非平衡转平衡讯号的探讨

wensan

要把非平衡讯号转换成平衡讯号，
最简单的方式就是使用反相放大电路。
就像下面这个电路，
用一个电压随耦器产生同相讯号，
用一个增益为一的反相放大器产生反相讯号，
而同相与反相讯号便构成平衡讯号。


问题是同相放大器与反相放大器的特性并不一致，
这种做法到底理想不理想？
用PSPICE模拟如下：

仿真结果显示同相与反相讯号就算振幅大小一样，
但相位延迟却不一样！

如果把反相放大电路的输入接在同相放大器的输出上，
可想而知，
同相与反相讯号的相位延迟必然相差更大！
电路及仿真结果如下：



这个电路看起来很眼熟，
如果把这个电路的电压增益改大，
不就成了由典型的仪表放大器变化而成的非平衡转平衡讯号的电路了吗！

这个电路可以看成是同相放大器与反相放大器交迭在一起。
对同相放大器而言，
它的「地」是反相放大器的那颗OP反相输入端的「虚接地」。
对反相放大器而言，
它的「输入讯号」是同相放大器的那颗OP输入端「虚短路」而近似于同相放大器的输入讯号。
因此这个电路中，
同相放大器的「地」并不是真正的0电位，
因为OP的两个输入端会有微小的讯号存在。
而反相放大器的「输入讯号」并不等于同相放大器的输入讯号，
而是从同相放大器的输出取出，
近似于同相放大器的输入讯号而已。
因此必须同相放大器先有输出，
反相放大器的「输入讯号」才会产生。
所以反相讯号必然比同相讯号落后许多！
下面PSPICE的模拟也证实如此。


如果改成同相放大器与反相放大器各自独立的电路，
同相与反相讯号的相位延迟反而较小。
电路与仿真结果如下：



就我所知，
真正对称平衡的电路如下：

DRV134这颗非平衡转平衡讯号IC内部电路，
前半部采用同相放大器与反相放大器，
后半部则采用这种电路架构来增进平衡讯号的对称性！

但这个电路会有输出端的绝对直流偏移的问题！
而且当输出端的绝对直流偏移时，
同相放大器与反相放大器的OP工作点会不同，
造成两个OP的特性不一致，
也会影响平衡讯号的对称性。
模拟结果如下：


为了解决输出端的绝对直流偏移的问题，
电路中必须串上电容，
让输出端的直流成分可以百分之百回授，
减少输出端的绝对直流偏移。
电路与仿真结果如下：

wzy728

看的懂又简单易行,有兴趣的朋友可以尝试一番谈谈体会........

DANIELYANG

为何看不到图？

沧海一粟

如果下级输入有非平衡输入我会选择废除该电路，何必绕这么个大圈呢。
当然如果是真正的平衡输出又另当别论。

hengkong

对于没有平衡输出的讯源而又需要长距离传输的场合，这电路就很有必要。
顶！！！！！！[em11]

ghost

[em11][em11][em11]

hengkong

以下是引用ghost在2004-10-15 21:41:00的发言：
<img src="attachments/dvbbs/2004101521405878660.gif" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2004101521405878660.gif\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />[em11][em11][em11]

这种电路反相信号有多少的延时量最为要紧。

lijingwei

一楼的最后一个图，用其他的单运放或一个双运放也可以了？

wensan

使用相同的运算放大器，
但接成同相放大电路的相位延迟却比接成反相放大电路小，
这是由于接成同相放大电路时，
回授讯号较大、较快所致。
如果在不改变增益的情况下，
调整同相放大电路的回授电路，
就可以让同相放大电路的相位延迟跟反相放大电路一致。
增益为1时的电路与仿真结果如下：



增益为2时的电路与仿真结果如下：



模拟的结果显示同相与反相输出几乎完全重迭，
完全没有相位延迟上的差异。
但要达到这么完美的效果，
前提是两个运算放大器的特性完全一致才行！
而现实世界里，
只能设法将找到两个运算放大器的特性匹配到某种程度而已，
理想上完全一致是不存在的！
因此如果能让同相与反相输出交互影响，
使得「你的泥中有我，我的泥中有你」，
这样即使两个运算放大器的特性并不完全一致，
但平均之后，
讯号的对称性可以大幅提升！

蓝子风

我记得过去有贴过一个调音台上的非平衡转平衡的DRV电路

和WENSAN贴的有一定的差别，不过大体上很像

如果可以的话，应该参考一下那个电路，那个电路的平衡性会更好一些。

wensan

以下是引用蓝子风在2004-10-16 11:55:00的发言：
我记得过去有贴过一个调音台上的非平衡转平衡的DRV电路

和WENSAN贴的有一定的差别，不过大体上很像

如果可以的话，应该参考一下那个电路，那个电路的平衡性会更好一些。

DRV134???

以下是引用wensan在2004-10-14 15:27:00的发言：
DRV134这颗非平衡转平衡讯号IC内部电路，
前半部采用同相放大器与反相放大器，
后半部则采用这种电路架构来增进平衡讯号的对称性！

locky_z

差分电路i也可以做转换，不是更简单吗？

有两种差分电路，
1。都是同极性的差分电路（就是一半的差分)
2。NPN和PNP发射极接在一起异型差分电路(串联差分）

ghost

如此搅尽脑汁地设计绝对对称的分相器，那么从分相器到耳朵这段呢？能保证从增益到相位可以绝对一致吗？即便一致，又有谁能说它一定会“好听”呢？

hengkong

以下是引用ghost在2004-10-16 22:07:00的发言：
如此搅尽脑汁地设计绝对对称的分相器，那么从分相器到耳朵这段呢？能保证从增益到相位可以绝对一致吗？即便一致，又有谁能说它一定会“好听”呢？

不吃肉不会说肉不好吃吧！

小鬼头

挺有启发性。

就运放来说，他最基本的结构是差分放大，从正输入到电压放大级，与负输入端到电压放大级，信号所经路径是不同的，一个按共射极放大，一个按射随器再接共基极放大。

wensan

以下是引用locky_z在2004-10-16 13:11:00的发言：
差分电路i也可以做转换，不是更简单吗？

有两种差分电路，
1。都是同极性的差分电路（就是一半的差分)
2。NPN和PNP发射极接在一起异型差分电路(串联差分）

基本的差动电路当然可以当成非平衡转平衡讯号的分相电路，
但若不加回授，由于BJT射集接面的非线性，或FET的平方率效应，
会导致失真较大。

若要加上回授，差动电路的增益必须够高，形成PASS的Aleph-P或Aleph-X的电路架构。

Aleph-X相当于下方的电路，但两个放大器共享差动输入级。

上面这个电路若不共享差动输入级，其实是跟下面这个电路是等效的。

下面的证明中有提到这一点。

小鬼头

[em09]

wensan

初中程度的代数，惭愧的很！

小鬼头

二元二次方程的解法等稍复杂的，我都记不起来了，只记得象二元一次方程以下的。。。

要达到兄台这样的详细过程分析，一定要熟悉和摸透运放的原理。。。

蓝子风

以下是引用wensan在2004-10-16 12:24:00的发言：

DRV134???

呵呵，不是DRV134是一个调音台的输出，很古老的调音台电路，说明这个问题很早就被重视了。