Войти
Сбалансированный звук - это метод соединения звукового оборудования с использованием симметричных линий. Этот тип подключения очень важен при звукозаписи и производстве, поскольку он позволяет использовать длинные кабели, снижая при этом подверженность внешнему шуму, вызванному электромагнитными помехами.
Для симметричных соединений обычно используется экранированная витая пара и трехжильные соединители. Разъемы обычно представляют собой трехконтактные разъемы XLR или ⁄ 4 дюйма (6,35 мм) TRS phone. При таком использовании каждый кабель передает один канал, поэтому для стереозвука (например) потребуется два из них.
Многие микрофоны работают при низких уровнях напряжения, а некоторые с высоким выходным сопротивлением (hi-Z), что делает длинные микрофонные кабели особенно чувствительными к электромагнитным помехам. Таким образом, микрофонные межсоединения - это обычное применение для сбалансированных межсоединений, которые подавляют большую часть этого наведенного шума. Если усилители мощности системы системы громкой связи расположены на любом расстоянии от микшерного пульта , также нормально использовать симметричные линии для прохождения сигналов от микшер к этим усилителям. Многие другие компоненты, такие как графические эквалайзеры и блоки эффектов, имеют сбалансированные входы и выходы, позволяющие это сделать. При записи и коротких кабельных трассах в целом необходим компромисс между снижением шума, обеспечиваемым симметричными линиями, и стоимостью, вносимой дополнительной схемой , которую они требуют.
В сбалансированных аудиоподключениях используется ряд методов для уменьшения шума.
Типичный симметричный кабель содержит два идентичных провода, которые скручены вместе, а затем обернуты третьим проводником (фольгой или оплеткой), который действует как экран. Два провода образуют цепь, по которой передается аудиосигнал - один провод находится в фазе относительно сигнала источника; другой провод имеет обратную полярность. Синфазный провод называется неинвертирующим, положительным или горячим, а противофазный провод называется инвертирующим, инвертированным по фазе, противофазным, отрицательным или холодным. Горячие и холодные соединения часто отображаются как In + и In- («в плюсе» и «в минусе») на принципиальных схемах.
Термин «сбалансированный» происходит от метода подключения каждого провода к одинаковому полному сопротивлению. в источнике и загрузите. Это означает, что большая часть электромагнитных помех вызывает одинаковое напряжение шума в каждом проводе. Поскольку усилитель на приемном конце измеряет разность напряжений между двумя сигнальными линиями, шум, идентичный на обоих проводах, подавляется. Шум, полученный во второй перевернутой строке, применяется к первому прямому сигналу и нейтрализует его, когда два сигнала вычитаются.
Эту рекомбинацию дифференциального сигнала можно реализовать с помощью дифференциального усилителя. Балун также может использоваться вместо активного дифференциального усилителя.
Провода также скручены вместе, чтобы уменьшить помехи от электромагнитной индукции. Витая пара делает площадь контура между проводниками как можно меньше и гарантирует, что магнитное поле, которое одинаково проходит через соседние контуры, будет индуцировать одинаковый уровень шума в обеих линиях, который компенсируется дифференциалом усилитель мощности. Если источник шума расположен очень близко к кабелю, то возможно, что он будет наведен на одной из линий больше, чем на другой, и он также не будет отменен, но подавление все равно будет происходить в пределах шум, равный на обеих линиях.
Отдельный экран сбалансированного аудиосоединения также дает преимущество подавления шума по сравнению с несимметричным двухпроводным расположением (например, используемым в типичных домашних стереосистемах ), где Экран также должен действовать как провод возврата сигнала. Следовательно, любые шумовые токи, наведенные в сбалансированный звуковой экран, не будут напрямую модулироваться на сигнал, тогда как в двухпроводной системе они будут. Это также предотвращает проблемы контура заземления, отделяя экран / шасси от заземления сигнала.
Сигналы часто передаются по симметричным соединениям с использованием дифференциального режима, что означает, что по проводам передаются сигналы противоположной полярности друг к другу ( например, в разъеме XLR контакт 2 передает сигнал с нормальной полярностью, а контакт 3 передает инвертированную версию того же сигнала). Несмотря на распространенное мнение, такое расположение не является необходимым для подавления шума. Пока импедансы сбалансированы, шум будет равномерно передаваться на два провода (и подавляться дифференциальным усилителем) независимо от сигнала, который на них присутствует. Простой способ вождения сбалансированной линии, чтобы придать сигнал в «горячую» проволоку через известный сопротивление источника, и соединить «холодный» провод к локальной ссылке заземлить сигнал через идентичный импеданс. Из-за распространенных заблуждений о дифференциальной передаче сигналов, его часто называют квазисбалансированным или сбалансированным по сопротивлению выходом, хотя на самом деле он полностью сбалансирован и не допускает синфазных помех.
