雙輸出低噪聲電源對于電子發(fā)燒友來說是一個必不可少的工具。在許多情況下都需要雙輸出電源，例如設(shè)計前置放大器和為功率運算放大器(OPAMP)供電等。在本文中，我們將構(gòu)建一個可供用戶獨立調(diào)節(jié)正負(fù)軌的線性電源，在其輸入端采用普通的單輸出交流變壓器即可。
該線性電源應(yīng)具備的特性：
●AC – DC轉(zhuǎn)換
●雙輸出電壓(正-地-負(fù))
●可調(diào)正負(fù)軌
●僅一個單輸出交流變壓器
●輸出噪聲(20MHz-BWL，空載)：大約1.12 mVpp
●低噪聲和穩(wěn)定輸出(為Opamps供電的理想之選)
●輸出電壓：+/- 1.25V 至 +/- 25V
●最大輸出電流：300mA 至 500mA
●低成本且易于焊接(所有組件均為DIP封裝)
電路分析：
圖1顯示了供電電源的原理圖。其中，D1和D2為整流二極管。C1和C2構(gòu)成了第一級降噪濾波器。
圖1：低噪聲電源原理圖
由R1、R2、C1、C2、C3、C4、C5和C6構(gòu)建了一個低通RC濾波器，降低了來自正負(fù)軌的噪聲。該特性從理論上和實踐上都可以進(jìn)行檢驗，例如可采用具有波德圖功能的示波器Siglent SDS1104X-E來進(jìn)行測量。
IC1 和IC2 是該電路的主要調(diào)節(jié)器件。根據(jù)IC1(LM317)數(shù)據(jù)表的描述，“LM317是一款可調(diào)節(jié)三端正電壓穩(wěn)壓器，能夠在1.25V至37V輸出電壓范圍內(nèi)提供超過1.5A的電流。它僅需兩個外部電阻即可設(shè)置輸出電壓。該器件具有 0.01% 的典型線性調(diào)整率和 0.1% 的典型負(fù)載調(diào)整率。它還包含電流限制、熱過載保護和安全工作區(qū)保護功能。即使斷開“ADJUST”端子，過載保護功能仍起作用。”
顯而易見，LM317引入了良好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)參數(shù)，因此我們可以期望獲得穩(wěn)定的輸出軌。IC2(LM337)與之相同，唯一的區(qū)別是IC2芯片用于調(diào)節(jié)負(fù)電壓。
D3和D4用于提供保護功能。這兩個二極管提供了一個低阻抗放電路徑，以防止電容器(C9和C10)放電到穩(wěn)壓器的輸出中。
R4和R5用于調(diào)節(jié)輸出電壓。C7、C8、C9和C10則用于過濾剩余的輸出噪聲。
PCB布局
圖2顯示了該電路的PCB布局。它采用單層PCB板設(shè)計，所有組件均為DIP封裝，因此易于焊接和使用。
圖2：電源的PCB布局
對于IC1和IC2，我采用了SamacSys組件庫。SamacSys組件庫不僅是免費的，更重要的是它遵循工業(yè)IPC的尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。由于我使用的PCB設(shè)計工具是Altium，因此可以直接用Altium插件安裝SamacSys組件庫。圖3顯示了那些被選定的組件。類似的設(shè)計工具還有KiCad和其他CAD軟件。
圖3：采用SamacSys組件庫(AD Plugin)來表征IC1(LM137)和IC2(LM337)
圖4顯示了PCB板的3D視圖。
圖4：PCB板的最終3D視圖
組裝和測試
圖5顯示了已組裝好的電路板。本實例中我使用了220V至12V的變壓器，以在輸出端獲得最大+/- 12V的電壓。圖6顯示了相關(guān)接線圖。
圖5：組裝好的電路板
圖6：變壓器和電路接線圖
通過轉(zhuǎn)動R4和R5多圈電位器，可以獨立調(diào)節(jié)正負(fù)電壓軌上的電壓。圖7的示例中，輸出被調(diào)節(jié)為+/- 9V。
圖7：輸出端 +/- 9V電壓軌
現(xiàn)在，我們來測量輸出噪聲。我使用的Siglent SDS1104X-E示波器由于在輸入端引入500uV/div的靈敏度，因此非常適合此類測量。將通道1設(shè)置為1X，交流耦合，20MHz帶寬限制，并將采集模式設(shè)置為峰值檢測。然后取下接地線并使用探頭接地彈簧。請注意，此測量沒有輸出負(fù)載。圖8為示波器屏幕顯示和測試結(jié)果，噪聲Vpp值約為1.12mV。注意，增加輸出電流會增加噪聲/紋波電平，對所有電源均是如此。
圖8：電源的輸出噪聲(空載時)
R1和R2電阻的額定功率決定了輸出電流。因此我選擇了3W的電阻。另外，如果要獲取大電流或調(diào)節(jié)器的輸入與輸出之間的電壓差較大，別忘記在IC1和IC2上安裝合適的散熱器。使用3W電阻器可以獲得500mA(最大值)的電流。若使用2W電阻，則該值自然降低至大概300mA(最大值)。
物料
圖9羅列了物料清單(BOM)。
圖9：物料清單
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