Линейный уровень - это указанная мощность аудиосигнала, используемого для передачи аналогового звука между аудиокомпонентами, такими как проигрыватели компакт-дисков и DVD , телевизоры , усилители звука и микшерные пульты .
Линейный уровень находится между другими уровнями аудиосигналов. Есть более слабые сигналы, например, от микрофонов ( уровень микрофона или уровень микрофона ) и звукоснимателей инструментов ( уровень инструмента ), и более сильные сигналы, например, используемые для управления наушниками и громкоговорителями ( уровень громкоговорителей ). «Сила» этих различных сигналов не обязательно относится к выходному напряжению устройства-источника; это также зависит от его выходного сопротивления и выходной мощности.
Бытовые электронные устройства, связанные со звуком (например, звуковые карты ), часто имеют разъем с маркировкой линейный вход и / или линейный выход . Линейный выход обеспечивает вывод аудиосигнала, а линейный вход принимает входной сигнал. Линейные входы / выходы на аудиооборудовании, ориентированном на потребителя, обычно несимметричны , с трехжильным мини-разъемом TRS 3,5 мм (0,14 дюйма, обычно называемым «восьмым дюймом»), обеспечивающим заземление, левый и правый канал или стерео Разъемы RCA . В профессиональном оборудовании обычно используются симметричные соединения на TRS 6,35 мм (1/4 дюйма).телефонные разъемы или разъемы XLR . Профессиональное оборудование также может использовать несимметричные соединения с (1/4 дюйма) штекерами TS.
Номинальные уровни [ править ]
Уровень линии описывает линию в номинальный уровень сигнала , как отношение, выраженное в децибелах , от стандартного опорного напряжения. Номинальный уровень и опорное напряжение , против которого оно выражено зависит от уровня линии используется. Хотя сами номинальные уровни различаются, обычно используются только два эталонных напряжения: децибел вольта (дБВ) для потребительских приложений и децибел без нагрузки (дБн) для профессиональных приложений.
Опорное напряжение в децибелах вольт 1 В СКО = 0 д . [1] Децибел выгружен опорное напряжение, 0 дБ , является напряжением переменного тока , необходимых для производства 1 мВт мощности через 600 Ом импеданса (приблизительно 0.7746 V RMS ). [2] Эта неудобная единица является пережитком ранних телефонных стандартов, в которых использовались источники и нагрузки 600 Ом и измерялась рассеиваемая мощность в децибел-милливаттах ( дБм ). Современное звуковое оборудование не использует согласованные нагрузки 600 Ом, следовательно, дБм без нагрузки ( дБн ).
Наиболее распространенный номинальный уровень для профессионального оборудования составляет +4 дБн (по соглашению, значения в децибелах обозначаются явным символом знака). Для потребительского оборудования это –10 дБВ , что используется для снижения производственных затрат. [3]
Выраженный в абсолютном выражении, сигнал с уровнем –10 дБВ эквивалентен синусоидальному сигналу с пиковой амплитудой (V PK ) приблизительно 0,447 В или любому общему сигналу со среднеквадратичным значением 0,316 вольт (V RMS ). Сигнал на уровне +4 дБн эквивалентен синусоидальному сигналу с пиковой амплитудой приблизительно 1,736 В или любому общему сигналу при приблизительно 1,228 В RMS .
Размах амплитуды (иногда обозначаемой сокращенно как pp ) (V PP ) относится к полному размаху напряжения сигнала, который в два раза превышает пиковую амплитуду сигнала. Так , например, сигнал с пиковой амплитудой ± 0,5 V имеет п.п. амплитуду от 1,0 V .
