Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сбалансированный звук - это метод соединения звукового оборудования с помощью симметричных линий . Этот тип подключения очень важен при записи и производстве звука, 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 разъемы. Разъемы обычно представляют собой трехконтактные XLR или 1 / 4- дюймовые (6,35 мм) телефонные разъемы TRS . При таком использовании каждый кабель передает один канал, поэтому для стереозвука (например) потребуется два из них. [1]

Приложения [ править ]

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 из в системе общественного адреса расположены на любом расстоянии от смесительной консоли, также нормально использовать симметричные линии для прохождения сигналов от микшера до этих усилителей. Многие другие компоненты, такие как графические эквалайзеры и блоки эффектов, имеют сбалансированные входы и выходы, позволяющие это сделать. При записи и при коротких кабельных трассах в целом необходим компромисс между шумоподавлением, обеспечиваемым симметричными линиями, и затратами на дополнительные схемы, которые им требуются.

Уменьшение помех [ править ]

В сбалансированных аудиоподключениях используется ряд методов для уменьшения шума.

Типичный симметричный кабель содержит два идентичных провода, которые скручены вместе, а затем обернуты третьим проводом (фольгой или оплеткой), который действует как экран . Два провода образуют цепь, по которой передается аудиосигнал  - один провод находится в фазе по отношению к сигналу 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»).принципиальные схемы . [2]

Термин сбалансирован происходит от способа подключения каждого провода к идентичным импедансам на источнике и нагрузке . 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 линии, применяется к первому прямому сигналу и нейтрализует его при вычитании двух сигналов.

Эта рекомбинация дифференциального сигнала может быть реализована с помощью дифференциального усилителя . Балун также может быть использован вместо активного дифференциального усилителя устройства.

Провода также скручены вместе, чтобы уменьшить помехи от электромагнитной индукции . Витая пара делает область петли между проводниками как можно меньше , а также гарантирует , что магнитное поле , которое проходит в равной степени через соседние петли будет индуцировать одинаковые уровни шума на оба линиях, которые компенсируют, дифференциальный усилитель. Если источник шума расположен очень близко к кабелю, возможно, 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 по обеим линиям.

Отдельный экран сбалансированного аудиосоединения также дает преимущество в подавлении шума по сравнению с несимметричным двухпроводным устройством (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 с контуром заземления , отделяя экран / шасси от заземления сигнала.

Дифференциальная сигнализация [ править ]

Сигналы часто передаются по симметричным соединениям с использованием дифференциального режима , что означает, что по проводам передаются сигналы противоположной полярности друг другу (например, в разъеме XLR , контакт 2 передает сигнал с нормальной полярностью, а контакт 3 передает сигнал с обратной полярностью. тот же сигнал). Несмотря на распространенное мнение, такое устройство 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. [3] [4] Простой метод управления симметричной линией - это подача сигнала в «горячий» провод через известный импеданс источника., И соединить «холодный» провод к локальной ссылке на первом сигнале через идентичный импеданс. Из-за распространенных заблуждений о дифференциальной передаче сигналов, его часто называют квази-балансным или сбалансированным по сопротивлению выходом, хотя на самом деле он полностью сбалансирован и не допускает синфазных помех.

Однако есть некоторые незначительные преимущества в управлении линией с полностью дифференциальным выходом:

  • Электромагнитное поле вокруг дифференциальной линии в идеале равно нулю, что снижает перекрестные помехи в соседние кабели, что полезно для телефонных пар.
  • Хотя уровень сигнала не изменится из-за стандартизации номинального уровня , максимальный выход дифференциальных драйверов в два раза больше, что дает дополнительный запас на 6 дБ . [3]
  • Увеличение емкости кабеля на длинных участках снижает уровень сигнала, при котором ослабляются высокие частоты. Если каждый провод несет половину размаха напряжения сигнала, как в полностью дифференциальных выходах, можно использовать более длинные кабели без потери высоких частот.
  • Шум, который коррелирует между двумя усилителями (например, из-за несовершенного отказа источника питания ), будет нейтрализован.
  • На более высоких частотах выходной импеданс выходного усилителя может измениться, что приведет к небольшому дисбалансу. При управлении в дифференциальном режиме от двух идентичных усилителей это изменение импеданса будет одинаковым для обеих линий и, таким образом, будет нейтрализовано. [3]
  • Дифференциальные драйверы также более снисходительны к неправильно подключенным адаптерам или оборудованию, которое разбалансирует сигнал, закорачивая контакт 2. [3]

