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主题:平衡放大器学习笔记

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rjx
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平衡放大器学习笔记  发贴心情 Post By:11/10/2010 2:15:47 AM

     这几天稍空闲些,晚间无事,信手翻阅这几年从论坛摘录帖子的笔记,偶然看到关于平衡放大器的一些内容,其中有不少是何生答烧友问,重温这些内容又有不少体会,现将有关内容加上自己的一些体会整理如下,与各位共享。

      平衡放大器的优越性是大家共识的,很低的失真,较高的输出等等。何生近几年开发的产品大多数都是平衡架构的,其中SA300更是一款优秀的机型,是将菱形电路和平衡电路非常好的结合。何生已将其中的菱形电路和平衡电路的优越性发挥到了炉火纯青的地步。所以仔细研究SA300的电路,必将会有意想不到的收获。

一、平衡电路的基本架构

      1、平衡放大器有多种架构,使用最多的是类似减法器的电路结构,关于减法器的工作原理,几乎所有的教科书上都有阐述。

 

     差动减法器构成的平衡放大器:

     

<!--EndFragment-->
此主题相关图片如下:平衡1.jpg
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        2、平衡放大器中几个关键电阻取值的原则:

       一般令R2/R1=R4/R3

      反馈电阻R2等于正相落地电阻R4.

       3、放大量的计算方法:

       Uo=Uin*((R2+R4)/R1)

       式中Uo为单端输出电压,Uin为一路的输入电压。

       双端输出的电压为2*Uo

 

      二、由SA300简化后得到的电路示意图:

      SA300前级放大器的增益部分是由一级输入缓冲+菱形电路做成,下面的简化电路保持了同样的架构:为了讨论问题的一致性,所有关键电阻也取和SA300同样的值。

 


此主题相关图片如下:平衡总.jpg
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三、放大倍数的讨论:

 

     先看仿真电路仪器的接法:


 


此主题相关图片如下:仪表.jpg
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     图中输入信号发生器是平衡接法,输出电压表也是平衡接法,但要注意的是输入电压的测量是在缓冲级之后,只测一路的电压,主要是和上述公式的要求一致。

 

四、平衡输出放大倍数的验证:

 

 


此主题相关图片如下:双端输出.jpg
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     输入信号为振幅1V的正弦波。信号发生器接成平衡接法,那其双端输入的有效值就是1.41V,单路的有效值就是0.707V

    输出为6V(正弦波的有效值)
    让我们用前面提到的公式验证一下:

Uo=Uin*((R2+R4)/R1)=0.707*((47k+47k)/22K)=0.707*4.27=3.02v

    双端输出时的输出电压=2*Uo=2*3.02=6.04V,和仿真的情况完全一致。

 

    改为单端输出:

 


此主题相关图片如下:单端输出.jpg
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   结果也同样与上述仿真一致。

   如果将输入改为单端,情况会怎么样,请大家自行分析

 

    五、SA300前级的电路图,请你找一下,SA300的那些电阻就是上面用到的?你能将简化图和SA300的电路图对应起来吗?


 


此主题相关图片如下:sa300.gif
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说的不对的,欢迎批评指正,欢迎进一步深入讨论。

[此贴子已经被作者于7/21/2011 11:10:58 PM编辑过]

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  发贴心情 Post By:11/10/2010 2:18:47 AM

莫非R版想搞平衡板?如果是的话就好了。

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  发贴心情 Post By:11/10/2010 2:22:59 AM

单端做得好一样很有味道
[此贴子已经被作者于11/10/2010 2:50:40 AM编辑过]

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wbggrt
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  发贴心情 Post By:11/10/2010 3:33:39 AM

好啊,R版指点迷径


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  发贴心情 Post By:11/10/2010 3:56:12 AM

R版指点迷径

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  发贴心情 Post By:11/10/2010 4:24:24 AM

SA300电路优秀。跟着R版的思路去学习。

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  发贴心情 Post By:11/10/2010 7:49:01 AM

R版对平衡的线路,以单元组合的理论分折,很到位!大家基础明白,其它问题极容易解决。

可能R版为讨论热烈一点,留下伏笔。不要以为,两台放大器正负输入交联,输出级合,就是真平衡放大器。

真正的平衡放大器,还要解决很多问题的。

响应此贴意思,大家一齐研讨。

[此贴子已经被作者于11/10/2010 7:49:54 AM编辑过]

