Qualcuno può spiegarmi questo circuito driver bilanciato?

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Sto cercando di generare un segnale differenziale per controllare i galvos di un proiettore laser e, a quanto ho capito, deve essere + 5V / -5V (10Vpp). Ho trovato questo circuito per un'arpa laser, ma sono confuso su ciò che fa questo specifico design a doppio opamp. Sembra che si tratti di una coppia di amplificatori invertenti e non invertenti con un guadagno di 1, ma vengono alimentati l'uno nell'altro. Ecco una foto:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

L'originale può essere trovato qui .

Sono curioso di sapere se qualcuno potrebbe dirmi come si chiama o come funziona, perché ho cercato molti "circuiti di esempio" e non sono riuscito a trovare nulla che gli somigli.

operational-amplifier circuit-analysis differential

— Dave Van den Eynde
fonte

Vedi l'aggiornamento alla mia risposta per un link, con analisi, essenzialmente allo stesso circuito.

— Alfred Centauri,

Sto cercando molte più informazioni su Google quando cerco un "driver bilanciato".

— Dave Van den Eynde,

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Commento Necro, qui, questa è un'implementazione discreta degli interni documentati di un Ti DRV134. È improbabile che sia bilanciato a meno che non sia tagliato come il circuito integrato. Ho inventato questo con componenti dell'1% e l'uscita è -3 +5, ma almeno accuratamente fuori fase.

— mianos,

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Il modo più semplice dovrebbe essere quello di chiedermelo direttamente attraverso il mio sito Web Laserharp;) Sono il progettista di questo schema. È uno stadio di uscita con un driver di uscita bilanciato / sbilanciato. se non utilizzato come bilanciato, è necessario collegare l'uscita negativa a terra per ottenere un segnale sbilanciato completo. È spiegato nel manuale dell'utente dell'arpa laser. "Cablaggio ILDA"

— Franck
fonte

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Osservando l'amplificatore operazionale più in alto e ignorando le resistenze da $100 \Omega$ , scrivere per ispezione:

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

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

Per l'amplificatore operazionale più basso, scrivi

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

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

Così,

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

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

Quindi, questo circuito converte un segnale di ingresso single-ended, $v_{OUTX}$ in un segnale di uscita bilanciato; è un "trasformatore" attivo 1: 1.

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

Ad esempio, sostituendo la seconda equazione nella prima resa

v_{X +} = v_{X +}

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

e similmente

v_{X -} = v_{X -}

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

Quindi, in effetti, la tensione di uscita della tensione di uscita in modalità comune

v_{O C M} = \frac{v_{X +} + v_{X -}}{2} = ?

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

non viene determinato senza un'equazione aggiuntiva (vincolo di circuito).

Aggiornamento: so di aver visto e analizzato questo tipo di circuito prima, ma non ho ancora trovato le mie note su di esso.

Tuttavia, ho trovato questo articolo nel sito di Elliot Sound Products per un " Driver di linea bilanciato con uscita flottante " che sembra essere essenzialmente lo stesso circuito tranne che con un ingresso bilanciato anziché un ingresso single-ended.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

L'intero amplificatore, così come è dimensionato qui, ha un guadagno di 1. La stessa quantità di tensione tra i terminali di ingresso appare attraverso i terminali di uscita. Ciò rimane vero se un terminale di uscita viene alimentato con qualsiasi uscita accoppiata a un trasformatore (a condizione che entrambe le tensioni di uscita rimangano naturalmente nell'area della tensione di alimentazione).

— Alfred Centauri
fonte

Mi è capitato ieri sera, mentre riflettevo su questo, che l'idea di avere lo stesso segnale bufferizzato di nuovo suonasse ridicola (l'ingresso proviene da un altro opamp che converte 0..2048mV in -10 .. + 10V) ma poi mi ha colpito: le due uscite devono essere in perfetto equilibrio e fase, e avere un opamp su un segnale ma non sull'altro comporterebbe un (piccolo) ritardo del segnale. Per le applicazioni audio, questo sarebbe più critico rispetto al posizionamento di uno specchio laser, ma comunque. Se il designer ha preso ispirazione lì, ha senso.

— Dave Van den Eynde,

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Questo circuito ha due caratteristiche interessanti. Il più importante è l'uscita differenziale "flottante" (nei limiti). Il secondo è l'impedenza di uscita 100R. Dubito che sia importante per gli specchi laser, ma mi aspetto che questo potrebbe essere un circuito di uscita standard nell'audio professionale.

