Een schakeling is net zo goed als zijn voeding.

[Hansel]

Een schakeling is net zo goed als zijn voeding.
Deze wijze woorden wordt in het electronica vak er al heel vroeg ingegoten.
In de praktijk blijkt dit haarfijn te kloppen;
Een opgebouwde schakeling staat of valt naargelang de kwaliteit van de voeding.

Als techneut/field engineer heb ik een jarenlange ervaring opgebouwd met radarinstallaties en luchtvaartnavigatie-apparatuur.
Hobby-matig heb ik altijd een voorliefde gehad voor hifi en PA.
Zelfbouw, tweaks en reparatie van diverse luidsprekers, preamps,(buizen-) versterkers etc.waren het gevolg...

Door mijn ervaring heb ik wat handige tips, die ik jullie zelf-bouwers en gebruikers niet wil onthouden.

In dit forum wordt heel veel aandacht besteed in de opbouw en toepassing van een effecten.
(chapeau- ga zo door ).
Ik heb me de laatste week een beetje ingelezen (als rookie in de effecten-wereld)
en hierbij viel me op dat de voeding van de schakeling hierbij nauwelijks aandacht krijgt.
Veelal is het van "adapter/batterij eraan hangen en gas erop."
Dit terwijl we bij het zoeken van storingen en/of een defect vaak moeten concluderen,
dat de voeding of de bedrading van voeding naar schakeling de oorzaak was van alle ellende...
Welnu, dit is de reden van dit nieuwe topic om de voeding wat meer onder de aandacht te brengen.
(misschien een interessante Sticky, zodat we onze ervaringen en tips kunnen aanvullen?)

Wat kan er op dit punt verbeterd worden:

Bij batterijen gaat het veelal goed, maar bij het gebruik van een adapter iod. begint de ellende.
Een goede ontkoppeling tussen de schakeling en de voedingsadapter is heel belangrijk.
(en tussen een batterij en de schakeling kan het zeker ook geen kwaad, zeker als er vanuit één batterij meerdere pcb'tjes/schakelingen gevoed worden.)
Bouwt men nu een effect pedaal, of een complete PA voor-/eindversterker, dit verhaal geldt voor elke toepassing in de hifi & PA-wereld.

Verbeterpunt #1:
In vele gevallen wordt gebruik gemaakt van en RC (lowpass) filtertje tussen bron en schakeling.
Prima opzet, maar het kan beter; het gebruik van een LC filter.
Neem in plaats van de weerstand een kleine inductie van bijv. ca. 1mH.
Resultaat is een steiler laagdoorlaatfilter (12dB/oct).
Ruis, brom en hf troep heben nog minder kans om door te dringen in de schakeling, rimpel onderdrukking is nog beter, etc.
Tevens is de spanningsval over de L een stuk minder tov. de R,
voordeel is een hogere "headroom" voor de schakeling, maw. je verliest minder voedings-spanning.
Zeker als men de LED van een "forse" stroom van ca.5-10mA voorziet, dan scheelt dit vaak al meer dan 0.5 Volt.(!)
De spoeltjes zijn hier in de winkel gewoon te koop, investering van enkele dubbeltjes, verbetering = 300%.
Wil je het echt goed doen, dan is het belangrijk dat elk printje/schakeling zijn eigen LC netwerkje krijgt, zeker als met een adapter meerdere schakelingen gevoed worden.

