Балансное подключение

Поделись знанием:
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

Небалансный (несимметричный, линейный) сигнал передаётся 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.

Приёмник балансного сигнала вычитает из прямого сигнала инверсный, в результате помехи, синфазно наведённые 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 всём протяжении линии и на входе приёмника, во-вторых, позволяет применять дополнительные методы контроля и исправлений искажений сигнала.

Сравнение с небалансным подключением

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 звукорежиссёрского 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

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

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

Конвертеры в небалансный сигнал

Небалансный сигнал может быть сконвертирован в балансный с помощью балуна, а также через DI unit. Также 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 необходимо 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

Напишите отзыв о статье "Балансное подключение"

Примечания

  1. [www.sweetwater.com/store/detail/m201/ Grace Design m201 (promotional ad copy)] Sweetwater Sound[неавторитетный источник? 3962 дня]

Ссылки

  • [www.ukslc.org/articles/sound/balanced_lines_2005011620.html UK Sound And Lighting Community — Article On Balanced Lines]
  • [web1.prosoundweb.com/install/sac/n27/rick/balout-1.shtml Rick Chinn: A Simple Implementation of the Impedance Balanced Output]

Отрывок, характеризующий Балансное подключение

Голубые ясные глаза смотрели на главнокомандующего так же дерзко, как и на полкового командира, как будто своим выражением разрывая завесу условности, отделявшую так далеко главнокомандующего от солдата.
– Об одном прошу, ваше высокопревосходительство, – сказал он своим звучным, твердым, неспешащим голосом. – Прошу дать мне случай загладить мою вину и доказать мою преданность государю императору и России.
Кутузов отвернулся. На лице его промелькнула та же улыбка глаз, как и в то время, когда он отвернулся от капитана Тимохина. Он отвернулся и поморщился, как будто хотел выразить этим, что всё, что ему сказал Долохов, и всё, что он мог сказать ему, он давно, давно знает, что всё это уже прискучило ему и что всё это совсем не то, что нужно. Он отвернулся и направился к коляске.
Полк разобрался ротами и направился к назначенным квартирам невдалеке от Браунау, где надеялся обуться, одеться и отдохнуть после трудных переходов.
– Вы на меня не претендуете, Прохор Игнатьич? – сказал полковой командир, объезжая двигавшуюся к месту 3 ю роту и подъезжая к шедшему впереди ее капитану Тимохину. Лицо полкового командира выражало после счастливо отбытого смотра неудержимую радость. – Служба царская… нельзя… другой раз во фронте оборвешь… Сам извинюсь первый, вы меня знаете… Очень благодарил! – И он протянул руку ротному.
– Помилуйте, генерал, да смею ли я! – отвечал капитан, краснея носом, улыбаясь и раскрывая улыбкой недостаток двух передних зубов, выбитых прикладом под Измаилом.
– Да господину Долохову передайте, что я его не забуду, чтоб он был спокоен. Да скажите, пожалуйста, я всё хотел спросить, что он, как себя ведет? И всё…
– По службе очень исправен, ваше превосходительство… но карахтер… – сказал Тимохин.
– А что, что характер? – спросил полковой командир.
– Находит, ваше превосходительство, днями, – говорил капитан, – то и умен, и учен, и добр. А то зверь. В Польше убил было жида, изволите знать…
– Ну да, ну да, – сказал полковой командир, – всё надо пожалеть молодого человека в несчастии. Ведь большие связи… Так вы того…
– Слушаю, ваше превосходительство, – сказал Тимохин, улыбкой давая чувствовать, что он понимает желания начальника.
– Ну да, ну да.
Полковой командир отыскал в рядах Долохова и придержал лошадь.
– До первого дела – эполеты, – сказал он ему.
Долохов оглянулся, ничего не сказал и не изменил выражения своего насмешливо улыбающегося рта.
