Идея увеличения PSRR с помощью последовательного включения стабилизаторов, то есть, двухкаскадного подавления пульсаций очень плодотворна (#303). Она реализована и в схеме nazar'a, и в фирменных микросхемах стабилизаторов, например, ADM7151.
Но даже в этой фирменной дорогой микросхеме высокое подавление получить не удается. И это при том, что она для работы требует пять внешних конденсаторов. У нас же здесь результаты лучше даже в простых однокаскадных вариантах... Надо понять почему так? Я пока увидел несколько возможных причин. Во-первых, возможно, что моделирование дает завышенные результаты. Во-вторых, параметры фирменных микросхем указаны для худших случаев, например для минимального падения напряжения на регулирующем элементе, а мы моделируем, имея большой запас, в частности, подаем входное напряжение 20 В, а выходное делаем 5...12 В. И в-третьих, у наших схем с хорошими параметрами сравнение выходного напряжения и опорного происходит через эмиттерный переход. Это просто и эффективно. Но у перехода слишком большой температурный коэффициент, что дает невысокую термостабильность. Если использовать нормальный диффкаскад, то схема усложняется и повышается риск нестабильности. Мы улучшаем и упрощаем схему, жертвуя термостабильностью и полагая, что она не всегда нужна. Ну, и вообще, возможно, что все придуманные здесь схемы недостаточно устойчивы при всех возможных вариациях нагрузки.
В общем, чтобы прояснить ситуацию, я решил сравнить результаты симулирования схемы из поста #275 (которая на 6-ти транзисторах) в LTSpice и в Мультисиме 13. Единственно, заменил стабилитрон со схемой запуска на простой источник напряжения 5В - это должно только улучшить параметры. И удалил резистор R25 - он ни на что не влиял. При измерении PSRR к напряжению питания добавляется переменное напряжение с генератора синуса (XFG1) амплитудой 100 мВ и частотой 1 кГц (она такова при просмотре сигналов на осциллографе, а при построении АЧХ проходит весь заданный диапазон). С помощью построителя АЧХ (XBP1) строится зависимость отношения переменного напряжения на выходе стабилизатора к переменному напряжению на его входе, как функция частоты.
Вот какие результаты дало измерение PSRR по приведенной выше схеме.
Это стандартное окно анализатора АЧХ (XBP1). При напряжении питания 12 В и токе нагрузки 50 мА получается в лучшем случае подавление 110 дБ.
А на этом рисунке приведены такие же графики, но для тока нагрузки 150 мА и при напряжениях питания 12В и 6.5В. Для удобства восприятия добавил сетку.
Видно, как сильно падают характеристики при увеличении тока нагрузки и при снижении напряжения питания. Получается, что схема не такая уж лоудроповая, если падение напряжения 0.7В довольно сильно портит её характеристики. Наверное для настоящей лоудроповости надо использовать более мощный регулирующий транзистор или вообще переходить на МОП транзистор (но это уже другая история).
А вот по этой схеме проводились измерения выходного сопротивления:
Результаты симулирования приведены для тока нагрузки 158 мА и двух напряжений питания 12 В и 6.5В:
При 12 вольтах сопротивление равно примерно 600 микроОм, а при 6.5 В - 2.5 миллиОма.
Вот так идет график фазы напряжения на выходе для Iн=158мА и Uп=6.5В.
Из него видно, что на частоте около 50 МГц выходное сопротивление становится отрицательным. Я пока не знаю, насколько это опасно для стабильной работы схемы при любых возможных нагрузках.
Коллеги, это только информация к размышлению, тупое моделирование. Оно дает результаты, отличающиеся от LTSpice в худшую сторону. Какой симулятор точнее, я не знаю. Проблемы у Мультисима я уже обнаруживал, а вот LTSpice еще не освоил. Вам решать, на какие результаты ориентироваться. Для информации приведу спайс модель транзистора 2N3906 в Мультисиме. Но вообще я рад, что БендеровецЪ старается проверить симулирование реальным моделированием - это самый надежный способ проверки качества работы придуманной схемы.