Verbeterpunt #2:
Een "capacitor multiplier power supply".
(oftewel CMPS, dit schrijft wat makkelijker)
Moeilijk woord, maar in de praktijk valt het reuze mee.
Er is genoeg op het web hierover te vinden, helder uitgelegd door oa. ESP:
http://sound.westhost.com/project15.htm

Zie het principe-schema in de bijlage.
De opzet & inzet is gelijk als een RC- of LC filtertje, tussen de voeding en de schakeling wordt dit zéér funcionele schakelingetje geplaatst.
Bij dikke stroomverbruikers worden ook dikke transistoren en condensatoren toegepast.
Bij kleine verbruikers, zoals effecten kunnen kleine condensatortjes en transistors gebruikt worden.
Omdat effecten, inclusief de LED nauwelijks stroom verbruiken, laten we zeggen max. 10-20 mA, is bijvoorbeeld een BC547 iod. een juise keuze.
Aangezien hfe en BE overgangsspaning van de tor niet relevant is, kan elke tor toegepast (mits type NPN!) worden.
Waardes voor de elco's komen niet zo nauw, 47uF-470uF is prima.Over elke elco een extra condensatortje zetten (bijv. MKT/folie van 100-330nF) verbetert het hf en ruisgedrag.
(Niet verplicht, de ruis van deze schakeling is al fabelachtig laag)
Voor de weerstand is 470E-2K2 is juiste waarde.
De spanningsval over de tor is hooguit 1Volt, misschien wel iets om mee rekening te houden, dat de voedingsspanning dus iets lager is.

Per voedingsbron/adaper is 1 CMPS voldoende, achter de CMPS een LC filter per schakeling toepassen is een hele mooie optie.
Worden er meerdere schakeleingen vanuit één voeding/adapter gevoed, dan is het gebruik van één CPMS + LC filter per schakeling helemaal te gek, maar eerlijkheidshalve een beetje over-kill.

Soms zie je deze schakeling ook wel met een FET uitgevoerd, voor deze toepassing is dit geen goede keuze,
dit gaat ten koste van een (te) grote spannings val over de FET, dus veelal te lage uitgangsspanning.
Darlington transistors gebruiken is tevens niet aan te bevelen.

De schakeling van de CMPS is heel makkelijk op te bouwen op en gaatjes print iod.
Er is wel een nadeel, hij is niet kortsluitvast...
Dus bij een eventuele ontstane sluiting in de effect-schakeling, heeft de transistor hoogstwaarschijnlijk de geest gegeven...
Dit euvel hoeft niet problematisch te zijn;
Zet de transistor in een IC voetje, of gebruik een iets dikkere tor (Bijv. BDxxx)die een hogere stroom aankan dan de kortsluitstroom van de voeding(s-adapter).

Verbeterpunt #3:
Vergeet die adapters en bouw je eigen power supply.(DIY-PS)
We zijn per slot van rekening diy-ers. Zowel je eigen effect én voeding bouwen geeft je nog meer voldoening.
Een printje/bouwpakketje op basis van en 7809 t/m 7812 / LM317 en aanverwanten is heel eenvoudig samen te stellen.
(Er is genoeg te vinden op het web, bouwpakketjes te over bij oa. Conrad- Velleman, of gewoon op een gaatjes print).

Wil je de voeding een beetje duurzaam maken, altijd een klein koelplaatje op de spanningsregalaar maken, is die tevens beter bestand tegen een incidentele kortsluiting.
Naar de trafo hoef je niet ver te zoeken, je 9-12 Volt adapter op de werbank tussen de bankschroef en open zagen.
Resultaat is een mooi transformatortje voor hergebruik.
De rest van de inhoud van de adapter (diodes en elcotjes etc.) weggooien, is veelal lowest-budget-possible kwaliteit.
Echter, er zijn ook overal mooie trafootjes te verkrijgen, 9-16V, 1000-2000mA is een mooie waarde als je bovenstaande spanningsregelaartjes toepast.
Je kunt tevens met één diy- power supply een heel arsenaal aan effecten voeden.
De DIY-PS kan het beste worden ondergebracht in een metalen behuizing, dit om HF instraling naar je effecten tot een max. te voorkomen.

Voor de puristen onder ons is zo'n DIY PS is ook mooi te combineren met batterijen;
PS + geintergreerde batterijlader + 8-10 AA oplaadbare penlites geeft je een mooier dan professionele power-plant voor je effecten.
(maar eerlijkheidshalve vind ik dit ook een klein beetje over-de-top, maar alles kan).

