
【计】 balanced circuit
在电子工程领域,"平衡电路"(英文:Balanced Circuit)指一种具有对称结构、能够有效抑制共模干扰的电路设计。其核心特征是通过差分信号传输抵消外部噪声,提升信号完整性与抗干扰能力。以下从技术原理与应用角度分述:
结构对称性
平衡电路由两条完全对称的传导路径组成(如双绞线、差分对),信号以幅度相等、相位相反的差分模式(Differential Mode)传输。当外部电磁干扰(EMI)作用于两条路径时,产生的共模噪声(Common-Mode Noise)在接收端会被抵消,而有效信号因相位差被增强。
公式表达(接收端信号合成):
$$ V{out} = (V+ - V-) + frac{(V+ + V-)}{2} $$
其中 (V+) 和 (V_-) 为两路径信号,差值承载有效信息,和值反映共模噪声。
共模抑制比(CMRR)
衡量电路抑制共模干扰的关键指标,定义为差分增益与共模增益之比:
$$ text{CMRR (dB)} = 20 log_{10} left( frac{A_d}{A_c} right) $$
值越高表明抗干扰性能越优。
专业音频设备(如XLR接口)广泛采用平衡传输,消除长距离缆线引入的嗡嗡声(50/60 Hz工频干扰)。
USB、以太网等接口依赖差分对(如USB D+/D-)保证信号完整性,减少电磁辐射(EMI)。
平衡混频器、放大器通过对称设计降低本振泄漏,提升频率转换效率。
中文术语 | 英文术语 |
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平衡电路 | Balanced Circuit |
差分信号 | Differential Signal |
共模抑制比 | Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) |
对称传输线 | Symmetric Transmission Line |
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平衡电路是一种通过对称设计和信号处理来优化性能的电路结构,其核心在于利用信号的对称性抑制干扰。以下从定义、原理、应用及优缺点等方面进行详细说明:
平衡电路是指由两个导体及其连接的电路组成的对称系统,这两个导体对地线或其他参考点的阻抗相等。典型的实现方式是差分放大器,其关键特征在于信号对称性:两导线传输大小相等、极性相反的信号(如+Vs和-Vs)。这种对称性使外部干扰(如电磁噪声)在接收端会被抵消,从而显著提高抗干扰能力。
数学上,完全平衡的条件需满足: $$ R{S1} = R{S2}, quad R{L1} = R{L2}, quad V{S1} = V{S2} $$ 即源阻抗、负载阻抗及信号幅值均需对称。
为实现平衡,导体的物理特性(如直径、材料、长度)需高度一致,同时需避免地环路电流引入额外噪声。
如需更深入的技术细节,可参考搜狗百科和电子工程世界的权威解释。
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