| Использовать | Номинальный уровень | Номинальный уровень, В RMS | Пиковая амплитуда, В ПК | Размах амплитуды, В пп |
|---|---|---|---|---|
| Профессиональное аудио | +4 дБн | 1,228 | 1,736 | 3,472 |
| Потребительский звук | −10 дБВ | 0,316 | 0,447 | 0,894 |
Сигнал линейного уровня представляет собой сигнал переменного тока без смещения постоянного тока, что означает, что его напряжение изменяется относительно земли сигнала от пиковой амплитуды (например, +1,5 В ) до эквивалентного отрицательного напряжения ( -1,5 В ). [4]
Импедансы [ править ]
Драйвер линии , как правило , используются для привода линейного уровня выходов аналоговых сигналов. [5] Поскольку кабели между линейным выходом и линейным входом, как правило, чрезвычайно короткие по сравнению с длиной волны аудиосигнала в кабеле, эффекты линии передачи можно не учитывать, и согласование импеданса не требуется. Вместо этого в схемах линейного уровня используется принцип моста с полным сопротивлением , при котором выход с низким импедансом управляет входом с высоким сопротивлением. Типичное соединение линейного выхода имеет выходной импеданс от 100 до 600 Ом , при этом более низкие значения чаще встречаются в более новом оборудовании. Линейные входы имеют гораздо более высокий импеданс, обычно 10 кОм или более. [6]
Два импеданса образуют делитель напряжения с шунтирующим элементом, который является большим по сравнению с размером последовательного элемента, что гарантирует, что небольшая часть сигнала шунтируется на землю и что требования по току сводятся к минимуму. Большая часть напряжения на выходе возникает на входном импедансе, и почти никакое напряжение на выходе не падает. [6] Линейный вход действует аналогично входу высокоимпедансного вольтметра или осциллографа, измеряя напряжение на выходе, потребляя минимальный ток (и, следовательно, минимальную мощность) от источника. Высокое сопротивление линии в цепи не нагружает выход устройства-источника.
Это сигналы напряжения (в отличие от сигналов тока), и желательна информация о сигнале (напряжение), а не мощность для управления преобразователем , таким как динамик или антенна. Фактическая информация, которой обмениваются устройства, - это разница в напряжении; именно этот сигнал переменного напряжения передает информацию, делая ток несущественным.
Линия выхода [ править ]
Символ линейного выхода. Цвет руководства ПК зеленый лайм.
Линейные выходы обычно имеют сопротивление источника от 100 до 600 Ом . Напряжение может достигать 2 В (от пика до пика) с уровнями, относящимися к –10 дБВ (300 мВ) при 10 кОм . Частотная характеристика самого современного оборудования объявляется как по меньшей мере 20 Гц до 20 кГц, что соответствует обычному диапазону человеческого слуха . Линейные выходы предназначены для управления нагрузкой с сопротивлением 10 000 Ом; всего несколько вольт, это требует минимального тока.
Подключение других устройств [ править ]
Подключение нагрузки с низким импедансом, такой как громкоговоритель (обычно от 4 до 8 Ом ), к линейному выходу приведет к короткому замыканию выходной цепи. Такие нагрузки составляют около 1/1000 импеданса, для управления которым предназначен линейный выход, поэтому линейный выход обычно не предназначен для источника тока, который потребляется нагрузкой от 4 до 8 Ом при нормальных напряжениях линейного выхода. Результатом будет очень слабый звук из динамика и, возможно, повреждение цепи линейного выхода.
Выходы на наушники и линейные выходы иногда путают. Наушники разных производителей и моделей имеют широкий диапазон импедансов - от 20 Ом до нескольких сотен Ом; самый низкий из них будет иметь результаты, аналогичные динамику, в то время как самый высокий может работать приемлемо, если импеданс линейного выхода достаточно низкий и наушники достаточно чувствительны.
И наоборот, выход для наушников обычно имеет импеданс источника всего в несколько Ом (для обеспечения мостового соединения с наушниками 32 Ом) и легко управляет линейным входом.
По аналогичным причинам не следует использовать «звезду» -кабели (или «Y-разветвители») для объединения двух сигналов линейного выхода в одну линию входа. Каждый линейный выход будет управлять другим линейным выходом, а также предполагаемым входом, опять же, что приводит к гораздо большей нагрузке, чем предусмотрено. Это приведет к потере сигнала и, возможно, даже к повреждению. Вместо этого следует использовать активный микшер, например, на операционных усилителях . [7] Большой резистор, включенный последовательно с каждым выходом, можно использовать для безопасного смешивания их вместе, но он должен быть соответствующим образом рассчитан на полное сопротивление нагрузки и длину кабеля.
Строка в [ править ]
Символ линейного входа. Цвет руководства ПК светло-синий.
