Na verdade, possuo um gerador de sinal FY3200S. Quando o comprei, eu já estava ciente da qualidade questionável da fonte de alimentação comutada dentro dela e das altas correntes de fuga à terra relatadas. Por esse motivo, substituí a fonte de alimentação integrada no modo de comutação por uma simples fonte de alimentação linear regulada (um mod bastante comum para essas unidades). Se você quiser seguir esse caminho, observe que precisará fornecer + 12V, -12V e + 5V.
Consegui encontrar o PSU original de modo de comutação para o gerador de sinal, então liguei-o novamente e fiz várias medições com o comutador original e o novo suprimento linear. Eu provavelmente deveria ter feito isso quando construí o suprimento linear, mas ei ¯ \ _ (ツ) _ / ¯
Projeto da fonte de alimentação
A fonte de alimentação linear é muito direta:
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
Os LEDs auxiliam na depuração e ajudam a garantir que os trilhos estejam regulados sob condições sem carga. No momento em que fiz isso, fiz medições para os requisitos atuais, mas esqueci os resultados e não consigo encontrar minhas anotações sobre este projeto. Os transformadores são capazes de 133mA (+ 12V e -12V cada) e 425mA (+ 5V), respectivamente. Lembro-me de meu design não ter muito espaço, então talvez esses números o ajudem.
O circuito da fonte de alimentação na sua pergunta parece aceitável para mim (embora eu não tenha executado os números). É semelhante, exceto que usa um único transformador e deriva os + 5V do barramento + 12V. Eu esperaria que ele funcionasse bem, apenas garanta que o transformador possa fornecer corrente suficiente para alimentar os + 12V e + 5V em uma perna. Pesquise como dimensionar o transformador e os capacitores; deve haver muita informação sobre esse assunto. Estes respostas podem ser um bom ponto de partida.
A implementação é mais confusa que a esquemática, porque eu tive que me contentar com as partes que eu tinha por aí. Em particular, o trilho de 5V é alimentado por dois transformadores paralelos após suas pontes, e eu tive que usar capacitores em série (com resistores de balanceamento) nos trilhos de ± 12V para obter a classificação de tensão apropriada (a saída do transformador retificado é de 24VDC aterrar em condições de ausência de carga).
Notas de configuração de teste
Observe que minha configuração de teste provavelmente é terrível. Nenhuma das tomadas da minha rede possui aterramento de segurança (eu sei ...), então minha referência de terra para essas medições foi um fio preso aos tubos de aquecimento central (que são metálicos e aterrados no aquecedor central). Além disso, havia fios longos em todo o lugar, captando ruídos, etc.
As formas de onda foram capturadas usando um Rigol DS1104Z; as medições do multímetro foram realizadas usando um EEVBlog 121GW (tentei primeiro o meu Fluke 17B +, mas é terrível medir> 500Hz CA).
Para os testes, testei apenas o canal 1 do FY3200S. Sua saída foi ajustada para uma onda senoidal de 10Vpp 1kHz. Também realizei todos os testes com uma onda quadrada de 10Vpp 1kHz, mas isso não produziu nenhuma informação nova, portanto esses resultados foram omitidos. Eu também usei um sinal de 0V DC para as medições de ruído da PSU.
Medidas
Nos resultados abaixo, sempre terei a PSU original do modo de comutação à esquerda e a PSU linear de substituição à direita.
Forma de onda
Primeiro, uma captura da forma de onda de teste. Parece limpo, sem diferença entre PSUs.
Ruído de comutação da PSU
Com o gerador de sinal configurado para gerar um "sinal" de 0V DC, é uma captura do sinal (50mV / div, 5µs / div). A imagem esquerda mostra ondulação de comutação em cerca de 37kHz, que está ausente na imagem direita:
Um close da ondulação de comutação (50mV / div, 50ns / div). A imagem da esquerda mostra a ondulação de comutação. A imagem certa parecia ter ruído aleatório (que algumas vezes o escopo seria ativado, outras vezes não):
Medições de forma de onda
O multímetro mediu a onda senoidal como 3.515VAC RMS (funciona para 10Vpp), a 999,9Hz.
