
    l’autre, sur l’aspect dynamique et le bruit. Faire l’étude du filtre passe-bas qui alimente un circuit audio. Par exemple, voire sur votre analyseur une sinusoïde quasi parfaite avec l’alim de l’aop haché par un mos.

    Commentaire par pat_mail — octobre 18, 2014 @ 4:19

  8. Bonjour,

    Mon expérience va dans le sens de ce que vous démontrez dans votre vidéo, càd que le LM317 reste un excellent régulateur particulièrement dans les sources de tension.
    En particulier, je m’étais intéressé à l’impédance de sortie, comme le démontre Peufeu, sur ce critère, c’est un des meilleurs !
    Il y a une série d’articles intéressants de Martin Clark sur ce vénérable régulateur sur acoustica.org (http://www.acoustica.org.uk/t/3pin_reg_notes1.html).
    J’ai essayé d’aller un peu plus loin pour le prix le plus bas possible.
    Ma conclusion, c’est ne pas utiliser de Cadj, juste utiliser les deux diodes pour un faible bruit sur toute la bande passante, l’ajout d’un condensateur procure un gain marginal.

    Extrait de ce que j’ai écrit à Martin:

    « Hello Martin, from What you write on your blog, I had the feeling that When Radj is replaced by say 2 leds, Cadj would not anymore be necessary.

    To AC signals the voltage gain tends towards (1+ 0/R1) = 1 because C2 ‘looks like’ a very small impedance at high frequencies.
    This lowered noise gain is where the much better ripple rejection shown in the LM317 (and similar parts) datasheet comes from.
    So, a big hint: make Z (the impedance) of C2 much smaller than R2 at twice your AC Mains frequency to suppress ripple better.

    If I replace Radj (R2) with two diodes to AC signals,the voltage gain also tends to 1. »

    En ce qui concerne le condensateur de sortie, son choix dépend de la bande passante souhaitée:

    « As I look for best noise I will pick a 3.3µF Tantalum, 0.75 Ohm ESR @ &100KHz as Output capacitor : http://fr.rs-online.com/web/p/condensateurs-tantale/6993330/

    But, for someone looking for the best Impedance output at the expense of bandwidth, 220µF, 90m Ohm @ 16KHz would be a good choice. »

    J’ai fait des simulations sur le critère du bruit et de l’impédance en sortie en fonction de la fréquence qui démontrent ce que j’énonce ci-dessus et que j’entends !
    Le LM317 n’est pas mort et en référence de tension, comme on n’a pas besoin de courant, on peut encore améliorer les choses en sélectionnant la référence la plus appropriée.

    Cordialement,
    Jean

    Commentaire par Jean Beauve — février 25, 2017 @ 11:37


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