音频系统中的平衡/非平衡的转换器

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音频系统中的平衡/非平衡的转换器
在音响系统中，需使用平衡线去除交流声和噪声。要将非平衡输出的音响设备，连结到平衡输入设备，或者反过来将平衡输出设备连接到非平衡输入，利用平衡/非平衡转换器就能完成这些任务。

　　

　　图1是一种非平衡音频输入信号转换成平衡的信号，再转换返回非平衡信号的基本组成方式。非平衡输入信号进入两个独立的放大器，其中放大器1作同相输出（A=+1），放大器2作反相输出（A=-1），这样得到的平衡输出送到双芯屏蔽电缆，每个放大器的输出阻抗相同，再由双芯电缆将信号送到下端设备。



　　图2 是平衡输入转换成非平衡输出的电路，该电路分成两部分：（1）上部是平衡输入到非平衡输出的转换器；（2）下部是非平衡输入到平衡输出的转换器。
　　整个电路用了三只LM833运算放大器（IC1-IC3），其中IC1a，IC1b，IC2a用于平衡输入变非平衡输出的转换器。平衡输入信号送入电路端的③和②端子，每个端再经100kΩ接地，以防在无输入信号时，其信号线的电位处于“浮动”状态。音频信号经10μF无极电容，分别到达运算放大器IC1a和IC1b的③脚和⑤脚，两输入端间的220pF电容，以及③脚和⑤脚的100pF的电容，用来滤掉射频信号。③脚和⑤脚分别经10kΩ电阻到地，以便设置IC1a和IC1b的直流偏置。IC1a和IC1b分别组成增益为1的同相放大器，由10kΩ的反馈电阻和电阻R1（20kΩ）来设定。跨在每个10k反馈电阻上的100pF电容器，可滤掉160kHz以上的高频信号。
　　IC1a和IC1b在①脚和⑦脚分别输出的信号，进入差动放大器IC2a，对于IC1a来的信号，IC2a作反相放大，即增益为-1；对于进入③脚的输入信号，IC2a是增益为2的同相增益放大器。由于这个原因，从IC1b来的信号在进入IC2a前，用两个10kΩ的电阻进行分压。这就意味着每个信号通路经IC2a都有单位增益。由于IC1a与IC1b的输出反相，而IC2a对IC1a来的信号反相，这样IC1a经IC2a来的信号就与IC1b来的信号同相，最终的输出是两个信号相加得到非平衡信号。IC2a的①脚输出非平衡信号经22μF无极性电容和150Ω电阻交流耦合到输出端，以22μF电容到地的100kΩ电阻，保证无直流偏置下输出信号在地电位上下变动。
　　如图2的中间位置是非平衡输入转换成平衡输出的电路，一只LM833双运算放大器（IC3）用作非平衡输入到平衡输出的转换，音频输入信号经10μF无极性电容进入IC3a的同相输入端③脚，100pF电容将射频信号短路到地，相连的10kΩ电阻为IC3a设定直流偏置。
　　注意：10kΩ电阻即可连到信号地也可以连到半电源地，决定于所用电源的结构。输入端的100k电阻，可在无信号接入时将输入线固定接地。
　　IC3a组成单位增益缓冲级，①脚输出跟随输入信号，并通过22μF无极性电容和150Ω电阻交流耦合送到平衡输出（+）端，150Ω电阻隔离外部电容负载对IC3a输出的影响，以保持稳定。在22μF电容输出端的100Ω电阻，保证信号变化对地对称。
　　IC3a的①脚输出也送入IC3b组成的反相放大器，由于IC3b 10kΩ反馈电阻的作用，反相放大器的增益为-1。如前所述，并联在反馈电阻上的100pF电容去掉了超过160kHz频率的信号，避免了放大器的自激。IC3b的⑦脚输出与IC3a的输出反相，经22μF电容和150Ω电阻送出平衡信号。
　　电路的电源可采用±9V的直流稳压电源供电，直流电源的正端连到电路“+”的供电输入，负端连接到“-”的供电输入端，电源的0V接地。