Belangrijke tip: Denk eraan, we zijn met netspanning bezig; bij slordig gebruik is deze dodelijk voor je apparatuur, én veel erger nog, óók voor jezelf.
Dus reikt je kennis niet ver genoeg, of durf je het niet aan (en dat is niks om je over te hoeven generen, hoor),dan is er een mooie tussen oplossing;
Gebruik je adapter om je DIY-PS te voeden .
Btw-
In plaats van een budget adapter is een (uitgerangeerde)laptop voeding ook een heel mooi alternatief.
Deze voedingen zijn veelal van betere kwaliteit dan een standaard adapter.
Uitgangsspanning van de iets oudere adapters (op elke rommelmarkt en MP in ruime mate te vinden)is veelal 15V.
Dit is een perfecte waarde om een DIY power supply te voeden.
Wel even opletten, voor een stabiel werking zien deze voedingen graag een beetje belasting, maw, ze moeten een minimale stroom trekken.
Meestal is een extra LEd in de DIY-PS + ruststroom van de spanningsregelaar reeds ruim voldoende.
(in deze situatie zo'n NON-low current LED gebruiken, laten branden op ca. 10-15 mA)


Zo, dit is mijn aftrap.

Ik hoop dat ik met dit verhaal een stukje duidelijkheid heb kunnen verschaffen & jullie een stuk op weg heb kunnen helpen.
Als jullie verder je ervaringen, vragen, opmerkingen en aanvullingen posten, kan dit een hele leuke guide line vormen om de diy- effecten verder te optimaliseren
en brom/ruisen/oscilleren beter de kop in te kunnen drukken. (op naar verbeterpunt #39?)

Mvg. Hans



 

[Buzzel]

tof verhaal  Bedankt voor het delen. Ben zelf ook al tijden geleden begonnen met een eigen voeding (alla pp2 omdat de voeding die ik heb een kapotte trafo heeft). Maar Dat heb ik op de lange baan geschoven, hoewel hij het wel deed, was inderdaad het netspanninggedeelte misschien niet zo tof gemaakt door moi    (ohja en ik kon het lijmpistool niet vinden om alle 230volt te isoleren)

[Liquitone]

Dank je voor deze info, lijkt me heel nuttig. Ik zal het allemaal even goed doornemen als mijn kater van de jam-sessie gisteravond over is

[Mattnezz]

Hansel, dit is nice! 

Kun je iets meer info over de LC filters geven? Er is weinig concreets over te vinden namelijk. Ik heb het aan de hand van 'reactance' nooit zo goed begrepen.
Een RC (low-pass) filter zoals 100E en 100uF geeft een -3dB punt bij 15Hz en er zal 0,1V per mA belasting vallen over die R. Het gaat hier om LF onderdrukking en schat zo'n kleine 18dB onderdrukking van 100Hz brom.
Met een 1mH inductor en 100uF C lijk ik niet tot 18dB bij 100Hz te komen, of mis ik het punt? Het spanningsverlies is veel lager, (bij 30 Ohm dus 0,03V/mA belasting,) en je moet rekening houden met het vermogen wat de kleine inductors aankunnen. De 1mH's van Newtone kunnen 60mA aan, hebben een weerstand van 30 Ohm, (die ik thuis heb meten met mn LCR meter wat lager) en meten rond de 900uH.
Wat ik me voor kan stellen is dat de 30E weerstand met de 100uF als RC werkt voor lage frequenties en dat de 12dB/oct pas gehaald wordt bij veel hogere frequenties.
Haha, je ziet wel dat ik dit niet echt helemaal vat

Schakel trouwens een indicatie led beter vóór een voedingsfilter in een 'klein' effect. Leds gebruiken relatief veel stroom, en die stroom hoeft niet echt schoon te zijn

Je kunt ook een fikse AC adapter gebruiken, en zelf gelijkrichten, filteren en reguleren. Zo kom je niet in contact met de netspanning en hou je het veilig.

