alexcp

Постоялец
23 Май 2020
259
639
hifiocean.com
Добавил к своему НаПаЛму балансный вход:
IMG_0811.JPG

Сподвигла меня на это несложная оценка. Скажем, слушаю я музыку на одном ватте на 8-омной акустике. На выходе уся 3 вольта скв, на входе, соответственно, 300мВ. Предположим, искажения+шум уся 0.0001%, что эквивалентно 300 нановольтам на его входе. Подключим источник сигнала обычным экранированным проводом с разъёмами RCA. Пусть сопротивление оплётки и разъемов будет 0.1 ом. На таком сопротивлении 280 нановольт упадет, если ток через нее будет 3 микроампера. Есть ли у меня уверенность, что паразитные токи между общим проводом источника и землей уся меньше 3мкА? И даже если меньше, зачем добавлять этот шум в полезный сигнал и разбазаривать высокую верность воспроизведения, которую обеспечивает сверхлинейный усь? Правильный балансный вход позволяет эффективно бороться с такими проблемами, и не только с ними. Балансный вход прекрасно работает и с не-балансными источниками сигнала, хотя при этом не в полной мере реализуются его преимущества.

Пара слов про терминологию. Любое напряжение - это разность потенциалов между двумя точками, скажем (+) и (-). Дифференциальный вход (выход) - это такой, в котором и (+), и (-) присутствуют явно, а не спрятаны в общий провод. Для дифференциального входа/выхода необязательно иметь две копии схемы для (+) и для (-) - сигнал-то один, это разница между (+) и (-). Пример - дифференциальный вход ОУ.

Балансный вход (выход) - это такой дифференциальный вход (выход), в котором входные (выходные) импедансы для (+) и (-) одинаковы. Равенство импедансов - это ключевое условие, потому что именно оно позволяет отделить полезный сигнал от синфазной помехи, например, от той самой разницы между потенциалами общего провода источника и приемника сигнала. Работает это так:
Screen Shot 2021-07-02 at 11.42.12 PM.png
Пара выходных импедансов R1,R2 и пара входных импедансов R3,R4 образуют мост, к одной диагонали которого приложена синфазная помеха V_CM_Noise, а в другую включён дифференциальный вход приемника. Если R1/R3=R2/R4 (например, R1=R2 и R3=R4), то мост сбалансирован, помеха остается синфазной, и приемник (например, ОУ) может ее отличить от дифференциального полезного сигнала и ослабить. Если импедансы разные, то разбалансированный мост преобразует синфазную помеху в дифференциальную, неотличимую от полезного сигнала. Собственно, в обычном небалансном входе R3 велико (единицы-десятки, в ламповых устройствах - сотни килоом), а R4 мало (доли ома), и синфазная помеха целиком складывается с полезным сигналом, проявляясь как фон, шум и искажения.

К слову, под балансным выходом часто понимают пару не-балансных, на которых присутствуют две копии сигнала в противофазе, но это совершенно необязательно. Сигнал-то один - разница между (+) и (-). Например, на схеме ниже - балансный выход, хотя никакой пары сигналов в противофазе там нет:
Screen Shot 2021-07-02 at 11.54.43 PM.png
Схема моего балансного входа банальна и чуть менее, чем полностью позаимствована из статьи Бруно Путзейс "Слово на букву 'З', или как Вашему звуку оторваться от земли". Перевод статьи wakh выкладывал в феврале этого года в соседней ветке "Высоколинейные повторители меж РГ и УМ" (пост #975 на странице 49). Там же состоялось обсуждение, то кмк тема не была раскрыта, а жаль. Схема:

Screen Shot 2021-07-03 at 12.04.13 AM.png
Слева направо: входной RC фильтр для борьбы с РЧ помехами; три резистора, формирующих входное сопротивление ~100кОм для дифференциального сигнала и >2мегом для синфазного; пара буферов для (+) и (-); DC серво; собственно дифференциальный усилитель, вычитающий (-) из (+) для получения полезного сигнала; выходная цепочка.

