¿Alguien puede explicarme este circuito conductor equilibrado?

Question

Estoy buscando generar una señal diferencial para controlar los galvos de un proyector láser, y según tengo entendido tiene que ser de +5V/-5V (10Vpp). He encontrado este circuito para un arpa láser, pero estoy confundido sobre lo que hace este diseño específico de doble amplificador. Parece que es un par de amplificadores inversores y no inversores con una ganancia de 1, pero se alimentan el uno al otro. Aquí hay una imagen:

El original se puede encontrar aquí .

Tengo curiosidad por saber si alguien puede decirme cómo se llama o cómo funciona, porque he mirado muchos "circuitos de ejemplo" y no he encontrado nada que se le parezca.

Answer 1

Mirando el op-amp superior e ignorando el \$100 \Omega\$ resistencias, escribir por inspección:

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

Para el op-amp más bajo, escribe

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

Así,

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

Así, este circuito convierte una señal de entrada de un solo extremo, \$v_{OUTX}\$ a una señal de salida balanceada; es un "transformador" activo 1:1.

Una "característica" interesante de este circuito es que, mientras la tensión de salida diferencial, \$v_{OD} = (v_{X+} - v_{X-}) = v_{OUTX}\$ está bien definido, el de un solo extremo tensiones \$v_{X+}\$ y \$v_{X-}\$ no son .

Por ejemplo, sustituyendo la segunda ecuación en la primera se obtiene

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

y de manera similar

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

Así que, de hecho, la tensión de salida en modo común la tensión de salida

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

no se determina sin una ecuación adicional (restricción del circuito).

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Actualización: Yo conozca He visto y analizado este tipo de circuito antes, pero todavía no he encontrado mis notas sobre él.

Sin embargo, encontré este artículo en el sitio de Elliot Sound Products para un " Controlador de línea equilibrado con salida flotante " que parece ser esencialmente el mismo circuito, excepto que con una entrada balanceada en lugar de una entrada de un solo extremo.

El amplificador completo, tal como está dimensionado aquí, tiene una ganancia de 1. La misma cantidad de voltaje a través de los terminales de entrada aparece a través de los terminales de salida. Esto sigue siendo cierto si cualquier terminal de salida se alimenta con cualquier voltaje - como las salidas acopladas al transformador hacen (siempre que ambas tensiones de salida se mantengan dentro de la zona de tensión de alimentación, por supuesto).

Answer 2

Al principio pensé que el circuito era una bomba de corriente diferencial de Howland.

Similar a este aquí .

Pensé que tal vez el acoplamiento cruzado hace que las fuentes de corriente compartan la tensión disponible.

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Pero hice una simulación ya que el análisis no indicaba que fuera posible..

Sin carga, la salida (-) es una tierra virtual y la salida (+) es igual a la tensión de entrada, lo que no es muy emocionante.

Con una carga de 1000 ohmios, la tensión diferencial es el 90% de la tensión de entrada (lo que implica una impedancia de salida de unos 100 ohmios), pero la salida (-) sigue a la entrada en un +4% aproximadamente.

Con una carga de 100 ohmios, las formas de onda tienen este aspecto:

• Verde: tensión de entrada

• Púrpura: salida +

• Rojo: salida -

• Amarillo: tensión de salida diferencial

No consigo entender la utilidad de esta funcionalidad si se trata de alimentar bobinas directamente.

Editar:

Como ha señalado Alfred, el circuito debería tener una alta impedancia de salida respecto al común, y como he dicho, la impedancia de salida diferencial es baja y está adaptada a un par trenzado. Así que sería un controlador adecuado para una salida balanceada que alimenta un par trenzado, que va a un receptor que podría tener un potencial de tierra diferente (por tanto como unos pocos voltios) del transmisor. Muy bonito.

Aquí hay un gráfico de la impedancia de modo común medida aplicando una señal de 1VAC al centro de una resistencia de carga dividida de 100 ohmios, y barriendo de 0,1Hz a 10MHz.

Como puedes ver, es de 10K para las frecuencias bajas, cruzando alrededor de 2,2kHz y bajando a 150 ohmios más o menos en las frecuencias altas. Perfecto para situaciones en las que hay voltaje de frecuencia de red entre las tierras, no tan bueno para las frecuencias más altas.

Answer 3

La forma más fácil debería ser preguntarme directamente a través de mi página web laserharp ;) Soy el diseñador de este esquema. Es una etapa de salida con un driver de salida balanceado/no balanceado. si no se usa como balanceada, hay que conectar la salida negativa a tierra para obtener la señal completa no balanceada. Está explicado en el manual de usuario del arpa láser. "Cableado ILDA"

Answer 4

Mirando el esquema que has enlazado, evidentemente esta configuración de amplificadores operacionales se utiliza para controlar las salidas que forman parte de la interfaz ILDA estándar de los proyectores láser (como has aludido).

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

Así que la tarea principal es crear una señal diferencial a partir de una única señal.

Una señal diferencial suele utilizarse para entregar una señal analógica en un entorno susceptible de ruido, como pueden ser los espectáculos láser. Cualquier ruido afectará a la copia positiva y negativa de la señal aproximadamente por igual, y cuando el receptor recupera la señal restando una de la otra, el ruido se sustrae.

Las resistencias R45 y R52 crean cierta protección para los amplificadores operacionales en caso de que las salidas se pongan en cortocircuito, y posiblemente alguna adaptación de la impedancia al cable, aunque no estoy seguro de la necesidad de eso en esta aplicación (no conozco las frecuencias implicadas).

¿Pero qué pasa con R48 y R49, y la aparente retroalimentación que proporcionan al amplificador "opuesto"? I piense en podrían implementar la compensación de la atenuación introducida por R45 y R52, útil si las impedancias de entrada del receptor no están equilibradas.