CMPS zouden we vaker moeten doen! Ik zet ze altijd na spanningsverdubbelaars, maar algemeen moet ook zn voordelen hebben.

Gestabiliseerd met een zener schijnt de CMPS ook goed te werken, en werd ergens aangeraden voor bijv de 5V lijn voor een PT2399.
 

[Flo]

Mooie post! 

Ik vermoed dat een 7809 ICtje ook een CMPS intern heeft, klopt dat?

@Mattnezz:
Als je de spoel in een LC laagdoorlaat filter als een soort geinverteerde condensator ziet, dan blijkt dat:
- De condensator bij hogere frequenties een lagere weerstand heeft: R = 1 / (2*PI*Freq*C)
- De spoel bij hogere frequenties een hogere weerstand heeft: R = 2*PI*Freq*L
Beide elementen vormen een frequentie afhankelijke weerstand ieder geeft 6db/oktaaf onderdrukking in het LC laagdoorlaat filter.

[Hansel]

Hoi Mattnezz,
scherp opgelet, in principe klopt jouw bewering (als een zwerende vinger).
Wat info, hahaha, hier zijn complete boeken over geschreven.
Leuk dat ik wat stof tot nadenken heb gecreeerd, goed voor de grijze hersencellen .

Vwb. de brom zal dit geen spectaculaire verbetering zijn.
Ik heb de waarde voor C in mijn voorbeeld wat aan de lage kant gekozen, 470-1000uf geeft verbetering.
Bij deze ontkoppeling speelt brom niet de hoofdrol, die wordt wel stevig weggewerkt in de eerste condensator na de gelijkrichter.
Het is meer de puntjes op de i zetten en het is voornamelijk de ruis en hf troep die we willen tegenhouden.
Dit doet de LC kring vele malen beter dan de RC.
Probeer het maar eens; A/B vergelijk, omschakelen LC naar RC, ingang van je effect kortsluiten, alle potmeters open, oor tegen de speaker.
Resultaat, minder ruis .
LC werkt tevens preventief, troep in de voeding heeft geen kans je schakeling onstabiel (kans oscillatie) te maken
Gebruik de theorie als leidraad, de praktijk geeft het bewijs.

De LED vóór de LC en ev. CMPS is inderdaad een goed idee.
Evenals de fikse adapter, dit is oa. mijn sugestie bij #3, onderaan.

Vwb. het maximale vermogen van de spoel, deze wordt bepaald door de ohmse weerstand, in dit geval de 30 ohm.
Aangezien deze spoeltjes ongeveer hetzelfde vermogen aankunnen als een weerstandje van deze afmeting (0.25W),
mag de stroom toch wel een stukje groter zijn dan door de 100 ohm weerstand.
Bij effecten zal de spoel nagenoeg nihil opwarmen, geen reden tot bezorgdheid.

Hi Flo,
Jeen (ja&nee), de 78xx is een series regulator, dus heeft wel de "transistor" aan boord, maar niet de C.
Praktisch principe is dus zowat gelijk, maar je moet de CMPS als een aanvulling zien, om de eigenschappen van de voeding op en hele simpele manier sterk te verbeteren.
Het doet me deugd dat er serieus gebrainstormd wordt, is goed voor het technisch inzicht, bravo .

Mvg. Hans

[Mattnezz]

@ Flo,
Tja, dat bedoelde ik met reactance... (Kreeg het Nederlandse woord niet gegoogled ) De weerstand van een L bij een bepaalde frequentie. Ook wel X of X_L. Die is in het geval van een 1mH alleen in de orde van milliohms bij 100Hz, vandaar de verwarring.