A onda quadrada media 4.933VAC RMS (perto o suficiente), a 999,9Hz.
Não houve diferença significativa entre os dois PSUs.
Compensações de corrente contínua
O deslocamento DC no sinal foi medido com o multímetro no modo DC. Resultados:
| switching PSU | linear PSU
------------+----------------+-------------
sine wave | 17.9 mV | 20.7 mV
square wave | 19.1 mV | 23.8 mV
Há uma pequena diferença a favor do PSU de comutação. Suspeito que isso possa ter sido causado por assimetria nos reguladores lineares 7812/7912 que usei para a fonte de alimentação linear, mas não investiguei mais.
Tensão de fuga à terra
Este é o cerne da questão e o motivo mais comum para substituir a PSU nesses geradores de sinal. Foi medido conectando o osciloscópio ou multímetro entre a minha referência de terra (tubos de aquecimento central) e o terra do gerador de sinal. O próprio sinal de saída do gerador de sinal (seno 10Vpp 1kHz) foi deixado desconectado.
Claramente, a PSU linear ainda possui vazamento de terra devido ao acoplamento capacitivo nos transformadores e talvez à fiação, mas parece melhor que a PSU de comutação (imagem 50V / div, 5ms / div):
As medições do multímetro confirmam que a tensão terra-terra do circuito aberto é realmente mais baixa para a PSU linear (39VAC RMS) do que a PSU de comutação (92VAC RMS):
Corrente de fuga à terra
Mas a diferença real está na corrente de fuga à terra; a 5,5µA, estou um pouco decepcionado com o desempenho linear da fonte de alimentação aqui, mas são duas ordens de grandeza melhores que a fonte de alimentação comutada a 334µA!
Conclusão das sortes
Então sim. Essas coisas vêm com uma fonte de alimentação ruim. Eu tenho pouca fé em sua segurança, e a corrente de fuga de ~ 0.3mA pode arruinar o seu dia em circuitos sensíveis. E pelo que li online, algumas amostras exibem corrente de fuga> 1mA.
No entanto, substituir a PSU por uma fonte de alimentação linear pode melhorar muito isso, e pode ser um projeto pequeno e divertido. Usei fontes de alimentação lineares para todos os trilhos (o que também facilita a eliminação de oscilações de comutação), mas ouvi falar de outras pessoas que usam conversores DC-DC para derivar os trilhos necessários de uma única fonte de alimentação externa de 12VDC ou 5VDC.
Se você quiser seguir esse caminho, considere também o que gostaria de fazer com a porta USB, que não é isolada.
No final, com minha PSU linear de substituição, os resultados parecem aceitáveis. Sem oscilação de comutação, corrente de fuga de 5µA, circuito aberto de 30VAC terra-terra (o que ainda é algo a se ter cuidado). Não é perfeito, mas por <$ 100 está tudo bem no nível do hobby.
Qualidade do sinal em frequências mais altas
Na sua edição mais recente, você adicionou "... até cca. 10MHz". Cuidado que esses geradores de sinal baratos não são ótimos em frequências mais altas. Se você precisar, digamos, de boas ondas quadradas a 10 MHz, provavelmente precisará gastar mais dinheiro. Adicionei algumas capturas da onda quadrada FY3200S 10Vpp a 10kHz, 1MHz, 6MHz e 10MHz:
Eu nem tenho certeza do que está acontecendo em 10 MHz. Talvez a frequência do sintetizador não seja igualmente divisível por 10 MHz, portanto, nem todos os pulsos quadrados têm o mesmo comprimento, levando ao fantasma que você pode ver lá.
As ondas senoidais são mais fáceis, por isso parecem consideravelmente melhores, mas nas frequências mais altas também mostram pequenas distorções.