Alguém pode me explicar esse circuito balanceado de driver?

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Estou procurando gerar um sinal diferencial para controlar os galvos de um projetor a laser e, pelo que entendi, ele precisa ser + 5V / -5V (10Vpp). Eu encontrei esse circuito para uma harpa a laser, mas estou confuso sobre o que esse projeto específico de dual-opamp faz. Parece que é um par de amplificadores inversores e não inversores com ganho de 1, mas eles estão sendo alimentados um ao outro. Aqui está uma foto:

insira a descrição da imagem aqui

O original pode ser encontrado aqui .

Estou curioso para saber se alguém poderia me dizer como é chamado ou como funciona, porque observei muitos "exemplos de circuitos" e não consegui encontrar nada parecido.

operational-amplifier circuit-analysis differential

— Dave Van den Eynde
fonte

Veja a atualização da minha resposta para um link, com análise, para essencialmente o mesmo circuito.

— Alfred Centauri

Estou encontrando muito mais informações no Google quando procuro 'driver equilibrado'.

— Dave Van den Eynde

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Necro comentário, aqui, esta é uma implementação discreta dos internos documentados de um Ti DRV134. É improvável que seja equilibrado, a menos que seja aparado como o circuito integrado. Criei este componente com 1% de componentes e a saída é -3 +5, mas pelo menos precisamente fora de fase.

— mianos

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A maneira mais fácil deve ser me perguntar diretamente através do meu site laserharp;) eu sou o designer deste esquema. É um estágio de saída com um driver de saída balanceado / não balanceado. se não for usado como balanceado, você deve conectar a saída negativa ao terra para obter um sinal desequilibrado total. É explicado no manual do usuário da harpa a laser. "Cablagem ILDA"

— Franck
fonte

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Observando o amplificador operacional mais alto e ignorando os resistores de $100 \Omega$ , escreva por inspeção:

v_{X +} = v_{O você T X} + v_{X -}

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

Para o amplificador operacional mais baixo, escreva

v_{X -} = v_{X +} - v_{O você T X}

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

Portanto,

v_{X +} - v_{X -} = v_{O você T X}

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

Portanto, esse circuito converte um sinal de entrada de extremidade única, $v_{OUTX}$ em um sinal de saída balanceado; é um 'transformador' ativo 1: 1.

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

Por exemplo, a substituição da 2ª equação pela 1ª gera

v_{X +} = v_{X +}

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

e da mesma forma

v_{X -} = v_{X -}

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

Então, de fato, a tensão de saída em modo comum

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

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

não é determinado sem uma equação adicional (restrição de circuito).

Atualização: Eu sei que já vi e analisei esse tipo de circuito antes, mas ainda não encontrei minhas anotações.

No entanto, encontrei este artigo no site da Elliot Sound Products para um " Driver de linha balanceada com saída flutuante " que parece ser essencialmente o mesmo circuito, exceto com uma entrada balanceada em vez da entrada de extremidade única.

insira a descrição da imagem aqui

O amplificador inteiro, como é dimensionado aqui, tem um ganho de 1. A mesma quantidade de tensão nos terminais de entrada aparece nos terminais de saída. Isso permanece verdadeiro se qualquer terminal de saída for fornecido com qualquer saída acoplada a transformador do tipo tensão (desde que ambas as tensões de saída permaneçam dentro da área de tensão de alimentação, é claro).

— Alfred Centauri
fonte

Ocorreu-me ontem à noite, enquanto eu pensava nisso, que toda a idéia de ter o mesmo sinal em buffer novamente parecia ridícula (a entrada vem de outro opamp que converte 0..2048mV em -10 .. + 10V), mas então me ocorreu: As duas saídas precisam estar em perfeito equilíbrio e fase, e ter um opamp em um sinal, mas não no outro, acarretaria um atraso (pequeno) no sinal. Para aplicações de áudio, isso seria mais crítico do que para posicionar um espelho a laser, mas ainda assim. Se o designer se insinua lá, faz sentido.

— Dave Van den Eynde

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Este circuito tem duas características interessantes. O mais importante é a saída diferencial "flutuante" (dentro dos limites). O segundo é a impedância de saída 100R. Duvido que isso seja importante para os espelhos a laser, mas espero que esse seja um circuito de saída padrão em áudio profissional.