Dank voor de reactie Hansel. Je hebt een punt, omdat de effectenbakkers vaker last hebben van ruis en oscillatiepiepjes dan van brom.
Maar om 2 vliegen in 1 klap te slaan zal een 1mH (van Newtone) en 330uF een vergelijkbare LP response geven, met betere HF/ruis onderdrukking en minder spanningsval:

Mijn stilste voeding bestaat uit een combi van elementen...
Gelijkrichter>1000uF>10R/2W>1000uF>LM317>L (ferriet kraaltje) + goede aarding. Lokale ontkoppeling bij opamps ed.
Heb ook geëxperimenteerd met condensators tussen 1nF en 10nF over de gelijkricht diodes, maar eigenlijk bracht dit geen noemenswaardige verbetering. Een beetje netfiltering echter wel, maar dat vergt weer een geschikte condensator over de 220V aansluitingen.

Misschien leuk om dit topic aan te vullen met wat meer concrete voorbeelden/plaatjes/schema's?

En wellicht is dit een leuke aanvulling? ...


Vref of Vcc/2 is in veel effecten nodig. Voor audiosignalen is dit hetzelfde als GND en het zorgt ervoor dat een opamp zowel een positieve als een negatieve helft van een golf kan verwerken.
GND hoort laagohmig en stil te zijn. Ik heb uit wat bouwsels van mij de meest gebruikelijke gecopy-pasted:

A: Deze zie je eigenlijk in de meeste effecten, en is al een verbetering op de spanningsdeler die je vaak ziet aan de basis van een transistor(buffer) of de + of non-inverting ingang van een opamp. Meestal zijn deze weerstanden hoog gekozen om de ingangsimpedantie hoog te houden.
Het nadeel daarvan is dat je 2x de ruis van de grote weerstand (1M of 2M2) hebt en de halve ingangsimpedantie (500k of 1M1). De 2 10k weerstanden in A. vormen een spanningsdeler, delen door 2, en de condensator voert AC af naar GND.

B: De transistorschakeling buffert hier als het ware de halve voedingsspanning. De 1N914 diode is optioneel. Deze is om de 0,65V drop bij de BE-overgang te compenseren, waardoor de uitgang op de halve voedings spanning zit en niet die 0,65V lager. Bevordelijk voor headroom dus. Je kunt ook bijvoorbeeld de onderste weerstand 12k of 15k maken en de diode weglaten.
Het doel van deze schakeling is om de Vref dus ongevoeliger te maken voor storingen en schommelingen. Deze storingen worden via de biasweerstanden direct in het audiopad geïnjecteerd. Impedantieverlagend en stiller tov A.

C: Soms heb je een opamp over, omdat duals of quads een betere layout geven dan singles. Soms heb je een 'stevige' Vref nodig en reserveer je er een opamp voor. Opamps als buffer geschakeld hebben een ontzettend lage uitgangsimpedantie. Dat heeft als gevolg dat de spanning op de + ingang heel steady op de uitgang staat. Met een NE5532 of NE5534 kun je met een kleine 12V zelfs een hele stille 9V voeding maken voor effecten die minder dan 20mA gebruiken. Je kunt bijna oneindig filteren aan de +ingang, omdat er weinig/geen spanning valt over de serie weerstanden en/of inductors vanwege de minimale belasting. De bonus is dat ze ook aanwezige voedingsruis al goed onderdrukken. Eigenlijk is dit net zoiets als de door Hansel voorgestelde CMPS, maar dan met opamp ipv transistor.

Als je zelf layouts tekent is het het mooist als je het punt waar je Vref maakt dicht bij een 'starground' orienteert. Zoals gezegd, het is een GND voor audio/AC.

Deze voorbeelden zijn allemaal voor verbetering vatbaar, maar werken erg goed.

[Hansel]

Goed verhaal Mattnezz.
Dus we mogen stellen dat we een verbeterpunt #4 hebben;
De virtuele GND met de opamp!

Als je in je (effecten-)schakeling een opamp over hebt, dan is deze tweak snel gepiept.
Zijn alle opamps bezet in de schakeling, dan wordt het ietsjes lastiger...
Maar zo'n single opamp is snel bijgeplaatst op een gaatjesprint, én ze kosten geen dr*l.