Но даже в этой фирменной дорогой микросхеме высокое подавление получить не удается. И это при том, что она для работы требует пять внешних конденсаторов. У нас же здесь результаты лучше даже в простых однокаскадных вариантах... Надо понять почему так? Я пока увидел несколько возможных причин. Во-первых, возможно, что моделирование дает завышенные результаты. Во-вторых, параметры фирменных микросхем указаны для худших случаев, например для минимального падения напряжения на регулирующем элементе, а мы моделируем, имея большой запас, в частности, подаем входное напряжение 20 В, а выходное делаем 5...12 В. И в-третьих, у наших схем с хорошими параметрами сравнение выходного напряжения и опорного происходит через эмиттерный переход. Это просто и эффективно. Но у перехода слишком большой температурный коэффициент, что дает невысокую термостабильность. Если использовать нормальный диффкаскад, то схема усложняется и повышается риск нестабильности. Мы улучшаем и упрощаем схему, жертвуя термостабильностью и полагая, что она не всегда нужна. Ну, и вообще, возможно, что все придуманные здесь схемы недостаточно устойчивы при всех возможных вариациях нагрузки.
В общем, чтобы прояснить ситуацию, я решил сравнить результаты симулирования схемы из поста #275 (которая на 6-ти транзисторах) в LTSpice и в Мультисиме 13. Единственно, заменил стабилитрон со схемой запуска на простой источник напряжения 5В - это должно только улучшить параметры. И удалил резистор R25 - он ни на что не влиял. При измерении PSRR к напряжению питания добавляется переменное напряжение с генератора синуса (XFG1) амплитудой 100 мВ и частотой 1 кГц (она такова при просмотре сигналов на осциллографе, а при построении АЧХ проходит весь заданный диапазон). С помощью построителя АЧХ (XBP1) строится зависимость отношения переменного напряжения на выходе стабилизатора к переменному напряжению на его входе, как функция частоты.
Вот какие результаты дало измерение PSRR по приведенной выше схеме.
Это стандартное окно анализатора АЧХ (XBP1). При напряжении питания 12 В и токе нагрузки 50 мА получается в лучшем случае подавление 110 дБ.
А на этом рисунке приведены такие же графики, но для тока нагрузки 150 мА и при напряжениях питания 12В и 6.5В. Для удобства восприятия добавил сетку.
Видно, как сильно падают характеристики при увеличении тока нагрузки и при снижении напряжения питания. Получается, что схема не такая уж лоудроповая, если падение напряжения 0.7В довольно сильно портит её характеристики. Наверное для настоящей лоудроповости надо использовать более мощный регулирующий транзистор или вообще переходить на МОП транзистор (но это уже другая история).
А вот по этой схеме проводились измерения выходного сопротивления:
Результаты симулирования приведены для тока нагрузки 158 мА и двух напряжений питания 12 В и 6.5В:
При 12 вольтах сопротивление равно примерно 600 микроОм, а при 6.5 В - 2.5 миллиОма.
Вот так идет график фазы напряжения на выходе для Iн=158мА и Uп=6.5В.
Из него видно, что на частоте около 50 МГц выходное сопротивление становится отрицательным. Я пока не знаю, насколько это опасно для стабильной работы схемы при любых возможных нагрузках.
Коллеги, это только информация к размышлению, тупое моделирование. Оно дает результаты, отличающиеся от LTSpice в худшую сторону. Какой симулятор точнее, я не знаю. Проблемы у Мультисима я уже обнаруживал, а вот LTSpice еще не освоил. Вам решать, на какие результаты ориентироваться. Для информации приведу спайс модель транзистора 2N3906 в Мультисиме. Но вообще я рад, что БендеровецЪ старается проверить симулирование реальным моделированием - это самый надежный способ проверки качества работы придуманной схемы.