Балансный вход для усилителя
Однажды попал ко мне на стол усилитель Pioneer RS-A2X. Аппарат очень достойный, с оптическим цифровым входом и процессором на борту. Хозяин этого усилителя не использовал цифровую часть, и вывел аналоговые входы на RCA разъёмы. Он и обратился ко мне с проблемой относительно этих входов. Усилитель мощности отличный, но в такой конфигурации в составе автомобильной аудиосистемы фонит, причём заметно.
Мне очень повезло, что нашлась схема этого аппарата. Обычно это совсем не так, и приходится гадать, как разработчики собрали блоки усилителя в единую систему. Анализ схемы подсказал, что нужно убрать микросхему регулятора громкости, но оставить преобразователь однопроводного сигнала в балансный, потому что усилитель мощности придуман для работы с балансным входом. Оказалось, что предыдущий мастер, который вывел RCA входы в этом усилителе, уже так и поступил. Кроме того, он заменил микросхемы операционных усилителей с NJM5532 на LME49710. Лучше не придумаешь. Схема регулятора чувствительности построена на переменном резисторе ALPS, что тоже отлично. Однако, в чём суть проблемы шумов и наводок?
Оказалось, проблема в топологии усилителя. Для аппарата с оптическим входом не существует проблемы земляной петли, и этот усилитель построен так, что общий провод аналоговой части подключён к минусовой клемме силового питания 12 вольт. Из-за двух точек подключения массы – на клемме питания усилителя и на клемме питания источника сигнала и происходили наводки на вход усилителя. Решение проблемы достаточно простое – поставить дифференциальный усилитель и сделать балансный вход с развязкой от общего провода.
Вот над конкретной реализацией схемы балансного входа я и задумался. Самой первой мыслью было поставить стандартный дифференциальный усилитель с четырьмя резисторами:
Это просто и надёжно, но неправильно. В такой схеме выходное сопротивление источника сигнала складывается с сопротивлениями обратной связи, и получается рассогласование балансного усилителя. Помехи с входной массы спокойно пробегают на выход. Борятся с таким эффектом в лоб: добавляют два повторителя на оба входа, чтобы выходное сопротивление источника не влияло на баланс дифференциального усилителя:
Однако, это уже три усилителя на канал. Это много и с точки зрения корпусов, и с точки зрения минималистичности схемы. Задачка для размышлений.
Есть ещё одна схема балансного усилителя на двух операционниках, лишённая недостатков первой схемы:
Правда, здесь есть свои подводные камни. Во всех мануалах предостерегают о точном подборе четырёх резисторов, иначе подавление синфазного сигнала падает гораздо быстрее, чем у первой схемы. Но у меня в запасе оказались резисторы с однопроцентной точностью, и я решил рискнуть. Нарисовал полный вариант этой схемы с входной частью, и развёл небольшую плату:
Операционный усилитель я поставил очень хороший. OPA1664, серии Sound Plus от TI. Не окрашивает звук, прозрачен для музыки. Регулятор чувствительности подключил между платой балансного входа и входом усилителя. Монтаж готовой входной платы в усилителе выглядит вот так:
После проверки подключения пришла очередь измерений. С искажениями всё в порядке: КНИ = 0,008%. Уровень шумов во всей полосе не выше – 100 дБ. Измерил я и подавление синфазной составляющей по входу. В одном канале – 58дБ, в другом – 70дБ без подбора резисторов. Это очень хороший результат. С таким входом отношение сигнал / шум в автомобиле будет больше, чем 90 дб. Разделение между каналами не меньше 100 дБ, тоже хороший результат для схемы на одном кристалле.
В общем, новая схема балансного входа мне понравилась. Работает стабильно, выдерживает перегрузки. К тому же у него есть одно преимущество: симметрия входов позволяет поменять местами массу и сигнал. А это даёт возможность построить один канал усилителя инвертирующим (для мостового подключения) без использования дополнительного инвертора. Минималистичность, блин!
Полезные темы:
Форум автозвука и установки музыки в автомобиль
Сообщение от Aleksey 
Потом удалось приобрести ВА.... и успокоился. 
Социальные закладки