Czy ktoś może mi wyjaśnić ten zrównoważony obwód sterownika?

9

Chcę wygenerować sygnał różnicowy do sterowania galwami projektora laserowego i, jak rozumiem, musi on wynosić + 5 V / -5 V (10 Vpp). Znalazłem ten obwód dla harfy laserowej, ale nie jestem pewien, co robi ten konkretny projekt podwójnego opampa. Wygląda na to, że jest to para wzmacniaczy odwracających i nieodwracających o wzmocnieniu 1, ale są one wzajemnie zasilane. Oto zdjęcie:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Oryginał można znaleźć tutaj .

Jestem ciekawy, czy ktoś mógłby mi powiedzieć, jak się nazywa lub jak to działa, ponieważ patrzyłem na wiele „przykładowych obwodów” i nie mogłem znaleźć niczego, co by to przypominało.

operational-amplifier circuit-analysis differential

— Dave Van den Eynde
źródło

Zobacz aktualizację mojej odpowiedzi na link, z analizą, zasadniczo do tego samego obwodu.

— Alfred Centauri

Znajduję o wiele więcej informacji w Google, kiedy szukam „zrównoważonego sterownika”.

— Dave Van den Eynde

1

Komentarz Necro, tutaj, jest to dyskretna implementacja udokumentowanych wewnętrznych elementów Ti DRV134. Jest mało prawdopodobne, aby był wyważony, chyba że zostanie przycięty tak jak obwód scalony. Zrobiłem to z 1% komponentami, a moc wyjściowa wynosi -3 +5, ale przynajmniej dokładnie poza fazą.

— mianos

2

Najłatwiej jest zapytać mnie bezpośrednio przez moją stronę laserharp;) Jestem projektantem tego schematu. Jest to stopień wyjściowy ze zbalansowanym / niezbalansowanym sterownikiem wyjściowym. jeśli nie jest używany jako zbalansowany, musisz podłączyć wyjście ujemne do ziemi, aby uzyskać pełny sygnał niezrównoważony. Wyjaśniono to w instrukcji obsługi harfy laserowej. „Okablowanie ILDA”

— franck
źródło

3

Patrząc na najwyższy wzmacniacz operacyjny i ignorując $100 \Omega$ rezystory, napisz przez inspekcję:

v_{X +} = v_{O U T. X} + v_{X -}

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

Dla najniższego wzmacniacza operacyjnego napisz

v_{X -} = v_{X +} - v_{O U T. X}

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

A zatem,

v_{X +} - v_{X -} = v_{O U T. X}

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

Tak więc ten obwód przekształca sygnał wejściowy z jednym końcem, $v_{OUTX}$ do zbalansowanego sygnału wyjściowego; jest to aktywny „transformator” 1: 1.

Ciekawą „cechą” tego obwodu jest to, że podczas gdy różnicowe napięcie wyjściowe, $v_{OD} = (v_{X+} - v_{X-}) = v_{OUTX}$ Jest dobrze zdefiniowany, wyodrębniony końce napięcia $v_{X+}$ i $v_{X-}$ nie są .

Na przykład podstawienie drugiego równania na pierwsze daje

v_{X +} = v_{X +}

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

i podobnie

v_{X -} = v_{X -}

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

Tak więc w rzeczywistości napięcie wyjściowe w trybie wspólnym napięcie wyjściowe

v_{O do M.} = \frac{v_{X +} + v_{X -}}{2)} = ?

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

nie jest określane bez dodatkowego równania (ograniczenie obwodu).

Aktualizacja: Wiem , że widziałem i analizowałem ten typ obwodu wcześniej, ale jeszcze nie znalazłem na nim swoich notatek.

Znalazłem jednak ten artykuł na stronie Elliot Sound Products dla „ Balanced Line Driver with Floating Output ”, który wydaje się być zasadniczo tym samym obwodem, z wyjątkiem wejścia zbalansowanego, a nie wejściowego single-ended.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Cały wzmacniacz, tak jak jest tutaj zwymiarowany, ma wzmocnienie 1. Ta sama ilość napięcia na zaciskach wejściowych pojawia się na zaciskach wyjściowych. Jest to prawdą, jeśli jakikolwiek zacisk wyjściowy jest zasilany jakimkolwiek napięciem, podobnie jak transformatorowe wyjścia wyjściowe (pod warunkiem, że oba napięcia wyjściowe pozostają oczywiście w obszarze napięcia zasilającego).

— Alfred Centauri
źródło

Przyszło mi do głowy zeszłej nocy, gdy zastanawiałem się nad tym, że cały pomysł ponownego buforowania tego samego sygnału brzmiał śmiesznie (wejście pochodzi z innego opampa, który zamienia 0..2048mV na -10 .. + 10V), ale potem uderzyło mnie: dwa wyjścia muszą być w idealnej równowadze i fazie, a posiadanie opamp na jednym sygnale, ale nie na drugim, spowodowałoby (małe) opóźnienie sygnału. W przypadku aplikacji audio byłoby to bardziej krytyczne niż ustawienie lustra laserowego, ale nadal. Jeśli projektant tam zainspirował, ma to sens.

— Dave Van den Eynde

1

Ten obwód ma dwie interesujące cechy. Najważniejsza jest „zmienna” (w granicach) różnica mocy wyjściowej. Drugi to impedancja wyjściowa 100R. Wątpię, czy jedno z nich ma znaczenie dla luster laserowych, ale spodziewam się, że może to być standardowy obwód wyjściowy w profesjonalnym audio.

