6-07-2021, 09:04
Balanced/Unbalanced Converter.  Приветствую, друзья. Сегодня мы рассмотрим материал для сборки устройства из журнала "Everyday Practical Electronics" за сентябрь 2010 года, называется статья "Balanced/Unbalanced Converter for audio work", автор JOHN CLARKE. Далее я немного переведу оригинальную статью, и, как обычно, приведу схему, плату LAY6, и список элементов. И так, принципиальная схема "Balanced/Unbalanced Converter for audio work":  Если вы работаете в области профессионального аудио, вам необходимо использовать сбалансированные линии для длительных прогонов сигнала, чтобы предотвратить улавливание помех и шумов. Это устройство представляет собой сбалансированный/несбалансированный аудио конвертер - это действительно два проекта в одном. Он может преобразовывать несбалансированный вход в сбалансированный выход и наоборот. Профессиональное аудио-оборудование неизменно имеет сбалансированные входы и выходы. Однако что делать, если вы хотите подключить стандартное аудио-оборудование с несбалансированными выходами к оборудованию со сбалансированными входами? В качестве альтернативы, что делать, если вы хотите подключить сбалансированный выходной сигнал к несбалансированному входу? В любом случае вам понадобится такой или подобный сбалансированный/несбалансированный проект конвертера, который поможет выполнить эту задачу. Причина , по которой профессиональное аудио-оборудование использует сбалансированные входы и выходы, довольно проста. Это сделано для того, чтобы аудиосвязь можно было осуществлять на довольно больших расстояниях без добавления дополнительного шума к сигналу. В этих сбалансированных соединениях используются 3-контактные разъемы XLR и розетки, а также экранированный двухжильный кабель. Как это работает Теперь обратитесь к принципиальной схеме. Как видно, конвертер основан на трех операционных усилителях LM833 (IC1-IC3). Операционные усилители IC1a, IC1b и IC2a составляют раздел "преобразователь сбалансированного входа в несбалансированный выход". Как показано, сбалансированный входной сигнал подается через контакты 3 и 2 разъема XLR. Каждый из этих входов привязан к земле с помощью резистора номиналом 100kOm для предотвращения "плавания" сигнальных линий без подключения входа. Оттуда аудиосигналы соединяются через неполяризованный 10uF (NP) электролитические конденсаторы к выводам 3 и 5 операционных усилителей IC1a и IC1b соответственно. Конденсатор 220pF между двумя входами и конденсаторы 100pF на выводах 3 и 5 включены для фильтрации радиочастотных сигналов (помех). Кроме того, контакты 3 и 5 каждый связаны с землей через резистор номиналом 10kOm, чтобы установить смещение постоянного тока для IC1a и IC1b. Эти резисторы 10kOm подключаются либо к сигнальной земле, либо к полузаземлению, в зависимости от используемой конфигурации источника питания. IC1a и IC1b оба работают как не инвертирующие усилители с коэффициентом усиления 1, как установлено их резисторами обратной связи 10k и резистором R1 (20k). Конденсатор емкостью 100pF на каждом резисторе обратной связи 10kOm фильтрует высокочастотные сигналы частотой выше 160 кГц. Выходы IC1a и IC1b расположены на выводах 1 и 7 соответственно и суммируются в дифференциальном усилительном каскаде IC2a. Для сигналов от IC1a IC2a функционирует как инвертирующий усилитель, т. е. он работает с коэффициентом усиления -1. И наоборот, для сигналов на его входном выводе 3 он работает как не инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 2. Из-за этого сигналы от IC1b делятся на два с помощью резистивного делителя 10kOm перед подачей на IC2a. Это означает, что каждый путь сигнала имеет общий коэффициент усиления единицы через IC2a. Как бы то ни было, IC2a инвертирует сигналы от IC1a так, чтобы они теперь находились в фазе с сигналами от IC1b; в результате оба сигнала добавляются, обеспечивая общее усиление 2. Результирующий несбалансированный сигнал поступает на вывод 1 IC2a и подключается к выходу переменного тока через NP-конденсатор 22uF и резистор 150R. Резистор 100kOm от конденсатора 22uF до земли гарантирует, что выходной сигнал будет колебаться над и под землей без смещения постоянного тока. Unbalanced to balanced stage Один двойной операционный усилитель LM833 (IC3) используется для этапа "несбалансированный вход - сбалансированный выход". Как показано, входной аудиосигнал подключен к 3 ножке микросхемы через NP-конденсатор 10uF, 3 ножка это не инвертирующий вход