Внутренне сбалансированный звуковой дизайн [ править ]

Большинство аудиопродуктов (запись, голосовая связь и т. Д.) Имеют дифференциальные симметричные входы и выходы, обычно через телефонные разъемы XLR или TRS . 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 к выходу; 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% -ной дифференциальной балансной схемы может обеспечить лучшую целостность сигнала за счет исключения дополнительных каскадов усилителя или трансформаторов, необходимых для входной небалансировки и внутренней балансировки. 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.

Соединители [ править ]

Три-контактный XLR разъемы и четверть дюйм (¼" или 6,35 мм) TRS телефонные разъемы обычно используются для симметричных звуковых сигналов. Многие гнезда теперь разработаны , чтобы либо XLR или TRS штекеров. Оборудование , предназначенные для длительной установки иногда использует клеммные колодки или разъемы Euroblock .

  • Штекеры TRS 2,5, 3,5 и 6,35 мм

  • Трехконтактные разъемы XLR, розетка слева и вилка справа

  • Трехконтактный XLR плюс 6,35 мм TRS телефонный гибридный разъем.

В разъемах XLR контакты 1, 2 и 3 обычно используются для экрана ( заземленного или шасси ), неинвертирующего сигнала и инвертирующего сигнала соответственно. (Фраза «земля, под напряжением, возврат», соответствующая «X, L, R», часто предлагается в качестве вспомогательного средства для запоминания, хотя инвертирующий сигнал - это не просто «возврат»). На телефонных вилках TRS наконечник является не переворачивается, кольцо переворачивается, а втулка заземлена.

Если стереофонический или другой бинауральный сигнал подключен к такому разъему, один канал (обычно правый) будет вычтен из другого (обычно левого), оставляя 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.

По телефонным линиям также передается сбалансированный аудиосигнал, хотя теперь он, как правило, ограничен местной связью . Это называется так, потому что два провода образуют сбалансированную 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 равного номинала, 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 при включении / снятии трубки.

Цифровые аудиоподключения в профессиональной среде также часто бывают сбалансированными, как правило, 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.

Конвертеры [ править ]

Несимметричные сигналы можно преобразовать в симметричные сигналы с помощью симметрии , часто через блок DI (также называемый «блоком DI» или «блоком прямого ввода»).

Если симметричный аудиосигнал необходимо подавать в несимметричное соединение, необходимо знать электронное устройство, используемое для симметричного выходного каскада. В большинстве случаев отрицательный выход можно подключить к земле, но в некоторых случаях отрицательный выход следует оставить отключенным. [5]

См. Также [ править ]

  • Дифференциальная пара
  • AES3

Ссылки [ править ]

  1. ^ "В чем разница между сбалансированным и несбалансированным?" . Блог Aviom . 2014-03-27 . Проверено 24 сентября 2017 .
  2. ^ Сел, Дуглас (2010). Малосигнальный звуковой дизайн . Тейлор и Фрэнсис США. п. 344. ISBN 978-0240521770.
  3. ^ a b c d Грэм Блит . «Проблемы балансировки звука» . Официальные документы . Soundcraft. Архивировано 4 декабря 2010 года . Проверено 30 декабря 2010 .
  4. ^ «Часть 3: Усилители». Звуковое оборудование системы (Третье изд.). Женева: Международная электротехническая комиссия . 2000. с. 111. МЭК 602689-3: 2001. 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.
  5. ^ Макати, Стив. «Заземление и экранирование аудиоустройств» . www.rane.com . Архивировано из оригинала на 2008-12-27 . Проверено 4 апреля 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Сообщество Великобритании по звуку и освещению - статья о сбалансированных линиях
  • Рэй Рейберн: «Сбалансированное / несбалансированное; как сделать это правильно»
  • Блог Aviom - Разница между сбалансированным и несбалансированным звуком