— Spehro Pefhany

1

Pierwotnym źródłem jest AFAIK analizator audio HP 8903. Jest to jeden z „kluczowych obwodów”, o którym inżynierowie HP opublikowali w HP Journal (sierpień 1980, „Floating a Source Output”, George D. Pontis).

— dom0

1

Na początku myślałem, że obwód jest różnicową pompą prądu Howlanda.

Podobne do tego tutaj .

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Pomyślałem, że może dzięki sprzężeniu krzyżowemu źródła prądu dzielą dostępne napięcie.

Ale wykonałem symulację, ponieważ analiza nie wykazała, że jest to możliwe ..

Bez obciążenia wyjście (-) jest wirtualną masą, a wyjście (+) równa się napięciu wejściowemu, co nie jest bardzo ekscytujące.

Przy obciążeniu 1000 omów napięcie różnicowe wynosi 90% napięcia wejściowego (co oznacza impedancję wyjściową około 100 omów), ale wyjście (-) podąża za wejściem o około + 4%.

Przy obciążeniu 100 omów przebiegi wyglądają następująco:

Zielony: napięcie wejściowe
Fioletowy: wyjście +
Czerwony: wyjście -
Żółty: różnicowe napięcie wyjściowe

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Trochę mi brakuje zrozumienia przydatności tej funkcji, jeśli bezpośrednio zasila ona cewki.

Edytować:

Jak zauważył Alfred, obwód powinien mieć wysoką impedancję wyjściową w stosunku do wspólnej, a jak powiedziałem, różnicowa impedancja wyjściowa jest niska i dopasowana do skrętki. Byłby to więc odpowiedni sterownik dla zbalansowanego wyjścia zasilającego skrętkę, przechodzącego do odbiornika, który może mieć inny (nawet kilka woltów) potencjał masy od nadajnika. Bardzo dobrze.

Oto wykres impedancji trybu wspólnego mierzonej przez przyłożenie sygnału 1 VAC do środka rezystancji rozdzielonego obciążenia 100 omów i zamiatanie od 0,1 Hz do 10 MHz.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Jak widać, jest to 10K dla niskich częstotliwości, przekraczających przy około 2,2kHz i spadających do około 150 omów przy wysokich częstotliwościach. Idealny do sytuacji, w których między masami występuje napięcie o częstotliwości sieciowej, ale nie tak świetnie do wyższych częstotliwości.

— Spehro Pefhany
źródło

Wygląda mi na to, że odwrócone sygnały wyjściowe wracają do dodatnich sygnałów wejściowych, jak w „prawdziwym różnicowym wzmacniaczu operacyjnym”, gdzie ujemne wyjście zasila dodatnie wejście, a pozytywne wyjściowe do ujemne, ale realizowane za pomocą dwóch pojedynczych zakończeń ampery.

— Scott Seidman

@ScottSeidman To nie jest bardzo zróżnicowane. Zobacz symulację.

— Spehro Pefhany

Tylko różnicowe napięcie wyjściowe jest dobrze zdefiniowane dla tego obwodu, napięcia wyjściowe jednostronne nie są pozbawione dodatkowych ograniczeń obwodu.

— Alfred Centauri

Można więc oczekiwać, że wyjścia będą miały wysoką impedancję w trybie wspólnym względem masy. Przypuszczalnie oczekuje się, że zobaczą zbilansowane obciążenia do wspólnej, która może różnić się napięciem od napięcia na ziemi. Ma to sens, jeśli wyjście jest podawane do osobnego obwodu wzmacniacza.

— Spehro Pefhany

1

Podoba mi się wyjaśnienie po edycji.

— gwideman

0

Patrząc na schemat, który połączyłeś, najwyraźniej ta konfiguracja wzmacniacza operacyjnego służy do sterowania wyjściami, które są częścią standardowego interfejsu ILDA do projektorów laserowych (jak wspomniałeś).

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

Zatem podstawowym zadaniem jest stworzenie sygnału różnicowego z jednego sygnału.

Sygnał różnicowy jest zwykle używany do dostarczania sygnału analogowego w środowisku podatnym na zakłócenia, jak może być laser. Każdy hałas wpłynie zarówno na pozytywną, jak i negatywną kopię sygnału w przybliżeniu jednakowo, a gdy odbiornik odzyska sygnał, odejmując jeden od drugiego, szum zostanie odjęty.

Rezystory R45 i R52 tworzą pewną ochronę dla wzmacniaczy operacyjnych w przypadku zwarcia wyjść i być może pewną impedancję dopasowaną do kabla, chociaż nie jestem pewien, czy jest to potrzebne w tej aplikacji (nie znam związanych z nimi częstotliwości).

A co z R48 i R49 i pozornym sprzężeniem zwrotnym, jakie dostarczają do „przeciwnego” wzmacniacza? Myślę , że mogą wprowadzić kompensację tłumienia wprowadzoną przez R45 i R52, przydatne, jeśli impedancja wejściowa odbiornika nie jest zrównoważona.

— gwideman
źródło

Wiem o tym, ponieważ staram się osiągnąć to samo. Chciałem tylko zrozumieć, co robi ten schemat, aby zrozumieć, jak zbudować własny.

— Dave Van den Eynde