IC3a. Емкость 100pF шунтирует любой радиочастотный сигнал (помеху) на землю, в то время как соответствующий резистор 10kOm устанавливает смещение постоянного тока для IC3a. Обратите внимание, что этот резистор 10kOm , в зависимости от используемой конфигурации источника питания (это является причиной другого символа заземления в нижней части этого резистора). Резистор мощностью 100kOm на входе соединяет входную линию с землей, когда сигнал не подключен. IC3a подключен в качестве буферного каскада с единичным коэффициентом усиления, поэтому его вывод 1 следует за входом сигнала. Не инвертирующий (+) компонент для сбалансированного сигнала затем подключается к переменному току через NP-емкость 22uF и резистор 150R к контакту 2 выходного гнезда XLR. Резистор 150R изолирует выход IC3a от внешних емкостных нагрузок для обеспечения стабильности. Резистор 100k на выходной стороне емкости 22uF обеспечивает симметричное колебание сигнала над и под землей. Сигнал о выходе из фазы выводится с помощью iC3b. Этот каскад также питается от вывода 1 IC3a и функционирует как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления -1, заданным его резистором обратной связи 10k. Как и прежде, конденсатор 100pF на резисторе обратной связи шунтирует любые частоты выше 160 кГц для предотвращения колебаний усилителя. Выход iC3b на выводе 7 инвертирован по сравнению с выходом IC3a, и с него сигнал идет на штифт 3 гнезда XLR через другой 22uF конденсатор с резистором 150R. Обратите внимание, что назначения PIN-кодов на разъеме XLR соответствует стандартной практике. Вывод 1-это заземление, в то время как вывод 2 предназначен для "горячего" или не инвертированного (+) сигнала, а вывод 3 предназначен для "холодного" или инвертированного сигнала. ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ. Питание для схемы может поступать от источника постоянного тока от 9V до 30V, от ±9V до ±15V DC или источника переменного тока от 7V до 20V. Требования по току довольно скромны - всего 30 mA. Простейший способ питания - использовать источник постоянного тока от ±9V до ±15V (этот тип питания часто можно найти в существующем оборудовании). Положительная шина просто подключается к входу питания"+", отрицательная шина – к входу "-", а заземление - к 0V. Диоды D1 и D2 обеспечивают защиту от обратной полярности, в то время как два конденсатора емкостью 470uF фильтруют питающие рельсы. Стабилитроны ZD1 и ZD2 защищают операционные усилители, проводя, если входное напряжение превышает ±15V. Резистор 33R, последовательно подключенный к каждой линии питания, ограничивает ток через ZD1 и ZD2, но обратите внимание, что напряжение выше ±18 В может привести к выходу из строя этих стабилитронов. При таком устройстве питания два разных заземления в цепи соединяются вместе с помощью перемычки LK2 (см. Таблица 1 на принципиальной схеме). Это смещает входы операционного усилителя на 0 В, так что сигнал колеблется над и под землей. Питание от сети переменного тока Источник переменного тока от 7 В до 12 В также может использоваться для получения положительных и отрицательных рельсов питания. В этом случае "+" и "–" входы соединены вместе с помощью перемычки LK4, и источник питания подключен между любым из этих двух входов и клеммой 0V. При такой конфигурации питания диоды D1 и D2 функционируют как полуволновые выпрямители с фильтрацией, обеспечиваемой двумя конденсаторами емкостью 470uF. Диод D1 проводит положительные полупериоды для получения положительного рельса, в то время как D2 проводит отрицательные полупериоды для получения отрицательного рельса. Как и прежде, два основания соединены с помощью перемычки LK2. УСЛОЖНЕНИЕ Схема немного сложнее для источника постоянного тока от 9V до 30V. Это потому, что сигнал больше не может колебаться ниже 0 В, так как нет отрицательного питания. В результате операционные усилители должны быть настроены на среднее напряжение питания, чтобы сигнал мог симметрично колебаться относительно этого уровня напряжения. Это среднее напряжение питания создается с помощью делителя напряжения, состоящего из двух резисторов 10k между V+ рельсом и землей. Конденсатор емкостью 100uF фильтрует эту шину половинного питания, которая затем подается на вывод IC2b 5. Операционный усилитель IC2b подключен в качестве буферного каскада с единичным коэффициентом усиления. Его вывод 7 выводит конденсатор емкостью 10uF через развязывающий резистор 150R для создания половинной питающей шины Vcc/2 