Однако есть некоторые незначительные преимущества управления линией с полностью дифференциальным выходом:
Большинство аудиопродуктов (запись, голосовая связь и т. д.) имеют дифференциальные симметричные входы и выходы, обычно через XLR или TRS phone разъемы. Однако в большинстве случаев дифференциальный сбалансированный входной сигнал внутренне преобразуется в несимметричный сигнал через трансформатор или электронный усилитель. После внутренней обработки несимметричный сигнал преобразуется обратно в дифференциальный сбалансированный сигнал и подается на выход.
Небольшое количество аудиопродуктов было разработано с полностью дифференциальным симметричным трактом прохождения сигнала от входа до выхода; звуковой сигнал никогда не разбалансируется. Эта конструкция достигается за счет обеспечения идентичных (зеркальных) внутренних сигнальных трактов как для «неинвертирующих», так и для «инвертирующих» аудиосигналов. В критических приложениях конструкция 100% дифференциальной симметричной схемы может обеспечить лучшую целостность сигнала за счет исключения дополнительных каскадов усилителя или трансформаторов, необходимых для входной несимметрии и обратно -кончить ребалансировку. Полностью сбалансированная внутренняя схема была продвинута как обеспечивающая лучший динамический диапазон на 3 дБ, хотя и с более высокой стоимостью по сравнению с несимметричными схемами.
Трехконтактные разъемы XLR и четверть дюйма (¼ "или 6,35 мм) телефонные разъемы TRS обычно используются для сбалансированного звука Многие разъемы теперь предназначены для подключения телефонных штекеров XLR или TRS. В оборудовании, предназначенном для долгосрочной установки, иногда используются разъемы клеммных колодок или Euroblock.
2,5, 3,5 и Штекеры TRS 6,35 мм
Трехконтактные разъемы XLR, розетка слева и вилка справа
Трехконтактный XLR плюс гибридный разъем TRS 6.35 мм.
С разъемами XLR, контакты 1, 2 и 3 обычно используются для экрана (заземленное или шасси ), неинвертирующего сигнала и инвертирующего сигнала, соответственно. (фраза «земля, ток, возврат», соответствующая «X, L, R» часто предлагается в качестве вспомогательного средства памяти, хотя инвертирующий сигнал - это не просто «возврат».) В телефонных вилках TRS наконечник не инвертирующий, кольцо инвертирующее, а гильза -
Если стереофонический или другой бинауральный сигнал l подключен к такому разъему, один канал (обычно правый) будет вычтен из другого (обычно левого), в результате останется неслышимый сигнал L - R (левый минус правый) вместо обычного монофонического L + R (левый плюс правый). Изменение полярности в любой другой точке сбалансированной аудиосистемы также приведет к этому эффекту в какой-то момент, когда он позже будет микширован с другим каналом.
Телефонные линии также передают сбалансированный звук, хотя теперь он обычно ограничивается местной петлей. Это называется так, потому что два провода образуют симметричную петлю, по которой проходят обе стороны телефонного звонка. Обратите внимание, что телефонная линия сбалансирована для сигналов переменного тока (аудио), но на самом деле несимметрична по постоянному току, поскольку один провод питается от шины питания коммутатора, обычно -50 вольт, а другой - заземлен, оба через индукторы равной величины, которые имеют около 400 Ом сопротивление постоянному току, чтобы избежать короткого замыкания полезного сигнала переменного тока при передаче питания постоянного тока на телефон и обеспечить простое обнаружение трубки.
Цифровые аудиоподключения в профессиональных средах также часто бывают сбалансированными, обычно в соответствии со стандартом AES3 (AES / EBU). Здесь используются разъемы XLR и витая пара с сопротивлением 110 Ом. Напротив, коаксиальный интерфейс S / PDIF, обычно встречающийся в потребительском оборудовании, представляет собой несимметричный сигнал.
Несимметричные сигналы могут быть преобразованы в симметричные сигналы с помощью балуна, часто через блок DI (также называемый " DI box »или« direct box »).
Если симметричный аудиосигнал должен подаваться на несимметричное соединение, необходимо знать электронную схему, используемую для симметричного выходного каскада. В большинстве случаев отрицательный выход можно подключить к земле, но в некоторых случаях отрицательный выход следует оставить отключенным.
Только синфазный баланс импеданса драйвера, линии и приемника играет роль в подавлении шума или помех. Это свойство подавления шума или помех не зависит от наличия полезного дифференциального сигнала.