– Ну, вот и хорошо, – продолжал полковой командир. – Людям по чарке водки от меня, – прибавил он, чтобы солдаты слышали. – Благодарю всех! Слава Богу! – И он, обогнав роту, подъехал к другой.
– Что ж, он, право, хороший человек; с ним служить можно, – сказал Тимохин субалтерн офицеру, шедшему подле него.
– Одно слово, червонный!… (полкового командира прозвали червонным королем) – смеясь, сказал субалтерн офицер.
Счастливое расположение духа начальства после смотра перешло и к солдатам. Рота шла весело. Со всех сторон переговаривались солдатские голоса.
– Как же сказывали, Кутузов кривой, об одном глазу?
– А то нет! Вовсе кривой.
– Не… брат, глазастее тебя. Сапоги и подвертки – всё оглядел…
– Как он, братец ты мой, глянет на ноги мне… ну! думаю…
– А другой то австрияк, с ним был, словно мелом вымазан. Как мука, белый. Я чай, как амуницию чистят!
– Что, Федешоу!… сказывал он, что ли, когда стражения начнутся, ты ближе стоял? Говорили всё, в Брунове сам Бунапарте стоит.
– Бунапарте стоит! ишь врет, дура! Чего не знает! Теперь пруссак бунтует. Австрияк его, значит, усмиряет. Как он замирится, тогда и с Бунапартом война откроется. А то, говорит, в Брунове Бунапарте стоит! То то и видно, что дурак. Ты слушай больше.
– Вишь черти квартирьеры! Пятая рота, гляди, уже в деревню заворачивает, они кашу сварят, а мы еще до места не дойдем.
– Дай сухарика то, чорт.
– А табаку то вчера дал? То то, брат. Ну, на, Бог с тобой.
– Хоть бы привал сделали, а то еще верст пять пропрем не емши.
– То то любо было, как немцы нам коляски подавали. Едешь, знай: важно!
– А здесь, братец, народ вовсе оголтелый пошел. Там всё как будто поляк был, всё русской короны; а нынче, брат, сплошной немец пошел.
– Песенники вперед! – послышался крик капитана.
И перед роту с разных рядов выбежало человек двадцать. Барабанщик запевало обернулся лицом к песенникам, и, махнув рукой, затянул протяжную солдатскую песню, начинавшуюся: «Не заря ли, солнышко занималося…» и кончавшуюся словами: «То то, братцы, будет слава нам с Каменскиим отцом…» Песня эта была сложена в Турции и пелась теперь в Австрии, только с тем изменением, что на место «Каменскиим отцом» вставляли слова: «Кутузовым отцом».
Оторвав по солдатски эти последние слова и махнув руками, как будто он бросал что то на землю, барабанщик, сухой и красивый солдат лет сорока, строго оглянул солдат песенников и зажмурился. Потом, убедившись, что все глаза устремлены на него, он как будто осторожно приподнял обеими руками какую то невидимую, драгоценную вещь над головой, подержал ее так несколько секунд и вдруг отчаянно бросил ее:
Ах, вы, сени мои, сени!
«Сени новые мои…», подхватили двадцать голосов, и ложечник, несмотря на тяжесть амуниции, резво выскочил вперед и пошел задом перед ротой, пошевеливая плечами и угрожая кому то ложками. Солдаты, в такт песни размахивая руками, шли просторным шагом, невольно попадая в ногу. Сзади роты послышались звуки колес, похрускиванье рессор и топот лошадей.
Кутузов со свитой возвращался в город. Главнокомандующий дал знак, чтобы люди продолжали итти вольно, и на его лице и на всех лицах его свиты выразилось удовольствие при звуках песни, при виде пляшущего солдата и весело и бойко идущих солдат роты. Во втором ряду, с правого фланга, с которого коляска обгоняла роты, невольно бросался в глаза голубоглазый солдат, Долохов, который особенно бойко и грациозно шел в такт песни и глядел на лица проезжающих с таким выражением, как будто он жалел всех, кто не шел в это время с ротой. Гусарский корнет из свиты Кутузова, передразнивавший полкового командира, отстал от коляски и подъехал к Долохову.
Гусарский корнет Жерков одно время в Петербурге принадлежал к тому буйному обществу, которым руководил Долохов. За границей Жерков встретил Долохова солдатом, но не счел нужным узнать его. Теперь, после разговора Кутузова с разжалованным, он с радостью старого друга обратился к нему: