РадиоЛоцман - Все об электронике

Суперсбалансированная схема сохраняет CMRR при регулировке усиления

Texas Instruments NE5532

Merlin Blencowe

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).

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

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

NE5532 Купить ЦенаКупить NE5532 на РадиоЛоцман.Цены — от 10,08 до 688
29 предложений от 17 поставщиков
Малошумящий прецизионный операционный усилитель 2 канальный
Стандарт СИЗ
Россия
NE5532P
Texas Instruments
10 ₽
Элитан
Россия
NE5532D
Texas Instruments
10 ₽
Триом
Россия
NE5532DR
Texas Instruments
18 ₽
Десси
Россия
Микросхема NE5532D
25 ₽
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.