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音頻信號的平衡傳輸與非平衡傳輸

 立志奮斗 2019-04-13

    音頻信號有兩種傳輸方式,即對地平衡式與非平衡(單端接地)式。平衡式的信號傳輸線路不易受外界的如交流聲,其他串音,電器設(shè)備噪聲等干擾。非平衡式則易受干擾,所以在專業(yè)領(lǐng)域一般都采用平衡式傳輸。在工程中考慮到成本問題,也會相對選用一些民用級設(shè)備,他們大多都采用非平衡式傳輸。選設(shè)備時應(yīng)盡量使用平衡式傳輸。

一、信號的平衡傳輸 


    平衡傳輸是一種應(yīng)用非常廣泛的音頻信號傳輸方式。它是利用相位抵消的原理將音頻信號傳輸過程中所受的其他干擾降至最低。它需要并列的三根導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn),即接地、熱端、冷端。所以平衡輸入、輸出插件必須具有3個腳位,

如卡農(nóng)(XLR)音頻信號的平衡傳輸與非平衡傳輸或大三芯(TRS)插口 音頻信號的平衡傳輸與非平衡傳輸



傳輸線當(dāng)然也得是21屏蔽層的線,由于熱端信號線和冷端信號線在同一屏蔽層內(nèi)相對距離很近,所以在傳輸過程中受到的其他干擾信號也幾乎相同。然而被傳輸?shù)臒岫诵盘柡屠涠诵盘柕南辔粎s相反(如圖),所以在下一級設(shè)備的輸入端把熱端信號和冷端信號相減,相同的干擾信號被抵消,被傳輸信號由于相位相反而不會損失。所以在專業(yè)的場合和傳輸距離比較遠(yuǎn)的時候通常使用平衡傳輸方法,如果一些專業(yè)的聲卡提供的是平衡接口,那么線材最好選用平衡線輸出,音質(zhì)和噪音控制相對會好一些。

                      

下面是一些常用平衡接口及接線圖:

音頻信號的平衡傳輸與非平衡傳輸


二、信號的非平衡傳輸


    非平衡傳輸只有兩個端子信號端與接地端,在要求不高和近距離信號傳輸?shù)膱龊鲜褂茫绱蠖荆?span>TS
音頻信號的平衡傳輸與非平衡傳輸或蓮花(RCA 音頻信號的平衡傳輸與非平衡傳輸
一般家庭音響系統(tǒng)使用非平衡傳輸方式,這種連接也常用于電子樂器、電吉他等設(shè)備。非平衡線的長度最好為3-5米,太長會影響信號質(zhì)量同時加大噪音。

 

三、平衡與非平衡轉(zhuǎn)換對音頻信號的影響

 

    事實(shí)上,平衡接口的設(shè)計(jì)都遵循這樣的原則:在兩根信號線上采用盡可能相同的振幅來防止信號的串?dāng)_。其本質(zhì)在于,可使用差分輸入來抵御外來信號的干擾,當(dāng)然這兩根信號線對屏蔽線的阻抗(地線)必須完全一致。在接地補(bǔ)償輸出中,通常熱端傳輸音頻信號,而冷端通過專用的電阻器接地。這里的電阻器要保證冷端和熱端的接地阻抗一致。非平衡和平衡之間可轉(zhuǎn)換,但會有損失,當(dāng)專業(yè)設(shè)備需要連接非平衡接口的輸入時,采用兩芯的接地補(bǔ)償輸出所得到的信號是沒有損失的。而如果用三芯的平衡接口輸出,則得到的信號音量會比正常低6dB。因?yàn)槿酒胶饨涌诎研盘柶椒纸o了信號線的冷端和熱端。同樣,在平衡和非平衡之間轉(zhuǎn)換一樣是會有損失的。因此可得出以下結(jié)論。 

    (l)從平衡口,用正確焊接的平衡線,發(fā)送到不平衡輸入,信號振幅會損失一半。模擬信號大小會損失6dB 

    (2)從平衡口,用不平衡線,發(fā)送到不平衡輸入,信號的振幅也損失一半,信號大小損失6dB。


    (3)從平衡口,用焊反了的平衡線,冷信號(一)和熱信號(+)接反,發(fā)送到不平衡輸入,信號振幅損失一半并且倒向,信號大小損失6dB。


    (4)從不平衡口,用正確焊接的平衡線,發(fā)送到平衡輸入,信號大小不變。


    (5)從不平衡口,用不平衡線,發(fā)送到平衡輸入,信號大小不變。


    (6)從不平衡口,用焊反了的平衡線,發(fā)送到平衡輸入,會導(dǎo)致反向波形抵消,可能會出現(xiàn)無聲的結(jié)果。 

    因此,對于平衡接口無論是對稱的還是相反的一組信號結(jié)果都是一樣的。關(guān)鍵在于地線和兩根信號線采用相同的阻抗,任何干擾信號都會被微分接收器當(dāng)作“公共模式”信號,即在兩根信號線上擁有相同的極性和振幅。微分接收器f無論是無源變壓器還是有源的電子輸入設(shè)備)本身就會抵制公共模式信號即能過濾干擾,同時允許任何微分信號通過,就是得到了想要的聲音。在完全對稱的信號中,兩根線攜帶著相同但反向的信號,所以輸出信號的振幅是任意一根線信號的兩倍。這就是傳統(tǒng)的平衡接口工作模式。但也有特殊情況,如果用兩根信號線中的一根來傳遞音頻信息,系統(tǒng)仍然會正常工作。這種連接方式通常被稱作“接地補(bǔ)償輸出”。平衡輸入接口時會損失掉冷端的信號,而兩芯平衡方式不會損失。  

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