Балансное подключение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Балансное подключение (аудио) — метод соединения аудиооборудования с помощью балансной линии. Этот тип соединения часто используется в студиях звукозаписи, потому что позволяет использовать длинные кабели, успешно противостоящие внешним помехам.


Принцип действия[править | править вики-текст]

Kabel-Symetrisch.png

Небалансный (несимметричный, линейный) сигнал передается по двум проводникам: один проводник — информационный, другой — земля. Это обязательное и достаточное условие для протекания электрического тока по замкнутой цепи. Данный способ передачи сигналов отличается исключительной простотой реализации, однако не способен противостоять помехам на физическом уровне (в качестве одного из немногих практических решений применяют экранирование таких линий).

Балансный сигнал использует для передачи три проводника: два информационных (прямой и инверсный) и одну землю. Электрический импеданс информационных проводников по отношению к земле сбалансирован (то есть равен), что нашло отражение в названии. Сигналы по двум информационным проводникам балансной линии передаются в противофазе с равной амплитудой относительно земли.

Приемник балансного сигнала вычитает из прямого сигнала инверсный, в результате помехи, синфазно наведенные на такую линию, вычитаются, а полезный сигнал увеличивается по амплитуде в два раза. Существенное отличие балансной линии от обычной дифференциальной пары в обязательном наличии земляного проводника и соблюдении равных импедансов пар «плюс—земля» и «минус—земля», что, во-первых, сохраняет равные амплитуды прямого и инверсного сигнала на всем протяжении линии и на входе приемника, во-вторых, позволяет применять дополнительные методы контроля и исправлений искажений сигнала.

Сравнение с небалансным подключением[править | править вики-текст]

В сравнении с небалансным подключением балансное имеет два основных преимущества, обусловленные его техническими особенностями.

Первое преимущество — возможность передавать аналоговый сигнал без существенных искажений на значительно бо́льшие расстояния. Это, прежде всего, обусловлено в два раза большей разностью потенциалов между прямым и инверсным сигналом балансной линии в сравнении с разностью потенциалов между землей и единственным сигналом небалансной линии. Если небалансное подключение позволяет получать чистый аналоговый сигнал без существенных искажений на расстояниях, на практике не превышающих 15—20 м, то при балансном подключении фактическая длина аналоговой линии может достигать 200 м и более.

Вторая особенность, тесно связанная с первой — лучшая в сравнении с небалансным подключением помехоустойчивость, которая достигается рядом факторов:

  • Передача полезной информации дифференциальным (противофазным) сигналом позволяет подавлять синфазные помехи, вызванные внешними наводками.
  • Наличие третьего проводника (земли) позволяет контролировать разницу между прямым и инверсным сигналом, детектировать помехи, возникающие в одной из двух информационных линий и различными способами снижать их влияние на полезный сигнал, например, за счет усреднения прямого и инверсного принимаемых сигналов.
  • Бо́льшая разность потенциалов между прямым и инверсным дифференциальными проводниками в сравнении с разностью потенциалов между землей и единственным сигналом небалансной линии позволяет получать более устойчивый к затуханию аналоговый сигнал с бо́льшим соотношением сигнал-шум.

Эти и другие особенности балансного подключения обусловили его применение в профессиональной аудиоаппаратуре. Применение балансного и небалансного подключений обычно разделяется следующим образом: небалансное подключение при межблочных соединениях в пределах одной стойки аудиоаппаратуры, а балансное соединение — для передачи на большие расстояния, например, от звукорежиссерского пульта к усилителям мониторных громкоговорителей. Актуальность использования балансных линий очевидна в концертном оборудовании, специфика которого подразумевает достаточно длинные аудиолинии, проложенные в агрессивной, полной помех среде.

К недостаткам балансного подключения можно отнести использование дополнительного проводника и более сложной реализации принимающей и передающей аппаратуры.


Конструктивная реализация в аппаратуре[править | править вики-текст]

Большинство профессиональной аудиоаппаратуры (звукозаписывающей, системы громкой оповестительной связи и т. д.) имеют отдельные балансные и небалансные входные разъёмы, обычно XLR или TRS. Тем не менее, в большинстве случаев сигнал с отдельного балансного входа преобразовывается внутри прибора в небалансный сигнал с помощью трансформатора или электронного усилителя. После обработки сигнала прибором, небалансный сигнал преобразовывается обратно в балансный и подается на выход. Однако, некоторое количество техники проектируется для работы с балансным сигналом без дополнительных преобразований. Это достигается при использовании зависимых трактов для обеих цепей сигнала (положительной и отрицательной). Такая схема используется для достижения максимального качества звука чтобы избежать лишних преобразований сигнала, неизбежно влияющих на его качество. Полностью балансная внутренняя схема позволяет расширить динамический диапазон на 3 дБ по напряжению.[1]

Разъёмы[править | править вики-текст]

В настоящее время наиболее часто используются 3-контактные разъемы XLR, также часто используются четвертьдюймовые (¼" или 6.35 мм) разъемы TRS (tip-ring-sleeve). Существуют различные переходники из XLR в TRS и обратно. Также, в стационарной аппаратуре используются винтовые клеммные колодки и разъемы.

Галерея[править | править вики-текст]

Конвертеры в небалансный сигнал[править | править вики-текст]

Небалансный сигнал может быть сконвертирован в балансный с помощью балуна, а также через DI unit. Так же выпускаются специализированные микросхемы - ресиверы и драйверы балансной линии. Такие микросхемы содержат внутри один или несколько ОУ и сеть прецизионных резисторов, соединенных в схему преобразования баланс-небаланс или наоборот.

Если балансный сигнал подключить к небалансной линии, необходимо знать, как это делается. В большинстве случаев отрицательный сигнал может быть подключен к «земле», но, в определенных случаях, отрицательный сигнал нужно оставить неподключенным.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]