谁能给我解释一下这个平衡驱动电路?

电器工程 运算放大器 电路分析 微分
2022-01-12 14:10:52

我希望生成一个差分信号来控制激光投影仪的振镜,据我所知,它需要是 +5V/-5V (10Vpp)。我找到了这个用于激光竖琴的电路,但我对这个特定的双运算放大器设计的作用感到困惑。它看起来好像是一对增益为 1 的反相和同相放大器,但它们是相互馈入的。这是一张图片:

在此处输入图像描述

原文可以在这里找到。

我很好奇是否有人能告诉我它叫什么,或者它是如何工作的,因为我看过很多“示例电路”,但找不到任何类似的东西。

4个回答

查看最上面的运算放大器并忽略\$100 \Omega\$电阻器,通过检查写入:

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

对于最底部的运算放大器,写

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

因此,

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

因此,该电路将单端输入信号\$v_{OUTX}\$转换为平衡输出信号;它是一个有源 1:1 的“变压器”。

该电路的一个有趣的“特点”是,虽然差分输出电压\$v_{OD} = (v_{X+} - v_{X-}) = v_{OUTX}\$定义明确,但单独的结束电压\$v_{X+}\$\$v_{X-}\$ 不是.

例如,将第 2 个方程代入第 1 个方程,得到

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

同样地

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

所以,其实共模输出电压输出电压

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

没有附加方程(电路约束)无法确定。


更新:我知道我以前看过并分析过这种类型的电路,但我还没有找到我的笔记。

但是,我确实在 Elliot Sound Products 网站上找到了这篇关于“带浮动输出的平衡线路驱动器”的文章,除了平衡输入而不是单端输入外,它似乎本质上是相同的电路。

在此处输入图像描述

整个放大器,如这里所示,增益为 1。输入端子上的相同电压量出现在输出端子上。如果为任何输出端子提供任何电压,这仍然是正确的 - 就像变压器耦合输出一样(当然,前提是两个输出电压都保持在电源电压区域内)。

最简单的方法应该是直接通过我的laserharp 网站问我;)我是这个示意图的设计者。这是一个带有平衡/非平衡输出驱动器的输出级。如果不用作平衡,则必须将负输出连接到地才能获得完整的不平衡信号。激光竖琴的用户手册中对此进行了说明。“ILDA接线”

起初我认为该电路是一个差分 Howland 电流泵。

类似于这里的这个。

在此处输入图像描述

我想也许交叉耦合使电流源共享可用电压。


但是我做了一个模拟,因为分析没有表明这是可能的..

空载时,(-)输出为虚地,(+)输出等于输入电压,不是很刺激。

对于 1000 ohm 负载,差分电压是输入电压的 90%(意味着大约 100 ohm 输出阻抗),但 (-) 输出跟随输入大约 +4%。

在 100 欧姆负载下,波形如下所示:

  • 绿色:输入电压

  • 紫色:输出+

  • 红色:输出 -

  • 黄色:差分输出电压

在此处输入图像描述

如果它直接给线圈供电,我有点不明白这个功能的用处。

编辑:

正如 Alfred 所指出的,电路应该具有相对于公共端的高输出阻抗,并且正如我所说,差分输出阻抗低并且与双绞线匹配。因此,它将是一个合适的驱动器,用于为双绞线提供平衡输出,并连接到可能与发射器具有不同(多达几伏)地电位的接收器。很不错。

这是通过将 1VAC 信号施加到 100 欧姆的分离负载电阻的中心并从 0.1Hz 扫描到 10MHz 来测量的共模阻抗图。

在此处输入图像描述

如您所见,低频为 10K,在 2.2kHz 左右交叉并在高频下降至 150 欧姆左右。非常适合地之间存在电源频率电压的情况,对于较高频率来说不是很好。

查看您链接的示意图,显然这种运算放大器配置用于驱动作为激光投影仪标准 ILDA 接口一部分的输出(正如您所暗示的)。

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

因此,首要任务是从单个信号创建差分信号。

差分信号通常用于在易受噪声影响的环境中传递模拟信号,就像激光表演一样。任何噪声都会大致相等地影响信号的正副本和负副本,并且当接收器通过从另一个中减去一个来恢复信号时,噪声会被减去。

电阻器 R45 和 R52 为运算放大器提供一些保护,以防输出短路,并可能与电缆匹配一些阻抗,尽管我不确定在此应用中是否需要(不知道所涉及的频率)。

但是 R48 和 R49 以及它们提供给“相反”放大器的明显反馈呢?认为他们可能会对 R45 和 R52 引入的衰减进行补偿,这在接收器输入阻抗不平衡时很有用。