Может кто-нибудь объяснить мне эту сбалансированную схему драйвера?

9

Я рассчитываю на генерацию дифференциального сигнала для управления энергией лазерного проектора, и, насколько я понимаю, он должен быть + 5 В / -5 В (10 В пост.). Я нашел эту схему для лазерной арфы, но меня смущает то, что делает этот конкретный двойной операционный усилитель. Похоже, что это пара инвертирующих и неинвертирующих усилителей с коэффициентом усиления 1, но они вводятся друг в друга. Вот картинка:

введите описание изображения здесь

Оригинал можно найти здесь .

Мне любопытно, если бы кто-нибудь мог сказать мне, как это называется или как это работает, потому что я просмотрел множество «примерных схем» и не смог найти ничего похожего на это.

operational-amplifier circuit-analysis differential Дэйв Ван ден Эйнде
источник

Смотрите обновление моего ответа для ссылки, с анализом, по существу на ту же схему.

Альфред Центавра

Я нахожу гораздо больше информации в Google, когда ищу «сбалансированный драйвер».

Дейв Ван ден Эйнде

1

Комментарий Necro, здесь, это дискретная реализация документированных внутренних деталей Ti DRV134. Он вряд ли будет сбалансирован, если не будет подрезан, как интегральная схема. Я сделал это с 1% компонентов, и выход -3 +5, но по крайней мере точно в противофазе.

Mianos

2

Проще всего спросить меня прямо через мой сайт LaserHarp;) Я разработчик этой схемы. Это выходной каскад с балансным / несбалансированным выходным драйвером. если не используется в качестве сбалансированного, вы должны подключить отрицательный выход к земле, чтобы получить полный несбалансированный сигнал. Это объясняется в руководстве пользователя лазерной арфы. "ILDA проводка"

Franck
источник

3

$100 \Omega$

v_{Икс +} знак равно v_{О U T Икс} + v_{Икс -}

$v_{X+} = v_{OUTX} + v_{X-}$

Для самого нижнего операционного усилителя напишите

v_{Икс -} знак равно v_{Икс +} - v_{О U T Икс}

$v_{X-} = v_{X+} - v_{OUTX}$

Таким образом,

v_{Икс +} - v_{Икс -} знак равно v_{О U T Икс}

$v_{X+} - v_{X-} = v_{OUTX}$

$v_{OUTX}$

$v_{OD} = (v_{X+} - v_{X-}) = v_{OUTX}$ $v_{X+}$ $v_{X-}$

Например, подставив второе уравнение в первое, получим

v_{Икс +} знак равно v_{Икс +}

$v_{X+} = v_{X+}$

и аналогично

v_{Икс -} знак равно v_{Икс -}

$v_{X-} = v_{X-}$

Так что, по сути, синфазное выходное напряжение выходного напряжения

v_{О С M} знак равно \frac{v_{Икс +} + v_{Икс -}}{2} знак равно ?

$v_{OCM} = \frac{v_{X+} + v_{X-}}{2} = ?$

не определяется без дополнительного уравнения (ограничение цепи).

Обновление: я знаю, что видел и анализировал этот тип схемы раньше, но я еще не нашел свои заметки на нем.

Тем не менее, я нашел эту статью на сайте Elliot Sound Products для « Сбалансированного линейного драйвера с плавающим выходом », который, по-видимому, по сути является той же схемой, за исключением сбалансированного входа, а не одностороннего входа.

введите описание изображения здесь

Усилитель в целом, как он здесь рассчитан, имеет коэффициент усиления 1. Такое же количество напряжения на входных клеммах появляется на выходных клеммах. Это остается в силе, если на любую выходную клемму подается какое-либо напряжение, подобное выходам, связанным с трансформатором ( конечно, при условии, что оба выходных напряжения остаются в пределах области напряжения питания).

Альфред Центавра
источник

Прошлой ночью, когда я размышлял над этим, мне пришло в голову, что сама идея того, что этот же сигнал буферизируется снова, звучит нелепо (вход поступает от другого операционного усилителя, который преобразует 0..2048mV в -10 .. + 10V), но затем меня поразило: два выхода должны быть в идеальном равновесии и фазе, а наличие операционного усилителя на одном сигнале, но не на другом, приведет к (небольшой) задержке сигнала. Для аудио приложений это было бы более критично, чем для позиционирования лазерного зеркала, но все же. Если дизайнер принял там увлечение, это имеет смысл.

Дейв Ван ден Эйнде

1

Эта схема имеет две интересные характеристики. Наиболее важным является «плавающий» (в определенных пределах) дифференциальный выход. Второй - выходной импеданс 100R. Я сомневаюсь, что это важно для лазерных зеркал, но я ожидаю, что это может быть стандартная схема вывода в профессиональном аудио.

