¿Alguien puede explicarme este circuito de controlador equilibrado?

9

Estoy buscando generar una señal diferencial para controlar los galvos de un proyector láser y, según tengo entendido, debe ser + 5V / -5V (10Vpp). He encontrado este circuito para un arpa láser, pero estoy confundido acerca de lo que hace este diseño específico de doble opamp. Parece que se trata de un par de amplificadores inversores y no inversores con una ganancia de 1, pero se alimentan entre sí. Aquí hay una foto:

ingrese la descripción de la imagen aquí

El original se puede encontrar aquí .

Tengo curiosidad por saber si alguien podría decirme cómo se llama o cómo funciona, porque he observado muchos 'circuitos de ejemplo' y no he podido encontrar nada que se parezca a él.

operational-amplifier circuit-analysis differential

— Dave Van den Eynde
fuente

Vea la actualización de mi respuesta para un enlace, con análisis, esencialmente al mismo circuito.

— Alfred Centauri

Estoy buscando mucha más información en Google cuando busco 'controlador equilibrado'.

— Dave Van den Eynde

1

Comentario de Necro, aquí, esta es una implementación discreta de las partes internas documentadas de un Ti DRV134. Es poco probable que esté equilibrado a menos que esté recortado como el circuito integrado. Creé este con componentes del 1% y la salida es -3 +5, pero al menos con precisión fuera de fase.

— mianos

2

La forma más fácil debería ser preguntarme directamente a través de mi sitio web laserharp;) Soy el diseñador de este esquema. Es una etapa de salida con un controlador de salida balanceado / no balanceado. Si no se utiliza como balanceado, debe conectar la salida negativa al suelo para obtener una señal desequilibrada completa. Se explica en el manual del usuario del arpa láser. "Cableado ILDA"

— franck
fuente

3

Mirando el amplificador operacional superior e ignorando las resistencias de $100 \Omega$ , escriba por inspección:

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

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

Para el amplificador operacional más bajo, escriba

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

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

Así,

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

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

Entonces, este circuito convierte una señal de entrada de un solo extremo, $v_{OUTX}$ en una señal de salida balanceada; Es un 'transformador' 1: 1 activo.

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

Por ejemplo, sustituyendo la 2a ecuación en la 1ra producción

v_{X +} = v_{X +}

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

y de manera similar

v_{X -} = v_{X -}

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

Entonces, de hecho, el voltaje de salida de voltaje de modo común

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

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

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

Actualización: yo Sé que he visto y analizado este tipo de circuito antes, pero aún no he encontrado mis notas al respecto.

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

ingrese la descripción de la imagen aquí

Todo el amplificador, como se dimensiona aquí, tiene una ganancia de 1. La misma cantidad de voltaje en los terminales de entrada aparece en los terminales de salida. Esto sigue siendo cierto si cualquier terminal de salida recibe algún voltaje, como lo hacen las salidas acopladas por transformador (siempre que ambos voltajes de salida permanezcan dentro del área de voltaje de suministro, por supuesto).

— Alfred Centauri
fuente

Se me ocurrió anoche, mientras reflexionaba sobre esto, era que la idea de tener la misma señal amortiguada nuevamente sonaba ridícula (la entrada proviene de otra opamp que convierte 0..2048mV en -10 .. + 10V) pero luego me llamó la atención: las dos salidas deben estar en perfecto equilibrio y fase, y tener un opamp en una señal pero no en la otra generaría un retraso de señal (pequeño). Para aplicaciones de audio, esto sería más crítico que para colocar un espejo láser, pero aún así. Si el diseñador se inspiró allí, tiene sentido.

— Dave Van den Eynde

1

Este circuito tiene dos características interesantes. La más importante es la salida diferencial "flotante" (dentro de los límites). El segundo es la impedancia de salida 100R. Dudo que sea importante para los espejos láser, pero espero que este sea un circuito de salida estándar en audio profesional.

— Spehro Pefhany

1

La fuente original es AFAIK, el analizador de audio HP 8903. Es uno de los "circuitos clave" sobre los que los ingenieros de HP publicaron en el HP Journal (agosto de 1980, "Floating a Source Output, de George D. Pontis).

— dom0

1

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

Similar a este aquí .

ingrese la descripción de la imagen aquí

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

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

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

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

Con una carga de 100 ohmios, las formas de onda se ven así:

Verde: voltaje de entrada
Púrpura: salida +
Rojo: salida -
Amarillo: voltaje de salida diferencial

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estoy un poco perdido para comprender la utilidad de esta funcionalidad si está alimentando bobinas directamente.

Editar:

Como Alfred ha señalado, el circuito debe tener una alta impedancia de salida con respecto a lo común, y como dije, la impedancia de salida diferencial es baja y corresponde a un par trenzado. Por lo tanto, sería un controlador adecuado para una salida balanceada que alimenta un par trenzado, yendo al receptor que podría tener un potencial de tierra diferente (en algunos voltios) del transmisor. Muy agradable.

Aquí hay una gráfica de la impedancia de modo común medida aplicando una señal de 1VCA al centro de una resistencia de carga dividida de 100 ohmios, y barriendo de 0.1Hz a 10MHz.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Como puede ver, son 10K para frecuencias bajas, cruzando a alrededor de 2.2kHz y cayendo a 150 ohmios más o menos a frecuencias altas. Perfecto para situaciones en las que hay tensión de frecuencia de red entre las tierras, no tan bueno para frecuencias más altas.

— Spehro Pefhany
fuente

Me parece que las salidas invertidas realimentan las entradas positivas, como en un "amplificador operacional diferencial verdadero", donde la salida negativa alimenta a la entrada positiva y la salida positiva alimenta a la entrada negativa, pero implementada con dos operaciones de un solo extremo amperios

— Scott Seidman

@ScottSeidman No es muy diferencial. Ver simulación.

— Spehro Pefhany

Solo el voltaje de salida diferencial está bien definido para este circuito, los voltajes de salida de un solo extremo no están exentos de restricciones de circuito adicionales.

— Alfred Centauri

Por lo tanto, es de esperar que las salidas tengan una alta impedancia de modo común con conexión a tierra ... presumiblemente esperando ver cargas equilibradas en un común que puede diferir en voltaje del voltaje en tierra. Esto tiene sentido si la salida se alimenta a un circuito amplificador separado.

— Spehro Pefhany

1

Me gusta la explicación posterior a la edición.

— gwideman

0

Al observar el esquema que vinculó, evidentemente esta configuración de amplificador operacional se utiliza para controlar las salidas que forman parte de la interfaz ILDA estándar para los proyectores láser (como mencionó).

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

Entonces, la tarea principal es crear una señal diferencial a partir de una sola señal.

Una señal diferencial se usa generalmente para entregar una señal analógica en un entorno susceptible al ruido, como podría suceder con 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 resta.

Las resistencias R45 y R52 crean cierta protección para los amplificadores operacionales en caso de que las salidas estén en cortocircuito, y posiblemente alguna impedancia que coincida con el cable, aunque no estoy seguro de la necesidad de eso en esta aplicación (no sé las frecuencias involucradas).

Pero, ¿qué pasa con R48 y R49, y la aparente retroalimentación que proporcionan al amplificador "opuesto"? Yo creo que podría poner en práctica una compensación por la atenuación introducida por R45 y R52, útil si las impedancias de entrada receptor no están equilibrados.

— gwideman
fuente

Sé esto, ya que estoy tratando de lograr lo mismo. Solo quería entender qué está haciendo este diagrama para entender cómo construir mi propio diagrama.

— Dave Van den Eynde