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  发贴心情 Post By:11/10/2010 8:56:04 PM

     B版所言极是,真正要组成一个好的平衡放大器,确实还有很多问题要解决,我也是一知半解,所以提出问题大家讨论,以求共同进步。

     其实减法器很多教科书里又称为比例放大器。其中R2是反馈电阻,电路呈现电压并联负反馈方式。

     请看下图:


图片点击可在新窗口打开查看此主题相关图片如下:差动比例.jpg
图片点击可在新窗口打开查看

 

差动比例放大器要求R1=R3,R2=R4.

 

      为什么必须加入正相落地电阻R4,且必须要求R4=R2?这是因为运放的正、负输入端其实就是运放内部输入级的差分对管的两个基极,为使电路平衡,这两个基极的对地电阻必须一致,否则就会出现一个附加的偏压,使输出端出现较高的直流偏移。

 

设R1=R3=22K,R2=R4=47K,输入为对称的振幅为+-1v的正弦波。其有效值为+-0.707V.

电路的放大倍数为:Av=-R2/R1,输入电压为Us2-Us1=0.707-(-0.707)=1.41V(有效值)

所以Uo=Av*(Us2-Us1)=47K/22K*1.41=3.01V

这与第一贴的分析是一致的。

 

      为什么叫差动比例放大器?意思是说输出电压和输入电压正比例关系。即式子:Uo=Av*(Us2-Us1),在数学中这是典型的正比例关系,其中Av就是比例系数。(为什么又叫减法器?是因为输入是两个电压的差值,又叫差模电压)

 

仿真验证:
 


图片点击可在新窗口打开查看此主题相关图片如下:比例测试.jpg
图片点击可在新窗口打开查看

 

平衡放大器就是由上述两个差动比例放大器的输入端交*连接而构成。双端输出时,输出电压*2

[此贴子已经被作者于11/23/2010 2:28:42 AM编辑过]

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  发贴心情 Post By:11/10/2010 9:41:21 PM

好好跟r版学理论,理论联系实际,力争在明年做好一台全平衡功放.

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wbggrt
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  发贴心情 Post By:11/10/2010 10:19:02 PM

R版为什么输入端的缓冲   平衡热端从(+)输入,冷端从(-)输入,不理解,我想应该都从正输入

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  发贴心情 Post By:11/10/2010 10:23:22 PM

搬个板凳,坐着听课。

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以下是引用wbggrt在11/10/2010 10:19:02 PM的发言:
R版为什么输入端的缓冲   平衡热端从(+)输入,冷端从(-)输入,不理解,我想应该都从正输入

     我的理解是:如果从输入端看过去,两个缓冲输入端,就相当于差动电路的两个输入端,如果这样理解的话,当然要平衡热端从(+)输入,冷端从(-)输入,因为平衡输入的信号对地来说是大小相等,相位相反的电压信号。

   


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  发贴心情 Post By:11/11/2010 1:37:58 AM

1”附图分折可看出,双减法全平衡放大器,可以均衡兩个放大器间的差异.你我和谐.但还不足的是,当共模增益A1是正或A1大于等于(Rf+R)/R的话,会随讯号的大小,触发到兩个输出的绝对直流有时偏到正电源电压,有时偏到负电源电压的.显示电路有正反馈问题.

2”附图是利用差模增益來抑制共模增益的全平衡放大器.效果就相当好了.

 


此主题相关图片如下:平1.jpg
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此主题相关图片如下:平2.jpg
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  发贴心情 Post By:11/11/2010 1:51:18 AM

     B版上面提到的问题,按图1分析确实存在,但前提是共模输入和共模输出为同相时才会出现上述问题。

    上面第二个图就能很好的解决由于正反馈而带来输出在极端情况下,会偏向正或负的电源电压的问题。且真正是“你中有我,我中有你”。是一款很不错的平衡电路。唯一的缺点就是电路稍复杂了一点,且楼上只是示意电路,实际的电路还要再增加一些纠偏措施。

[此贴子已经被作者于11/11/2010 2:15:57 AM编辑过]

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jacking1217
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  发贴心情 Post By:11/11/2010 4:59:33 AM

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