для смещения операционных усилителей в каскадах преобразователя. В этом случае перемычки LK1 и LK3 находятся в замкнутом положении. Перемычка LK1 соединяет рельс Vcc/2 с соединением резисторов смещения 10k на выводе 3 и выводе 5 входов IC1a и IC1b. Она также подключает шину Vcc/2 к контакту 3 входа iC3b через другой резистор номиналом 10k. Перемычка LK3 соединяет отрицательные контакты питания для операционных усилителей с землей. Наконец, конденсаторы связи переменного тока на входах и выходах различных операционных усилителей удаляют из сигнала любую составляющую постоянного тока. Далее идет описание сборки платы, его переводить мы не будем, смысл заключается в аккуратности пайки, соблюдения полярности при монтаже электролитических конденсаторов, постоянные резисторы должны быть проверены перед пайкой, потому что некоторые цветовые полоски обозначений номинала могут быть плохо расшифрованы, стабилитроны должны быть правильно сориентированы, и так далее. УСТАНОВКА. Как упоминалось ранее, существует несколько вариантов питания для конвертера. Текущие требования довольно низки при максимуме 30 мА. Установка в основном заключается в принятии решения о том, какой тип питания вы хотите использовать, а затем в выборе вариантов подключения – см. Таблицу 1. Обратите внимание, что перемычка LK4 устанавливается только для питания от переменного тока. Источник постоянного тока от 9V до 30V может быть подключен либо через розетку постоянного тока, либо через клеммы "+" и 0V на питающей входной колодке с винтовыми зажимами. Для питания постоянного тока от ±9V до ±15V подключите положительный вывод к клемме "+", отрицательный вывод к "–" клемме и 0V ведет к клемме 0V . Еще раз убедитесь, что перемычки установлены верно – см. Таблицу 1. Подайте питание и убедитесь, что между выводами 8 и 4 микросхем появляется напряжение, близкое к напряжению питания. Если величина напряжения питания, например, 12V постоянного тока, тогда напряжение между выводом 8 и выводом 4 должно быть близко к 10,3V (c учетом падения 1,7V на диоде D1 и его резисторе номиналом 33R). Vcc/2 питание, измеренное на выводе 6 IC2b и на выводах 1 и 7 других операционных усилителей, должно быть близко к 10,3V/2, то есть 5,15V. Для источника переменного тока напряжение на выводе 8 вольт должно быть положительным по отношению к земле, а напряжение на выводе 4 - отрицательным. Фактические напряжения должны быть примерно в 1,414 раза больше напряжения переменного тока, минус около 1,7V на падении напряжения на диоде и резисторе. Таким образом, для источника переменного тока 9 В напряжение должно составлять около 12,7V – 1,7V = 11V постоянного тока. Это означает, что должно быть +11V по отношению к заземлению на выводе 8 каждой микросхемы и –11V на выводе 4 каждой микросхемы. Наконец, для источника постоянного тока от ±9V до ±15V напряжения на выводах 8 и 4 должны быть примерно на 1,7V меньше входных напряжений. Например, если питание составляет ±12 В постоянного тока, должно быть около +10,3V на выводе 8 каждой микросхемы и -10,3V на выводе 4 каждой микросхемы. Печатная плата Balanced/Unbalanced Converter в формате LAY6 выглядит так:  Список элементов Balanced/Unbalanced Converter: - Операционный усилитель LM833 - 3 шт. - Стабилитрон 15V / 1W - 2 шт. - Диод 1N4004 или 1N4007 - 2 шт. - Резистор 100k / 0,25 Вт, 1% - 6 шт. - Резистор 4k7 / 0,25 Вт, 1% - 1 шт. - Резистор 20k / 0,25 Вт, 1% - 1 шт. - Резистор 150k / 0,25 Вт, 1% - 4 шт. - Резистор 10k / 0,25 Вт, 1% - 13 шт. - Резистор 33R / 0,5 Вт, 1% - 2 шт. - Конденсатор 470uF/25V электролитичекий - 2 шт. - Конденсатор 100uF/25V электролитичекий - 1 шт. - Конденсатор 22uF/25V NP электролитичекий - 3 шт. - Конденсатор 10uF/16V электролитичекий - 1 шт. - Конденсатор 10uF/25V NP электролитичекий - 3 шт. - Конденсатор 100nF MKT полиэстер - 3 шт. - Конденсатор 220pF керамика - 1 шт. - Конденсатор 100pF керамика - 7 шт. - Панелька 8 Pin для IC - 3 шт. - Разъем подключения внешнего питания 2,5 мм - 1 шт. - Клеммная колодка 3 Pin (5 mm) под монтаж на плату - 2 шт. - Клеммная колодка 2 Pin (5 mm) под монтаж на плату - 4 шт. - Разъем штыревой 2 Pin 2,54mm под монтаж на плату - 2 шт. - Разъем штыревой 3 Pin 2,54mm под монтаж на плату - 1 шт. Удачного повторения. Размер архива - 1,9 Mb.
 Просмотрело: 5182
Комментариев: 0
admin_yuriyk64
Понравилась новость? Не забудь поделиться ссылкой с друзьями в соцсетях.
Информация Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. |