Разработчики предполагают, что линия выхода одного устройства должна быть подключена к линейному входу другого. Линейные входы предназначены для приема уровней напряжения в диапазоне, обеспечиваемом линейными выходами. С другой стороны, импедансы намеренно не совпадают от выхода к входу. Импеданс линейного входа обычно составляет около 10 кОм . При управлении от обычного низкого импеданса линейного выхода от 100 до 600 Ом, это образует «мостовое» соединение, в котором большая часть напряжения, генерируемого источником (выходом), падает на нагрузку (вход), а минимальный ток течет. из-за относительно высокого сопротивления нагрузки.
Хотя линейные входы имеют более высокий импеданс по сравнению с линейными выходами, их не следует путать с так называемыми входами «Hi-Z» (Z - это символ импеданса ), которые имеют импеданс от 47 кОм до более 1 МОм . Эти входы «Hi-Z» или «инструментальные» обычно имеют более высокое усиление, чем линейный вход. Они разработаны для использования, например, со звукоснимателями электрогитары и коробками прямого ввода . Некоторые из этих источников могут обеспечивать только минимальное напряжение и ток, а вход с высоким импедансом предназначен для их чрезмерной нагрузки.
Линейный уровень в традиционных сигнальных трактах [ править ]
Акустические звуки (например, голоса или музыкальные инструменты ) часто записываются с помощью преобразователей ( микрофонов и звукоснимателей ), которые производят слабые электрические сигналы. Эти сигналы должны быть усилены до линейного уровня, где ими легче манипулировать с помощью других устройств, таких как микшерные пульты и магнитофоны. Такое усиление выполняется устройством, известным как предусилитель или «предусилитель», которое повышает сигнал до линейного уровня. После манипуляции на линейном уровне сигналы затем обычно отправляются на усилитель мощности , где они усиливаются до уровней, способных управлять наушниками или громкоговорителями.. Они преобразуют сигналы обратно в звуки, которые можно услышать в воздухе.
Большинство картриджей для фонографов также имеют низкий выходной уровень и требуют предусилителя; как правило, домашний стереофонический интегрированный усилитель или ресивер будет иметь специальный фонокорректор . Этот вход пропускает сигнал через фонокорректор, который применяет RIAA-эквализацию к сигналу, а также повышает его до линейного уровня.
См. Также [ править ]
- Номинальный уровень
- Уровень выравнивания
- Микрофон
- Предусилитель
- Усилитель мощности
- Звуковая карта
Ссылки [ править ]
- ^ Основы Tangible Tech Audio
- ^ Гленн М. Баллоу, изд. (1998). Справочник для звукорежиссеров: Новая Аудио Циклопедия, Второе издание . Focal Press. п. 761. ISBN 0-240-80331-0.
- ^ Винер, Итан (2013). Аудиоэксперт: все, что вам нужно знать об аудио . Focal Press. п. 107. ISBN 978-0-240-82100-9.
- ^ Осциллографическое измерение сигнала линейного уровня
- Перейти ↑ Bishop, Owen (2011). Электроника - схемы и системы . Рутледж. п. 250. ISBN 9781136440434. Проверено 18 апреля 2016 года .
- ^ a b Деннис Бон (май 1996 г.). «Практические требования по линейному вождению» . RaneNotes . Rane Corporation . Проверено 15 июля 2012 .
На практике теория линий электропередачи не применима к звуковым линиям реального мира. ... Это открывает путь к простому RC-моделированию нашей аудиолинии.
- ↑ Деннис Бон (апрель 2004 г.). "Почему не Уай?" . RaneNotes . Rane Corporation . Проверено 15 июля 2012 .
Выходы имеют низкий импеданс и должны подключаться только к входам с высоким импедансом - никогда, никогда не связывайте два выхода напрямую - никогда.
Если вы это сделаете, то каждый выход пытается управлять очень низким импедансом другого, заставляя оба выхода работать с ограничением по току и возможным повреждением.
Как минимум, это приводит к серьезной потере сигнала.
Внешние ссылки [ править ]
- СМИ, относящиеся к линейному уровню на Викискладе?
- Преобразование дБн в вольты, дБВ в вольты и вольт в дБн и дБВ
- Преобразование напряжения V в дБ, дБн, дБВ и дБм
- Децибел
