Haz una pregunta
  Foros de Electrónica » Sistemas de Audio » Audio: Discusión General
Foros Registrarse ¿Olvidaste tu contraseña?

Temas similares

18/11/2012 #1

Avatar de diegomj1973

¿Cómo mejorar PSRR de rail negativo en amplificadores con alimentaciones duales?
En cuanto al PSRR hacia el rail positivo no hay mayores inconvenientes tecnológicos en lograr altos valores que nos permitan despreocuparnos totalmente de la calidad del filtrado del propio rail.

Pero en cuanto al PSRR hacia el rail negativo las cosas cambian y mucho...

Lograr valores que superen los -60dB (máximo -80dB) es un tanto difícil, por no decir imposible en la práctica, si no se toman medidas muy específicas.

Como ejemplo: el filtrado adicional RC en el rail ayuda pero sólo en media y alta frecuencia. En baja frecuencia, resulta muy difícil mejorar en la práctica el PSRR por debajo de los 50Hz (señales subsónicas). Aparte, trae aparejado otra serie de problemas.

Propongo debatir esta importante limitación que se suele presentar en la mayoría de los diseños de amplificadores con alimentaciones duales, por no decir todos.

Condiciona, de alguna manera, la capacidad de estos amplificadores para poder trabajar fielmente y seriamente con los actuales estándares de señal de alta resolución (20 bits o más).

Douglas Self, aunque un tanto resumido, sugiere algunas pautas para implementar y aumentar este parámetro. En lo personal, creo que pueden existir muchas otras soluciones.

Espero se sumen con propuestas.

Saludos

Diego

PD: adjunto esquema básico sobre el que se basan la gran mayoría de los diseños, los cuales sufren de este problema.
19/11/2012 #2

Avatar de Dr. Zoidberg

diegomj1973 dijo: Ver Mensaje
Condiciona, de alguna manera, la capacidad de estos amplificadores para poder trabajar fielmente y seriamente con los actuales estándares de señal de alta resolución (20 bits o más).
Diego:
Podrías aclarar lo que te he quoteado mas arriba?
El audio "de alta resolución" en realidad no llega al amplificador en bits, sino en una señal analógica 100% convencional, así que el ampli ni se entera de que se trata la fuente . Algo quizás diferente sería si habláramos de la etapa del DAC y las que le siguen, pero no entiendo donde impacta esta "alta resolución" en la etapa de potencia....
19/11/2012 #3

Avatar de diegomj1973

Eduardo:

Entiendo lo que mencionaste de: "El audio "de alta resolución" en realidad no llega al amplificador en bits, sino en una señal analógica 100% convencional, así que el ampli ni se entera de que se trata la fuente".

Pero mi planteo apunta a que en la mayoría de los diseños de amplificadores "normales" y alimentados con tensiones duales simétricas (cuyos esquemas, diferencias más diferencias menos, resultan similares al del que subí en el primer post) ofrecen PSRR´s muy diferentes hacia ambos rails (PSRR+ >> PSRR-). La diferencia es muy notoria (en algunos casos, esta diferencia puede llegar a ser de hasta 30 dB o más, e incluso en algunos casos se degrada con la frecuencia tanto hacia arriba como hacia abajo). Esto condiciona una adecuada relación señal a ruido en la salida, si el ripple de los rails no es adecuadamente acotado y cuidado desde el diseño de partida, entre otras cosas. Todo esto es sin contar además el ruido propio generado por los mismos componentes, que puede reducir esa relación aún más.

Para aprovechar todo el potencial que ofrecen las resoluciones de placas de sonido decentes de 16 bits (por ejemplo) donde la relación señal a ruido debiera cubrir mínimo unos 96 dB (aprox.), es que se hace necesario prestar atención a esa seria limitación en esos esquemas de amplificadores.

En sistemas de 20 bits (por ejemplo) la relación señal a ruido debiera cubrir mínimo unos 120 dB!, y a ese valor hay que acompañarlo con diseños de amplificadores más que cuidados y específicos, si lo que pretendemos es estar a la altura de la calidad de esas placas.

Las relaciones señal a ruido de cada etapa de nuestra cadena de sonido debieran estar a similar nivel, para permitirnos poder aprovechar el máximo de esos potenciales, cuando involucramos determinadas potencias y sensibilidades de transductores en juego.

Saludos
19/11/2012 #4

Avatar de diegomj1973

Voy a dar un ejemplo concreto para que se entienda un poco mejor lo que esta limitación de PSRR en los amplificadores implica:

El amplificador a analizar en cuestión es más o menos similar al último que desarrollé (un dos etapas en clase A) y se alimenta con 32,7V por rail. Tengo que aclarar que el diseño incorpora aún más mejoras.

Si bien en condiciones reales el ripple no resulta ser el mismo en ambos rails conforme vaya creciendo la amplitud de la señal en la salida de este amplificador, sólo para fines explicativos y simplificando vamos a suponer que este ripple va a ser de 1V en ambas ramas.