— Spehro Pefhany,

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La fonte originale è AFAIK, l'analizzatore audio HP 8903. È uno dei "circuiti chiave" di cui gli ingegneri HP hanno pubblicato sull'HP Journal (agosto 1980, "Floating a Source Output, di George D. Pontis).

— dom0

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All'inizio pensavo che il circuito fosse una pompa differenziale Howland Current.

Simile a questo qui .

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Ho pensato che forse l'accoppiamento incrociato fa sì che le fonti attuali condividano la tensione disponibile.

Ma ho fatto una simulazione poiché l'analisi non ha indicato che era possibile ..

Senza carico, l'uscita (-) è una terra virtuale e l'uscita (+) è uguale alla tensione di ingresso, il che non è molto eccitante.

Con un carico di 1000 ohm, la tensione differenziale è pari al 90% della tensione di ingresso (implicando un'impedenza di uscita di circa 100 ohm) ma l'uscita (-) segue l'ingresso di circa + 4%.

Con un carico di 100 ohm, le forme d'onda si presentano così:

Verde: tensione di ingresso
Viola: uscita +
Rosso: uscita -
Giallo: tensione di uscita differenziale

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Sono in perdita per capire l'utilità di questa funzionalità se si alimentano direttamente le bobine.

Modificare:

Come ha sottolineato Alfred, il circuito dovrebbe avere un'impedenza di uscita elevata rispetto al comune e, come ho detto, l'impedenza di uscita differenziale è bassa e abbinata a una coppia intrecciata. Quindi sarebbe un driver adatto per un'uscita bilanciata che alimenta una coppia attorcigliata, andando al ricevitore che potrebbe avere un potenziale di terra diverso (fino a qualche volt) dal trasmettitore. Molto bella.

Ecco un diagramma dell'impedenza di modo comune misurata applicando un segnale 1VAC al centro di una resistenza di carico divisa di 100 ohm e passando da 0,1Hz a 10MHz.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Come puoi vedere, è di 10 K per le basse frequenze, che si incrociano a circa 2,2 kHz e scendono a circa 150 ohm a frequenze alte. Perfetto per situazioni in cui vi è una tensione di rete tra i terreni, non eccezionale per le frequenze più alte.

— Spehro Pefhany
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Mi sembra che le uscite invertite ritornino agli ingressi positivi, come in un "vero amplificatore operazionale differenziale", dove l'uscita negativa alimenta l'ingresso positivo e l'uscita positiva alimenta l'ingresso negativo, ma implementata con due operazioni single ended ampere.

— Scott Seidman,

@ScottSeidman Non è molto differenziale. Vedi simulazione.

— Spehro Pefhany,

Solo la tensione di uscita differenziale è ben definita per questo circuito, le tensioni di uscita single-ended non sono prive di vincoli di circuito aggiuntivi.

— Alfred Centauri,

Quindi ci si aspetterebbe che le uscite presentino un'elevata impedenza di modo comune rispetto alla terra. Ciò ha senso se l'uscita è alimentata a un circuito amplificatore separato.

— Spehro Pefhany,

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Mi piace la spiegazione post-modifica.

— Gwideman,

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Guardando lo schema che hai collegato, evidentemente questa configurazione dell'amplificatore operazionale viene utilizzata per pilotare le uscite che fanno parte dell'interfaccia ILDA standard con i proiettori laser (come hai accennato).

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

Quindi il compito principale è quello di creare un segnale differenziale da un singolo segnale.

Un segnale differenziale viene solitamente utilizzato per inviare un segnale analogico in un ambiente suscettibile al rumore, come potrebbero benissimo essere i laser show. Qualsiasi rumore influenzerà la copia positiva e negativa del segnale approssimativamente allo stesso modo e quando il ricevitore recupera il segnale sottraendo l'uno dall'altro, il rumore viene sottratto.

I resistori R45 e R52 creano una certa protezione per gli amplificatori operazionali nel caso in cui le uscite siano in cortocircuito e possibilmente un adattamento dell'impedenza al cavo, anche se non sono sicuro della necessità in questa applicazione (non conosco le frequenze interessate).

Ma che dire di R48 e R49 e dell'apparente feedback che forniscono all'amplificatore "opposto"? Mi pare che potrebbero attuare compensazione per l'attenuazione introdotta da R45 e R52, utile se l'impedenza di ingresso del ricevitore non sono bilanciati.

— gwideman
fonte

Lo so, dal momento che sto provando a realizzare la stessa cosa. Volevo solo capire cosa sta facendo questo diagramma per capire come costruirlo.

— Dave Van den Eynde,