Eine rauscharme Stromversorgung für Audio und Sensoren wird dann zu einer Herausforderung, wenn Sie nicht mehr auf das Rippel auf dem Oszilloskop, sondern auf das FFT schauen: Die Versorgung kann sauber erscheinen, dennoch steigt der Rauschpegel und der Eingang wird zur Antenne für den Rest des Systems.

In diesem Ausschnitt aus Elektor Lab Talk #42 erklärt Elektor-Autor Ton Giesberts, woher das „mysteriöse Rauschen“ tatsächlich kommt, einschließlich netzgekoppelter Gleichtaktstörungen, die fröhlich mitlaufen, bis sie eine empfindliche Eingangsstufe finden. Das praktische Fazit ist eindeutig: Wenn Ihr Design ein Mikrofonvorverstärker, eine Phonostufe oder eine Sensor-Vorstufe für kleine Signale ist, müssen Sie die Stromversorgung oft als Teil der analogen Signalkette behandeln und nicht als beliebige Versorgungsleitung.

Woher das Rauschen wirklich kommt

Das Rauschen, das Ihr FFT ruiniert, ist nicht immer das klassische Schaltreglerrippel bei der Frequenz des Wandlers; es kann sich um Gleichtaktstörungen handeln, die vom Netz und der Umgebung eingekoppelt werden und sich dann in Differenzrauschen verwandeln, sobald sie auf unperfekte Impedanzen, Kabelkapazitäten und reale Erdungsbedingungen treffen. Deshalb können „Sieht am Oszilloskop gut aus“ und „Im Spektrum ist es schrecklich“ beide wahr sein. Ton Giesberts erklärt, warum:
 

Was die Gleichtaktfilterung tatsächlich bewirkt

Ton zeigt, warum Gleichtaktdrosseln den Rauschpegel drastisch senken können und warum sein rauscharmer Zweipolnetzteil-Entwurf nicht bei einem Filter aufhört: Er überdimensioniert die Filterung bewusst mit mehreren Gleichtaktstufen und starker zusätzlicher Filterung, weil jede Stufe einen anderen Aspekt der gekoppelten Störungen adressiert.

Warum die Wahl der Topologie wichtig ist

Eine wichtige Designentscheidung, die im Clip diskutiert wird, ist die invertierende Regler-Topologie für die negative Schiene. Es geht nicht darum, dass „invertierend cool ist“, sondern weil dies die Opamp-Eingänge in einem sichereren, besser vorhersehbaren Arbeitsbereich hält – was wichtig ist, wenn Sie verhindern möchten, dass subtile Versorgungsverhalten zu messbaren (und hörbaren) Störungen werden.

Eine rauscharme Stromversorgung für Audio und Sensoren ist überall ein Thema, von Vorverstärkern bis zur Präzisionsmesstechnik. Wenn Sie also schon einmal mit einem unerklärlichen Rauschpegel gekämpft haben, ist dieser Clip ein nützlicher Denkanstoß, worauf Sie achten, was Sie verdächtigen und was Sie zuerst filtern sollten.

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