Tip: altijd je gaatjes printje iets ruimer maken, kun je later makkelijker tweaken/modden, etc.

Wil je het helemaal te gek doen, geef dan de voeding van de opamp ook een eigen LC filtertje .
Voor de ontkoppeling van de "onderste" weerstand, wordt vaak een elco'tje genomen.
Niks mis mee, maar wil je je voeding (en dus ook je schakeling) ietsjes meer hf proof maken, dan even een folie/MKT condensatortje over deze elco zetten. Alles tussen 100nF en 2,2uF voldoet uitstekend. (Net wat je in  je grabbel-bakje hebt liggen.)

Op naar #5?

Mvg. Hans

[Raf]

Ik ben van plan om een voeding te maken met een oude 12v adapter.
In een B behuizing zou ik enkele UA7809's plaatsen om de 12v om te zetten in 9v, en dan per UA7809 een voedingsfiltertje zoals Mattnezz hierboven getekend heeft.
Goed plan of kan ik het beter anders aanpakken?

[Hansel]

Hoi Raf,

Goed plan.
Je hebt aan één 7809 genoeg, daar kun je een hele kist met effecten mee voeden.
Aan de uitgang van deze spanningsregelaar kun je dan net zoveel LC netwerkjes plaatsen als het aantal uitgangen die je in het kastje maakt.
Tip; een 78xx spanningsregelaar ziet graag een klein folie-C'tje (100-470nF) aan de ingang en massa en uitgang en massa,
dit om locale oscillatie te onderdrukken. Deze beide C'tjes heel dicht bij de spanningsregelaar plaatsen is het advies.
Bij twijfel, raadplaag de datasheet van de fabrikant, hier staat het veelal duidelijk omschreven.
Nu kan er echt niks meer misgaan .

Succes,
Mvg. Hans

[Raf]

Cool, heb er juist nog eentje liggen.
Ik dacht dat ik er voor elke uitgang eentje nodig had om deze te isoleren tov elkaar.
Ik begin er direct aan te solderen!
Thx
Raf

[remork]

als je volledig geisoleerde uitgangen wil, vrees ik dat je er niet komt met die adapter.
dan zoek je beter een trafo met verschillende secundaire windingen, die je dan apart allemaal naar DC trekt en reguleert.

http://www.newtone-online.nl/catalog/product_info.php?cPath=79&products_id=1549

deze heeft bv. 2 secundaire windingen, dus daar kan je 2 geisoleerde secties van maken.
maar er bestaan er dus ook met meerdere secundaire.

[Hansel]

Remork,
goed gedacht, maar in de praktijk heeft dit weinig zin;
De uitgangen kunnen dan wel volledig geisoleerd zijn, de 0V (de massa's dus) komen toch allemaal weer aan elkaar, door de massa aansluiting van de kabels.

[remork]

da's waar, maar je vermijdt wel loops (voor zover relevant in voeding v pedaaltjes, zelf nooit last van gehad)
én als je het goed aanpakt kan je positive gnd en negative gnd elk op een aparte uitgang zetten.
denk PedalPowerII, met kabeltjes die de polariteit omdraaien.
dat moet je met het boven beschreven systeem toch niet proberen, lijkt me, sluit je de boel kort.
ik noem de PPII, omdat dat de voeding is waarmee ik ovgs ook veel minder last heb van de combinatie digitale met analoge pedaaltjes dan bij daisychainen,
als het over digitale rommel in je geluid gaat.

vandaar, het andere systeem lijkt me eerder een fancy vorm van daisychainen 

[Hansel]

Als je zowel pedaaltjes hebt die negatieve ground zijn áls positieve ground, dan ontkom je er inderdaad niet aan om geisoleerde of separate voedingen toe te moeten passen.
Btw- is de  (metalen?) behuizing van de PPII ook geaard? (ik ken nl die voedingen niet).