Подавляющее большинство УМЗЧ не имеет балансного входа, поэтому выход может быть сконфигурирован и как балансный (на случай, если балансный вход все же есть), и как не-балансный с привязкой к общему проводу УМЗЧ. Такое решение позволяет избавиться от земляных петель внутри усилителя, а с ними и от громоздких конструкций типа "двойное моно".

ОУ могут быть более-менее любыми, стабильными при единичном усилении. Бруно использовал LM4562 с отличными результатами, 5532 работает похуже, но тоже ничего. Я пробовал даже TL082 - линейность оставляет желать лучшего, по функционал полностью сохраняется. В серво лучше применять что-то с ПТ на входе - можно попробовать, например, OPA2132 или даже OPA4132. Если делать на SMT, то можно применить что-то современное счетверенное, например, OPA1644.

Для эффективного подавления синфазной помехи в таком устройстве важен конструктив - о нем расскажу отдельно.
 

drdupery

Постоялец
21 Ноя 2017
648
40
Схема моего балансного входа банальна и чуть менее, чем полностью позаимствована из статьи Бруно Путзейс "Слово на букву 'З', или как Вашему звуку оторваться от земли". Перевод статьи wakh выкладывал в феврале этого года в соседней ветке "Высоколинейные повторители меж РГ и УМ" (пост #975 на странице 49). Там же состоялось обсуждение, то кмк тема не была раскрыта, а жаль.

я тогда инициировал обсуждение данной тематики и привёл ссылку на оригинал статьи, к моему сожалению данная проблематика была воспринята очень прохладно местной общественностью, возможно статья потому что на английском, хотя действительно чуть позже wakh давал перевод...

вроде всё свелось к тому, что земли мол не проблема и нефиг нагромождать, уже не вспомнить :)
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
Бруно использовал LM4562 с отличными результатами
Слежение же животворящее. Хотя со стороны источника там ожидается низкоимпедансный выход, но выходные напряжение велики и сильно меняют Укэ/Уси транзисторов входного дифа ОУ на принимающей стороне. А это - готовый фактор искажений.
 

MakarOFF

Старожил
8 Мар 2017
1,001
251
Слежение же животворящее. Хотя со стороны источника там ожидается низкоимпедансный выход, но выходные напряжение велики и сильно меняют Укэ/Уси транзисторов входного дифа ОУ на принимающей стороне. А это - готовый фактор искажений.
У OPA1641-4 хоть и без слежения но постоянная входная ёмкость независящая от входного напряжения, повторителями должны работать хорошо. Где-то в интернете видел график искажений от выходного сопротивления источника сигнала, от 0 и 10 кОм, чуть-чуть выше при 10к.
 

Sagittarius

Старовер
1 Мар 2017
26,425
4,888
У OPA1641-4 хоть и без слежения но постоянная входная ёмкость независящая от входного напряжения
Если бы там всё к ёмкости сводилось. У биполяров - эффект Эрли (зависимость тока коллектора от напряжения на нём за счёт модуляции ширины базы), у полевиков - эффект модуляции ширины канала сток-затворным напряжением. В сути, это один и тот же эффект работы р-п-переходов.
 

Kovalsky

Постоялец
15 Июн 2021
125
20
22
одавляющее большинство УМЗЧ не имеет балансного входа, поэтому выход может быть сконфигурирован и как балансный (на случай, если балансный вход все же есть),
в ПРО балансный выход таки есть, и им конечно удобно пользоваться когда в усилителе предусмотрен XLR вход.
Такое решение позволяет избавиться от земляных петель внутри усилителя,
в интегральном исполнении с RCA входами тоже можно избавиться от контуров, даже с одим БП на два канала...
а с ними и от громоздких конструкций типа "двойное моно".
считать конструкцию в одном корпусе, но с двумя отдельными БП "двойным моно" - ИМХО моветон, это скорее маркетинговый ход продаванов, зачем же за ними повторять эту ерунду.
Вот как раз XLR входы нужны для двойного моно и позволяет моноблоки разнести их дальше друг от друга (особенно это касается силовых трансформаторов) и, что очень архиважно, разместить усилители ближе к АС. В этом и заключается профессиональный подход к формированию аудиоинсталляции.

P.S. Баллансные входы - круто, пользуйтесь на здоровье..
 

Kovalsky

Постоялец
15 Июн 2021
125
20
22
Кабели АС помех не наловят, а вот если от УМ до источника - километр, запросто наводки поцепятся.
основной помехой для источника как раз и является УМ со своим силовым питанием, его подальше от источников и ближе к АС, например для Саба более 6 метров провода делают больше вреда, чем 6 метров XLR...

P.S. "километры" то трансляторы - там не нужно качество...
P.S2. хочется усилитель располагать рядом с источником, тогда и балансные входы не нужны, достаточно усилителя в интегральном исполнении с RCA входами...
 
Последнее редактирование:

alexcp

Постоялец
23 Май 2020
259
639
hifiocean.com
в ПРО балансный выход таки есть, и им конечно удобно пользоваться когда в усилителе предусмотрен XLR вход.
В хай-энд бытовой технике теперь тоже часто встречаются - с ними все выглядит более "профессионально" - маркетинг в действии.
Screen Shot 2021-07-04 at 10.19.18 PM.png
в интегральном исполнении с RCA входами тоже можно избавиться от контуров, даже с одим БП на два канала...
Можно-то можно - почти вся коммерческая аудиотехника так сделана - но как спросишь кого, как именно это сделать, люди пускаются в настолько пространные объяснения, что становится ясно, что либо они и сами не знают, либо это действительно сложно. Кстати, если есть практический опыт, поделитесь, пожалуйста - уверен, многим будет интересно.
считать конструкцию в одном корпусе, но с двумя отдельными БП "двойным моно" - ИМХО моветон
Что имелось в виду: в связи с тем, что никто, похоже, не знает, как с RCA входами надежно избавиться от контуров (см. выше), можно или использовать балансные соединения (в т.ч. разделительные трансформаторы), или смириться ("я приложил ухо к динамику - фона не слышно"), или использовать раздельные БП для каждого канала и еще один - для преда, если таковой имеется. Почему-то самодельщики обычно выбирают второй или третий варианты. В третьем, независимо от того, в одном корпусе два БП или в разных, получается дорого и громоздко. :
1625450829677.png
P.S. Балансные входы - круто, пользуйтесь на здоровье..
Спасибо ;)
основной помехой для источника как раз и является УМ со своим силовым питанием
А вот с этим мы поборемся. Во-первых, как обсуждалось выше, вместо "общего провода" каждый сигнал (+) получает свою собственную, выделенную точку отсчета (-), к которой проложен отдельный от "общего" провод или дорожка на плате. Во-вторых, выравниваются импедансы для (+) и (-), что помогает оставить синфазную помеху синфазной, не смешивая ее с полезным (дифференциальным) сигналом. В третьих, конструктивно минимизируются дифференциальные помехи. В четвертых, приемники сигнала, которые не умеют отличить синфазную помеху от дифференциального полезного сигнала, получают помощь и поддержку.
 
Последнее редактирование:

Kovalsky

Постоялец
15 Июн 2021
125
20
22
В хай-энд бытовой технике теперь тоже часто встречаются
Хай-Энд - это и есть ПРО в быту, музыканты тоже люди и тоже многие дома работают, те же АББА студию себе сделали в своем имении, т.е. дома - это уже позже они переделали старый кинотеатр в Стокгольме в студию, где потом записывались LED ZEPELIN и GENESIS и др....
сам же Хай-Энд зародился в 1968 году, благодаря фирме Шефилд, которая таким образом поддерживало "волну" развития музыкальных навыков как на работе и так и дома...
Можно-то можно - почти вся коммерческая аудиотехника так сделана - но как спросишь кого, как именно это сделать, люди пускаются в настолько пространные объяснения, что становится ясно, что либо они и сами не знают, либо это действительно сложно. Пруф: 73-страничная презентация на тему. Кстати, если есть практический опыт, поделитесь, пожалуйста - уверен, многим будет интересно.
да не вопрос, сделаю тему и в теме покажу как я это делаю, чтобы не было такого что я пытаюсь кого то чему то "научить" ))), или как на вегалабе, сначала спорят что я не правильно делаю, а потом они же пишут в личку вопросы, как развести так чтобы не было фона )))....
Что имелось в виду: в связи с тем, что никто, похоже, не знает, как с RCA входами надежно избавиться от контуров (см. выше), можно или использовать балансные соединения (в т.ч. разделительные трансформаторы),
балансный вход избавляет от входного "контура", но не от ошибок во внутренней разводке, если есть такие.... Причем не важно RCA это XLR принцип разводки един для обоих типов входов.
У XLR есть преимущество в отсутствии входного контура, поэтому и можно применять моноблоки разнесенные в пространстве и на удалении от источника...
или использовать раздельные БП для каждого канала и еще один - для преда, если таковой имеется.
раздельные трансформаторы между предом и силовой частью - это желательное, если не сказать обязательное условие качественного звуковоспроизведения. Раздельные БП или раздельные вторички для силовой части зависит от заложенного конструктива , например для схемы с однополярным питанием я применил раздельные вторички, а для двуполярного - применил силовой моноблок на два канала.
Предварительный УН и в том и в том случае питается от отдельного БП...
Почему-то самодельщики обычно выбирают второй или третий варианты.
отдельный БП на пред это не самодельщики - это ИМХО правильное инженерное решение, т.к. требования по пульсациям для преда минимум в 100 раз выше чем для силовой части, на одном сердечнике БП конструктивно это выполнить очень сложно, это почти как спаять сверхлинейный усилитель )))).
с отдельным БП для преда - сложность этой задачи значительно снижается....

Отдельные БП по каналам также зависит от технического задания, например на фото 2 БП для 3886 сделаны для снижения длины проводов вторички к плате, чтобы снизить влияние токов в этой цепи на схему на плате , хотя я лично считаю, что в этом решении недостаточно скомпенсирована индуктивность вторички, по крайней мере этой цепи не наблюдаю....
А вот с этим мы поборемся. Во-первых, как обсуждалось выше, вместо "общего провода" каждый сигнал (+) получает свою собственную, выделенную точку отсчета (-), к которой проложен отдельный от "общего" провод или дорожка на плате. Во-вторых, выравниваются импедансы для (+) и (-), что помогает оставить синфазную помеху синфазной, не смешивая ее с полезным (дифференциальным) сигналом. В третьих, конструктивно минимизируются дифференциальные помехи. В четвертых, приемники сигнала, которые не умеют отличить синфазную помеху от дифференциального полезного сигнала, получают помощь и поддержку.
а что тут комментировать? - все так и есть ))))
 
Последнее редактирование:

Oleg

Постоялец
12 Авг 2019
259
244
50
...поэтому выход может быть сконфигурирован и как балансный (на случай, если балансный вход все же есть)...
Как это сделать? Если снимать сигнал прямо со входных буферов, то смысла в таком балансе ровно 0, т.к. CMRR=0, т.е. проблема подавления синфазной помехи полностью возлагается на последующий дифприёмник. Плюс, добавляются искажения этих буферов.

Хороший универсальный конвертер "баланс -- небаланс/баланс" делается на 4-х ОУ (конфигурация "двойной баланс" или схема Коэна).

Учитывая цену хороших ОУ, я бы обратил внимание на что-то специализированное, вроде OPA1632.

Для чего нужен R16? Если я правильно разглядел его поз. номер (самый правый/нижний) - схема плохо читаема. Кстати, выложили бы её в лучшем разрешении.
 
Последнее редактирование:

alexcp

Постоялец
23 Май 2020
259
639
hifiocean.com
Отлично, начнем с хвоста ;)
alexcp написал(а):
В четвертых, приемники сигнала, которые не умеют отличить синфазную помеху от дифференциального полезного сигнала, получают помощь и поддержку.
Подавляющее большинство УМ не имеют балансного входа и отсчитывают входной сигнал от своего "общего" провода - в кавычках, потому что он хотя и общий, но у каждого сигнала свой; не случайно ООС в наших усилителях подключается витой парой, а не одним проводом. Но мы можем им помочь, привязав выходной сигнал предыдущего устройства к той же точке.
Как это сделать?
[...]
Для чего нужен R16?
Для этого и нужен:
Screen Shot 2021-07-06 at 9.41.40 AM.png
Если установить R16 (и не устанавливать R15), то ООС вокруг U3 будет сравнивать с входным дифференциальным сигналом не разницу между выходом U3 и его местным "общим" проводом, а разницу между выходом U3 и "общим" проводом точки сравнения в УМ.
Плюс, добавляются искажения этих буферов.
Можно надеяться, что искажения LM4562 с единичным усилением много меньше, чем разница между общими проводами источника сигнала и УМ.
Хороший универсальный конвертер "баланс -- небаланс/баланс" делается на 4-х ОУ.
Учитывая цену хороших ОУ, я бы обратил внимание на что-то специализированное, вроде OPA1632.
Опубликуйте Вашу схему, пожалуйста.
выложили бы её в лучшем разрешении.
Прилагается.
 

Вложения

Oleg

Постоялец
12 Авг 2019
259
244
50
Опубликуйте Вашу схему, пожалуйста.
Cohen.png
Конфигурация Double Balanced, автор Graeme John Cohen. Изначально это была основа микрофонных преампов (с добавочными транзисторами на входе и токовой ООС в эмиттеры - так же, как в инструментальных усилителях INA103, 163, 217 и мн.др. Пардон, как в УВ Спилберга-велосипедиста).
У этой схемы максимально возможное (для выбранных ОУ и конкретной точности согласования R) подавление синфазного сигнала (помехи) как на каждом выходе относительно общего (в случае простого небалансного выхода), так и между выходами hot - cold (балансный выход). Таким образом, схема легко конфигурируется для выполнение 3-х (4-х) функций:

конвертер баланс - небаланс
конвертер небаланс - баланс
баланс - баланс (приёмник-буфер балансного сигнала)
небаланс-небаланс (практически не имеет смысла, но можно использовать для целей сравнения).

Установив R gain, можно увеличить Кус практически без ухудшения CMRR.
К слову, под балансным выходом часто понимают пару не-балансных, на которых присутствуют две копии сигнала в противофазе,
В данном конкретном случае это не совсем корректная фраза, т.к. баланс - это равенство импедансов именно двух выходов относительно общего. Поэтому, практически бессмысленно иметь два "небалансных" (но парафазных, симметричных) выхода с сильно разными импедансами; это нонсенс, никто такого делать не станет, тем более, если иметь ввиду данное применение.
Другое дело, если иметь ввиду небалансный интерфейс - т.е. съём сигнала только с одного из этих симметричных /парафазных выходов относительно общего - вот, тогда можно сказать "два небалансных выхода".
 
Последнее редактирование:

NEULO

Постоялец
4 Ноя 2020
944
558
48
Интересная идея посетила меня пока я читал эту ветку. А нельзя ли вообще УМ с балансным входом запилить? Зачем это баланс переводим в небаланс а потом усиливаем небалансным УМ. В котором кстати есть дифференциальный каскад в большинстве случаев.
 

alexcp

Постоялец
23 Май 2020
259
639
hifiocean.com
Конфигурация Double Balanced, автор Graeme John Cohen
Спасибо. Для справки, оригинал статьи Коэна 1984-го года в приложении. Коэн решал прикладную задачу (создание микрофонного усилителя) и придумал добавить токовую обратную связь в первый (транзисторный) каскад. Выход, как он сам пишет, стандартный: "Each amplifier is connected in the standard differential to single ended configuration." Эту стандартную схему придумал не он, конечно - посмотрите в Википедии про , там, например, есть ссылки на источники 1977 года.

Нетрудно видеть, что "Double Balanced" схема отличается от моей наличием второго дифференциального усилителя, который параллельно выполняет еще одну операцию вычитания (COLD) из (HOT), но имеет выход в противофазе с первым. Кроме вдвое большего уровня сигнала, какие еще преимущества это дает?
А нельзя ли вообще УМ с балансным входом запилить?
Можно - и не только "перекрестно-мостовым" способом, как у Шкритека - но есть разные технические вопросы (например, борьба с искажениями от синфазного сигнала или реализация антиклипа), которые проще решить, разделив функции между узлами.
 

Вложения

Последнее редактирование:

alexcp

Постоялец
23 Май 2020
259
639
hifiocean.com
Про конструктив:
Во-первых, как обсуждалось выше, вместо "общего провода" каждый сигнал (+) получает свою собственную, выделенную точку отсчета (-), к которой проложен отдельный от "общего" провод или дорожка на плате.
Мы не полагаемся на "общий" провод или полигон на плате, а тянем от выхода к дифференциальному входу два провода или две дорожки, одну для (+), другую для (-). Это не значит, что для (-) требуется параллельный канал (например, отдельный дифференциальный усилитель, как в Double Balanced схеме Олега/Коэна выше). (-) можно подключить и к общему полигону, но в одной, правильно выбранной точке. Например, для ОУ с местной ООС это будет та точка, от которой отсчитывается сигнал этой местной ООС. Именно так выполнено подключение ООС в здешних сверхлинейных усилителях.

При реализации этого подхода дорожками на печатной плате возникает сложность с САПР печатных плат. Они, как правило, автоматически включают в полигон все, что подключено к соответствующей цепи (net). Выход - выделить (-) в отдельную цепь, и явно подключить ее в общему проводу в нужном месте. В некоторых САПР предусмотрен особый компонент, NetTie, позволяющий объединять две цепи и проходить при этом проверки корректности трассировки платы. Можно использовать SMT резистор нулевого сопротивления (перемычку) или просто мостик между двумя соседними площадками. Я в Eagle сделал себе NetTie:
Screen Shot 2021-07-07 at 2.34.11 PM.png
Самое сложное (и самое полезное) здесь - заставить себя забыть про "общий" провод и определить правильную точку отсчета для каждого сигнала.
 
Последнее редактирование:

alexcp

Постоялец
23 Май 2020
259
639
hifiocean.com
Про импедансы:
Во-вторых, выравниваются импедансы для (+) и (-), что помогает оставить синфазную помеху синфазной, не смешивая ее с полезным (дифференциальным) сигналом.
Это касается нет только разъемов XLR, но и соединений между узлами и компонентами внутри усилителя, а также на печатной плате. На плате синфазная помеха тоже присутствует, например
УМ со своим силовым питанием
- незачем давать ей шанс смешаться с дифференциальным сигналом. Для этого выравниваем импедансы для "плюса" и "минуса" - на схеме пары элементов. формирующих импеданс, обведены красным:
balanced input ground sense output.png
Это касается не только резисторов, но и конденсаторов тоже. К сожалению, конденсаторы обычно имеют большой разброс, что ухудшает подавление синфазной помехи с ростом частоты.

Выход ОУ, охваченного местной ООС, имеет низкий импеданс, и в пару ему вполне годится подключение к общему проводу (где подключать - см. предыдущий пост). Если на выходе ОУ стоит резистор для изоляции ёмкостной нагрузки (R17 справа на схеме), парный выход должен быть отделен от "общего" провода таким же резистором (R18).
 

О Нас

  • Наше сообщество существует уже много лет и гордится тем, что предлагает беспристрастные и критические обсуждения среди любителей радиоэлектроники. Мы каждый день работаем над тем, чтобы быть лучше.

Быстрая Навигация

Пользовательское Меню