РадиоЛоцман - Все об электронике

Суперсбалансированная схема сохраняет CMRR при регулировке усиления

Texas Instruments NE5532

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2020

EDN

Суперсбалансированная1) схема будет знакома всем, кто занимается передачей сигналов по симметричным линиям [1,2]; это дифференциальный усилитель, который представляет идентичные входные сопротивления для обеих ветвей симметричной линии. Симметричное подключение нагрузки необходимо, например, для систем коммутации, используемых в некоторых микшерных пультах для обеспечения балансировки сигнала и поддержания высокого коэффициента подавления синфазных сигналов (CMRR).

Вебинар «Новинки и решения Traco для промышленных и отраслевых приложений» (28.10.2021)

U1 и U2 были реализованы на сдвоенном операционном усилителе NE5532, однако эта схема хорошо работает практически с любыми аналогичными микросхемами.
Рисунок 1. U1 и U2 были реализованы на сдвоенном операционном усилителе NE5532,
однако эта схема хорошо работает практически с любыми аналогичными
микросхемами.

Архитектура суперсбалансированной схемы показана на Рисунке 1, где всегда предполагается, что Z1 = Z5, Z2 = Z6 и Z3 = Z4. U1 – это знакомый дифференциальный усилитель, в то время как U2 используется для управления нижней частью Z6 сигналом, равным, но противоположным выходному сигналу, так что на обоих входах U1 создается виртуальная земля, а входной импеданс равен Z1 и Z5 для обеих сбалансированных ветвей. Коэффициент усиления напряжения устанавливается в соответствии с соотношением

обычным для дифференциального усилителя образом.

Однако, если нам нужно, чтобы усиление было регулируемым, возникают трудности из-за того, что оба плеча должны изменяться одновременно и одинаково, поскольку даже небольшое различие между ними приведет к быстрому ухудшению CMRR. Решение этой проблемы показано на Рисунке 2.

Это решение позволяет регулировать усиление.
Рисунок 2. Это решение позволяет регулировать усиление.

Здесь Z2 и Z6 были разбиты на две равные части, образованные резисторами R2-R3 и R6-R7, соответственно, и добавлена резистивная перемычка R4, соединяющая общие точки пар резисторов. В центре R4 существует виртуальная земля, что означает, что коэффициент обратной связи U1 можно регулировать, но без нарушения симметрии цепи. Поэтому CMRR здесь не ухудшается, и можно использовать обычный переменный резистор (в качестве R1-R9, как и в любом дифференциальном усилителе, по прежнему должны использоваться резисторы с малыми допусками).

При условии, что всегда R1 = R5, R2 = R3 = R6 = R7 и R8 = R9, дифференциальное усиление напряжения равно

Показанные на схеме значения номиналов компонентов были выбраны, чтобы получить полезный диапазон регулировки от –4 дБ до +6 дБ, но, конечно, их можно изменить в соответствии с требованиями приложения.

График на Рисунке 3 демонстрирует результаты измерений CMRR при использовании сдвоенного операционного усилителя NE5532 и неподобранных резисторов с допусками 1%. Эта характеристика не менялась при всех значениях установленного усиления. Такая адаптация суперсбалансированной схемы позволила автору включить регулировку усиления в микшерный пульт, где уже не было места для еще одного операционного усилителя.

На этом графике представлены результаты измерений CMRR при использовании сдвоенного операционного усилителя и неподобранных резисторов с допусками 1%.
Рисунок 3. На этом графике представлены результаты измерений CMRR при
использовании сдвоенного операционного усилителя и неподобранных
резисторов с допусками 1%.

Ссылки

  1. Small Signal Audio Design, Self. D. (2010), Focal Press, ISBN 978-0240521770
  2. Handbook For Sound Engineers: The New Audio Cyclopedia, Ballou. G (ed), (1987) Howard Sams, ISBN 0-672-21983-2

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments NE5532

1) В английском оригинале используется название «superbal» (super balanced). Это версия усилителя со сбалансированными (симметричными) входами, описанная Тедом Флетчером (Ted Fletcher) и названная так Дугласом Селфом (Douglas Self) – Ред.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Variable gain superbal circuit preserves CMRR

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

32 предложений от 21 поставщиков
Сдвоенный малошумящий операционный усилитель, GBW=10Mhz, ±22В, 0.+70°C
ЗУМ-СМД
Россия
NE5532DR
Texas Instruments
13 ₽
NE5532DR
Texas Instruments
от 15 ₽
AliExpress
Весь мир
Чип микросхемы MC34063API MC34119P NE5532P NE555P NJM4558D OP07CP SN75176BP TDA2822M TLC555CP UA741CP LM358P LM358N DIP8 DIP-8, 10 шт.
21 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
NE5532D
766 ₽
Запись вебинара «Микросхемы для защиты цепей питания: ограничители всплесков напряжения и тока, контроллеры горячей замены, идеальные диоды»
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Уважаемые редакторы. Уберите со схемы точку с пересечения проводников от резистора R4 к R2 и R3 и выхода операционника. Так как сейчас получается что резистор R3 закорочен. К сожалению и в английской версии та же ошибка.
  • Бльшое спасибо! В течение суток исправим.