— Spehro Pefhany

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A fonte original é o AFAIK, o analisador de áudio HP 8903. É um dos "circuitos principais" os engenheiros da HP publicados sobre na HP Journal (agosto 1980 ", Flutuar uma saída Fonte, por George D. Pontis).

— dom0

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No começo, pensei que o circuito fosse uma bomba diferencial de corrente de Howland.

Semelhante a este aqui .

insira a descrição da imagem aqui

Eu pensei que talvez o acoplamento cruzado faça com que as fontes de corrente compartilhem a tensão disponível.

Mas fiz uma simulação, pois a análise não indicava que era possível ..

Sem carga, a saída (-) é um aterramento virtual e a saída (+) é igual à tensão de entrada, o que não é muito empolgante.

Com uma carga de 1000 ohm, a tensão diferencial é 90% da tensão de entrada (implicando uma impedância de saída de 100 ohm), mas a saída (-) segue a entrada em cerca de + 4%.

Com uma carga de 100 ohm, as formas de onda são assim:

Verde: tensão de entrada
Roxo: saída +
Vermelho: saída -
Amarelo: tensão diferencial de saída

insira a descrição da imagem aqui

Estou um pouco perplexo para entender a utilidade dessa funcionalidade se estiver alimentando bobinas diretamente.

Editar:

Como Alfred apontou, o circuito deve ter uma alta impedância de saída em relação ao comum e, como eu disse, a impedância de saída diferencial é baixa e corresponde a um par trançado. Portanto, seria um driver adequado para uma saída balanceada, alimentando um par trançado, indo para o receptor que pudesse ter um potencial de terra diferente (até alguns volts) do transmissor. Muito agradável.

Aqui está um gráfico da impedância do modo comum medido aplicando um sinal de 1VAC ao centro de uma resistência à carga dividida de 100 ohms e varrendo de 0,1Hz a 10MHz.

insira a descrição da imagem aqui

Como você pode ver, são 10K para frequências baixas, atravessando em torno de 2,2kHz e caindo para 150 ohms ou mais em altas frequências. Perfeito para situações em que existe tensão de frequência da rede elétrica entre os aterramentos, não tão boa para frequências mais altas.

— Spehro Pefhany
fonte

Parece-me que as saídas invertidas realimentam as entradas positivas, como em um "verdadeiro amplificador operacional diferencial", em que a saída negativa é alimentada pela entrada positiva e a saída positiva é alimentada pela entrada negativa, mas implementada com duas operações de extremidade única amplificadores.

— 21414 Scott Seidman

@ScottSeidman Não é muito diferencial. Veja simulação.

— Spehro Pefhany

Somente a tensão diferencial de saída está bem definida para este circuito, as tensões de saída de extremidade simples não estão isentas de restrições adicionais.

— Alfred Centauri

Portanto, você esperaria que as saídas tivessem uma alta impedância de modo comum em relação à terra. Presumivelmente, esperamos ver cargas balanceadas em uma comum que possa diferir na tensão da tensão no solo. Isso faz sentido se a saída for alimentada em um circuito amplificador separado.

— Spehro Pefhany

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Estou gostando da explicação pós-edição.

— gwideman

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Observando o esquema que você vinculou, evidentemente essa configuração de amplificador operacional é usada para direcionar saídas que fazem parte da interface ILDA padrão para projetores a laser (como você mencionou).

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

Portanto, a tarefa principal é criar um sinal diferencial a partir de um único sinal.

Um sinal diferencial é geralmente usado para fornecer um sinal analógico em um ambiente suscetível a ruídos, como mostra o laser. Qualquer ruído afetará a cópia positiva e negativa do sinal aproximadamente da mesma forma e, quando o receptor recupera o sinal subtraindo um do outro, o ruído é subtraído.

Os resistores R45 e R52 criam alguma proteção para os amplificadores operacionais, no caso de as saídas serem curtas, e possivelmente alguma impedância correspondente ao cabo, embora não tenha certeza da necessidade disso nesta aplicação (não conheço as freqs envolvidas).

Mas e os R48 e R49, e o aparente feedback que eles fornecem ao amplificador "oposto"? Eu acho que eles podem implementar compensação para a atenuação introduzida por R45 e R52, útil se as impedâncias de entrada do receptor não forem balanceadas.

— gwideman
fonte

Eu sei disso, já que estou tentando realizar a mesma coisa. Eu só queria entender o que esse diagrama está fazendo para entender como construir o meu próprio.

— Dave Van den Eynde