Por otro lado, hay que tener muy presente que la obtención de un valor exacto de PSRR hacia el rail positivo como así también de un valor exacto de PSRR hacia el rail negativo son difíciles de obtener por medición o simulación en la práctica, ya que para determinarlos (en simulación, por ejemplo) uno normalmente suprime la entrada de señal al amplificador y superpone alternadamente a cada rail de alimentación una fuente de tensión de prueba de corriente alterna (de un valor de amplitud similar a lo presentado en la situación real y una frecuencia fundamental de 100 Hz normalmente, que coincide con la fundamental de la rectificación completa, para líneas de 50 Hz) y analiza posteriormente su incidencia en la salida del amplificador. El error que nos aleja de un valor exacto de PSRR radica, entre muchas otras cosas, en que al suprimir la señal en la entrada del amplificador cancelamos los efectos de sobrecarga que provoca esta señal en los nodos de salida del propio amplificador y cancelamos los efectos de la modulación de capacidades interelectródicas de transistores que provoca también esta señal y lo que podemos medir o simular ya no es muy representativo de lo que sucede realmente. Una prueba concreta que se me ocurre se podría llevar a cabo sería inyectar una señal de entrada sinusoidal pura de frecuencia bastante inferior a la de la fundamental de rectificación (100 Hz), como puede ser 10 Hz, por ejemplo. Se ajusta su amplitud para máxima excursión de salida sin recortes y se “rescata” intacta mediante algún artilugio la señal de 100 Hz colada en la salida. Si bien existen numerosos armónicos superiores de amplitudes residuales decrecientes a esa primera fundamental de 100 Hz, podría servirnos como primera aproximación para arrimarnos a un valor posiblemente más real de PSRR, que en el método más impreciso de superposición. En el impreciso método de la superposición, el mayor error radica en que la prueba involucra condiciones más estáticas que dinámicas para las capacidades interelectródicas de los transistores (capacidades colector-base ó capacidades drenador-gate), por figurarlo de alguna manera. Con el método de la inyección conjunta de señal con la superposición lo que provocamos es la modulación de esas capacidades y por ende alteramos los valores de PSRR, llegando a valores más reales y precisos.

Como resultado de sólo superposición con entrada cortocircuitada tenemos:

El PSRR+ es de –179,2 dB a 100 Hz.

El PSRR- es de –82,6 dB a 100 Hz.

La diferencia entre PSRR´s es de 96,6 dB! a 100 Hz.

Suponiendo rectificación de onda completa, la amplitud de la fundamental de 100 Hz del ripple visto en la salida del amplificador va a estar unos 82,6 dB abajo en amplitud, es decir unos 74 uV aprox. Acá domina el PSRR-.

Si la amplitud máxima de salida fuese de 7,83 V resulta entonces unos 100,5 dB de relación señal a ruido en 100 Hz, más allá de que el ruido pueda o no ser audible por las SPL involucradas. En este cálculo no ha sido considerado aún el ruido propio aportado por los componentes. Seguramente la SNR real pueda ser algo menos en la práctica.

En conclusión: podríamos usar este amplificador en sistemas con resoluciones de hasta 16 bits (con suerte), no así en 20 bits (si lo que pretendemos es aprovechar todo el potencial de esas resoluciones).

Algo simple e interesante que he hallado es que aumentando un 10% la alimentación de rail mejora en 0,6725 dB el PSRR global, mientras que disminuyendo un 10% la alimentación de rail empeora en 0,6979 dB el PSRR global.

Saludos
20/11/2012 #5

Avatar de Dr. Zoidberg

Este es el esquema que estás usando para evaluar el PSRR?



Pregunto para que tengamos un punto de referencia común sobre el que basar la discusión.
20/11/2012 #6

Avatar de diegomj1973

ezavalla dijo: Ver Mensaje
Este es el esquema que estás usando para evaluar el PSRR?

http://www.forosdeelectronica.com/at...p;d=1336963426

Pregunto para que tengamos un punto de referencia común sobre el que basar la discusión.
Si, sólo hay muy pequeños cambios, pero que no hacen una diferencia sustancial como para arribar a resultados muy diferentes.

Es más, se pueden analizar otros esquemas similares a los del primer post también (clase AB tradicional) y vamos a encontrar limitaciones y grandes diferencias entre los PSRR (+ y -), sólo que yo utilicé el esquema que subiste porque ya lo tenía cargado en el simulador y lo tengo un poco más masticado.

Saludos
Respuesta
¿Tienes una mejor respuesta a este tema? ¿Quieres hacerle una pregunta a nuestra comunidad y sus expertos? Registrate

Buscar más temas sobre:
Lupa Audio: Discusión General

Cerrar
Foros de Electrónica » Sistemas de Audio » Audio: Discusión General

Powered by vBulletin® Version 3.8.4
Copyright ©2000 - 2017, Jelsoft Enterprises Ltd.
Search Engine Optimization by vBSEO ©2011, Crawlability, Inc.