Zrównoważony dźwięk ma sygnał na jednym przewodzie, a odwrócony sygnał na drugim przewodzie.
ŹLE .
Zbalansowane audio ma dwa przewody sygnałowe, a trzeci do masy.
ŹLE .
Każda z tych rzeczy może być prawdą, ale żadna z nich nie zapewnia zbalansowanego dźwięku . Do niedawna sieci telefoniczne były całkowicie analogowe i miały tylko dwa przewody na obwód. Nie było ziemi. Udało im się jednak utrzymać stosunkowo wolne od szumów połączenie na bardzo duże odległości. Tylko dwa przewodniki są wymagane do zbalansowanego dźwięku.
Idealnie zbalansowanym odbiornikiem audio jest wzmacniacz różnicowy. Działa poprzez pomiar różnicy między dwoma wejściami i wywołanie tej różnicy sygnału. „Ziemia” jest całkowicie nieistotna. Jedno wejście nie musi być odwróconą kopią drugiego wejścia. Jak to może mieć znaczenie, jeśli wzmacniacz różnicowy patrzy tylko na różnicę między dwoma wejściami? Skąd może wiedzieć, że jedno wejście jest „sygnałem odwróconym”?
Dlaczego więc nie po prostu podłączyć jednego z wejść do uziemienia? Czy nie oznacza to, że możemy przekształcić niezbalansowane audio w zbalansowane, używając tylko wzmacniacza różnicowego po stronie odbiorczej?
symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab
Tak się składa, że nie, nie możemy tego zrobić i zrozumieć, dlaczego rozumieć, co tak naprawdę oznacza zrównoważony dźwięk. Nie chodzi tu o dwa pojedyncze złącza audio, ale z jednym odwróconym. Chodzi o to, aby sygnał był przenoszony na dwóch przewodach za pomocą jednakowej impedancji .
Oto dlaczego: głównym celem korzystania ze zbalansowanego dźwięku jest redukcja szumów. Ten hałas jest wychwytywany przez wzajemną indukcyjność i pojemność z innymi urządzeniami (często: okablowaniem sieciowym) w pobliżu sygnału audio. Jeśli wzajemna indukcyjność lub pojemność tego źródła szumu jest równa dla naszych dwóch przewodników, wówczas na każdym przewodzie zostaną indukowane równe napięcia i prądy. Oznacza to, że ich różnica się nie zmieni . Zatem źródło szumu, z perspektywy naszego wzmacniacza różnicowego, który patrzy tylko na tę różnicę, nie istnieje. Rozważać:
zasymuluj ten obwód
Jaka jest tutaj wydajność? W zakresie, w jakim U1 jest idealnym wzmacniaczem różnicowym, moc wyjściowa wynosi dokładnie 0 V DC. Część szumu (z V1) sprzęga się z wejściami poprzez C1 i C2, ale ponieważ C1 = C2, a R1 = R2, łączy się z nimi równomiernie, a zatem nie może zmienić różnicy między nimi, więc nie może wpływa na moc wyjściową wzmacniacza różnicowego.
Ale co się stanie, jeśli R1 nie będzie równe R2? R1 i C1 tworzą teraz inny dzielnik napięcia niż R2 i C2, co powoduje nierówne napięcia sprzężone z wejściami wzmacniacza. Teraz jest różnica, a V1, do pewnego stopnia, znajduje się w danych wyjściowych. Ten sam problem występuje, jeśli rezystory są równe, ale kondensatory nie.
Jazda tylko jednym z wejść nic nie zmienia. Rozważać:
zasymuluj ten obwód
Hej, to nie jest zrównoważone!Ale jest całkowicie zrównoważony. Hałas wciąż widzi jednakowe impedancje dla każdego z wejść. Hałas wciąż łączy się równo z każdym wejściem, nie zmieniając różnicy. Dlatego nadal jest odrzucany.
Istnieją dwa powody, dla których typowe połączenie audio, takie jak na iPodzie lub magnetowidzie, nie jest zrównoważone. Pierwszą jest geometria kabla. Zwykle używają one kabli koncentrycznych, z uziemieniem jako ekranem, a wewnątrz znajduje się sygnał odniesienia do ziemi. Ponieważ kształt przewodników nie jest nawet trochę podobny, nie mogą one mieć jednakowej impedancji względem otoczenia. Pod względem poprzednich przykładów C1 i C2 nie są sobie równe.
Drugim jest sposób, w jaki linie te są zwykle napędzane. Zwykle wyglądają mniej więcej tak:
zasymuluj ten obwód
Gdyby U1 był idealnym buforem, byłoby to zrównoważone. Ale tak nie jest: U1 to zazwyczaj jakiś wzmacniacz operacyjny o małej impedancji wyjściowej. Choć jest mały, nie jest tak mały, jak bezpośrednie połączenie z ziemią widoczne przez drugą połowę kabla. Impedancja wyjściowa wzmacniacza operacyjnego prawdopodobnie zmienia się znacznie wraz z częstotliwością.
Bardzo tanim i bardzo skutecznym rozwiązaniem tego problemu jest ustawienie impedancji wyjściowej za pomocą czegoś bardziej kontrolowanego, takiego jak rezystor. Możemy umieścić rezystor rzędu 100 omów szeregowo bez znaczącego tłumienia sygnału. Praktyczne wdrożenie wygląda następująco:
To jest świetny artykuł Rod Elliott (ESP) / Uwe Beis . R2 i R3 wykonują większość równoważenia: rezystory te można kupić lub przyciąć, aby uzyskać bardzo równe rezystancje. Ponieważ są one znacznie większe niż impedancja wyjściowa wzmacniacza operacyjnego, impedancja wyjściowa wzmacniacza operacyjnego jest stosunkowo nieznaczna.
R4 i C1 służą do dalszego uczynienia wzmacniacza operacyjnego nieistotnym przy wyższych częstotliwościach. Prawdziwe wzmacniacze operacyjne mają rosnącą impedancję wyjściową wraz z częstotliwością, co służyłoby do niezrównoważenia obwodu przy wysokiej częstotliwości. Impedancja wyjściowa wzmacniacza operacyjnego staje się jednak mniej istotna przy wyższych częstotliwościach, gdy R4 i C1 blokują obie połówki razem.
Ta topologia nie jest pozbawiona kilku wad. Po pierwsze, ponieważ nie może prowadzić obu linii, ma połowę zakresu dynamicznego w porównaniu do konstrukcji, która może obsługiwać obie linie. Po drugie, napędza dwie linie sygnałowe napięciem wspólnym w trybie równym połowie napięcia sygnału wejściowego. Sterownik musi zatem doprowadzić pojemność dwóch linii sygnałowych do swojego otoczenia, podobnie jak ekran w typowych kablach audio. Jednak w przypadku umiarkowanych długości kabli jest to mało prawdopodobny problem.
Zaletą jest mniejsza liczba części. Ponadto, jeśli znajduje się on na złączu TRS, które wpychane jest do niezrównoważonego wejścia, nic złego się nie stanie, ponieważ pierścień, który zwykle jest „sygnałem odwróconym”, nie jest podłączony do żadnej aktywnej elektroniki.
Co ważniejsze, rozwiewa to powszechne nieporozumienie na temat działania zbalansowanego dźwięku.