Спехро Пефхани

1

Первоначальный источник AFAIK - аудиоанализатор HP 8903. Это одна из «ключевых схем», о которых инженеры HP опубликовали в журнале HP (август 1980 года, «Плавающий вывод источника» Джорджа Д. Понтиса)

dom0

1

Сначала я подумал, что схема представляет собой дифференциальный токовый насос Хауленда.

Подобно этому здесь .

введите описание изображения здесь

Я подумал, что, возможно, перекрестная связь заставляет источники тока распределять имеющееся напряжение.

Но я провел симуляцию, так как анализ не показал, что это возможно ..

Без нагрузки выход (-) является виртуальным заземлением, а выход (+) равен входному напряжению, что не очень интересно.

При нагрузке 1000 Ом дифференциальное напряжение составляет 90% от входного напряжения (что подразумевает выходное сопротивление около 100 Ом), но выход (-) следует за входом примерно на + 4%.

При нагрузке 100 Ом сигналы выглядят так:

Зеленый: входное напряжение
Фиолетовый: выход +
Красный: вывод -
Желтый: дифференциальное выходное напряжение

введите описание изображения здесь

Я немного растерялся, чтобы понять полезность этой функции, если она питает катушки напрямую.

Редактировать:

Как указал Альфред, схема должна иметь высокий выходной импеданс по отношению к общей, и, как я уже сказал, дифференциальный выходной импеданс низкий и согласован с витой парой. Таким образом, это был бы подходящий драйвер для сбалансированного выхода, питающего витую пару, идущего к приемнику, который может иметь другой (на несколько вольт) потенциал земли от передатчика. Очень хорошо.

Вот график синфазного импеданса, измеренного путем подачи сигнала 1 В переменного тока к центру сопротивления раздельной нагрузке 100 Ом и качания от 0,1 Гц до 10 МГц.

введите описание изображения здесь

Как вы можете видеть, это 10 КБ для низких частот, с переходом около 2,2 кГц и снижением до 150 Ом или около того на высоких частотах. Идеально подходит для ситуаций, когда между заземлениями есть напряжение на частоте сети, не очень хорошее для высоких частот.

Спехро Пефхани
источник

Мне кажется, что инвертированные выходы подают обратно на положительные входы, как в «истинном дифференциальном операционном усилителе», где отрицательный выход подает на положительный вход, а положительный выход подает на отрицательный вход, но реализован с двумя односторонними операциями амперы.

Скотт Сейдман

@ ScottSeidman Это не очень дифференцировано. Смотрите симуляцию.

Спехро Пефхани

Только дифференциальное выходное напряжение хорошо определено для этой цепи, несимметричные выходные напряжения не лишены дополнительных ограничений схемы.

Альфред Центавра

Таким образом, вы ожидаете, что выходы будут иметь высокий синфазный импеданс относительно земли. Предположительно, вы ожидаете увидеть сбалансированные нагрузки на общую, которая может отличаться по напряжению от напряжения на земле. Это имеет смысл, если выход подается на отдельную схему усилителя.

Спехро Пефхани

1

Мне нравится объяснение после редактирования.

gwideman

0

Глядя на схему, которую вы связали, очевидно, что эта конфигурация операционного усилителя используется для управления выходами, которые являются частью стандартного интерфейса ILDA, к лазерным проекторам (как вы уже упоминали).

http://www.laserist.org/StandardsDocs/ISP05-finaldraft.pdf

Поэтому основная задача - создать дифференциальный сигнал из одного сигнала.

Дифференциальный сигнал обычно используется для доставки аналогового сигнала в обстановке, чувствительной к шуму, как это может быть на лазерных шоу. Любой шум будет примерно одинаково влиять как на положительную, так и на отрицательную копию сигнала, и когда приемник восстанавливает сигнал, вычитая один из другого, шум вычитается.

Резисторы R45 и R52 создают некоторую защиту для операционных усилителей в случае закорачивания выходов и, возможно, некоторого согласования импеданса с кабелем, хотя я не уверен в необходимости этого в этом приложении (не знаю, какие частоты задействованы).

Но как насчет R48 и R49, и очевидной обратной связи, которую они предоставляют «противоположному» усилителю? Я думаю, что они могли бы реализовать компенсацию за ослабление, введенное R45 и R52, полезно, если входные сопротивления приемника не сбалансированы.

gwideman
источник

Я знаю это, так как пытаюсь сделать то же самое. Я просто хотел понять, что делает эта диаграмма, чтобы понять, как построить m самостоятельно.

Дейв Ван ден Эйнде

Может кто-нибудь объяснить мне эту сбалансированную схему драйвера?

Ответы: