Lo que hace un "balance" de la señal de audio?

Question

¿Qué es "equilibrado" de audio exactamente, y por qué es útil? He leído que significa que hay dos voltajes, siendo uno el inverso del otro. Una equilibrada receptor de audio se ve en la diferencia entre estos, y pide que la "señal". El ruido debe afectar a las dos mitades de la señal balanceada igualmente, por lo que el receptor no debe ver a ruido de la señal, debido a que no cambia la diferencia entre las dos mitades.

Pero esto no tiene ningún sentido. No es una desequilibrada señal de audio también una diferencia: la diferencia entre la tierra y el voltaje de la señal? ¿Por qué no podemos simplemente alimentar a un desbalance en la señal de audio en una equilibrada receptor de audio y llamar equilibrada?

Y ¿cómo hacer una segunda, invertida voltaje de cambiar nada en absoluto? Si nosotros no hacemos esto, no ruido aún afecta a ambas partes por igual, y todavía ser rechazado por el receptor?

Answer 1

Audio balanceado tiene la señal en un conductor, y la señal invertida en otro conductor.

MAL.

Audio balanceado tiene dos conductores de la señal, y una tercera para la tierra.

MAL.

Cualquiera de estas cosas puede ser cierto, pero tampoco es lo que hace que el audio balanceado. Redes telefónicas hasta hace relativamente poco eran totalmente analógico, y tenía sólo dos cables por circuito. No había suelo. Sin embargo, se las arregló para mantener una relativamente libre de ruido conexión a través de distancias muy largas. Sólo dos conductores son necesarios para el audio balanceado.

Un equilibrio ideal receptor de audio es un amplificador diferencial. Funciona mediante la medición de la diferencia entre sus dos entradas, y llamando a que la diferencia de la señal. "Tierra" es totalmente irrelevante. Una entrada no necesita ser una copia invertida de la otra entrada. ¿Cómo podría la materia, si un amplificador diferencial es sólo mirar a la diferencia entre sus dos entradas? ¿Cómo podría saber que una entrada es "la señal invertida"?

¿Por qué, entonces, no sólo tiene que conectar una de las entradas a la tierra? No significa esto que podemos hacer cualquier desbalance de audio en audio balanceado sólo por el uso de un amplificador diferencial en el extremo receptor?

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Como sucede, no, nosotros no podemos hacer eso, y para entender por qué es entender lo que el audio balanceado que realmente significa. No se trata de tener dos single-ended conexiones de audio, pero con una invertida. Se trata de tener la señal se transporta en dos conductores con la igualdad de impedancia.

He aquí por qué: el objetivo principal en el uso equilibrado de audio es para reducir el ruido. Este ruido es recogido por la inductancia y la capacitancia con otras cosas (con frecuencia: cableado de red) cerca de la señal de audio. Si la inductancia mutua o de la capacitancia a esta fuente de ruido es igual para nuestros dos conductores, a continuación, la igualdad de los voltajes y las corrientes serán inducidos en cada conductor. Es decir, su diferencia no va a cambiar. Por lo tanto la fuente de ruido, desde la perspectiva de nuestro amplificador diferencial que sólo se ve en esta diferencia, no existe. Considere la posibilidad de:

^{simular este circuito}

¿Cuál es el resultado? En la medida en que U1 es un amplificador diferencial ideal, la salida es exactamente 0V DC. Algunos de los ruidos (de V1) las parejas en las entradas a través de C1 y C2, pero debido a que C1=C2, y R1=R2, las parejas a cada uno por igual, y por lo tanto no se puede cambiar la diferencia entre los dos, por lo que no puede afectar a la salida del amplificador diferencial.

Pero, ¿qué sucede si R1 no es igual a R2? R1 y C1 de forma diferente de un divisor de tensión que R2 y C2, lo que resulta en la desigualdad de los voltajes de acoplamiento en el amplificador de entradas. Ahora no es una diferencia, y V1, en cierta medida, se encuentra en la salida. El mismo problema existe si las resistencias son iguales, pero los condensadores no son.

La conducción sólo una de las entradas no cambia nada. Considere la posibilidad de:

^{simular este circuito}

Hey eso no es equilibrada! Pero es totalmente equilibrada. El ruido sigue viendo igual de impedancias para cada una de las entradas. El ruido todavía parejas de igual forma en cada entrada, por lo tanto no cambia la diferencia. Por lo tanto, todavía es rechazado.

Hay dos razones para que el típico de conexión de audio como los que se encuentran en un iPod o un reproductor de vídeo no está equilibrada. El primero es el cable de la geometría. Por lo general, estos utilizan cables coaxiales, con la tierra como el escudo, y una tierra de referencia de señal en el interior de la misma. Porque la forma de los conductores no es ni remotamente similar, no pueden posiblemente tener igualdad de impedancia a su entorno. En términos de los anteriores ejemplos, C1 y C2 no son iguales.

La segunda es cómo estas líneas son hincados. Suelen ser algo como esto:

^{simular este circuito}

Si U1 fueron un búfer ideal, este sería equilibrado. Pero no: U1 es generalmente de algún tipo de op-amp con una pequeña impedancia de salida. Aunque es pequeño, no es tan pequeño como la conexión directa a tierra visto por la otra mitad del cable. El op-amp de la impedancia de salida, probablemente, también varía significativamente con la frecuencia.

Una muy barato y muy eficaz solución a este problema es establecer la impedancia de salida con algo más controlable, como una resistencia. Podemos poner una resistencia del orden de 100 ohmios en serie sin significativamente la atenuación de la señal. Una aplicación práctica se parece a esto:

Esto es de un gran artículo de la Varilla de Elliott (ESP) / Uwe Beis. R2 y R3 de la mayoría de equilibrio: estas resistencias pueden ser comprados o recortado a tener muy en igualdad de resistencias. Ya que son significativamente más grande que la impedancia de salida del op-amp, el op-amp de la impedancia de salida es relativamente insignificante.

R4 y C1 servir para representar el op-amp insignificante en las frecuencias más altas. Real op-amps tienen aumento de la impedancia de salida con frecuencia, la cual serviría para desequilibrar el circuito de alta frecuencia. Sin embargo, el op-amp de la impedancia de salida pasa a ser menos importante a frecuencias más altas, como la R4 y C1 de derivación de las dos mitades.

Esta topología no es sin un par de desventajas. En primer lugar, ya que no puede la unidad de ambas líneas, se tiene la mitad del rango dinámico en comparación con un diseño que puede conducir a ambas líneas. En segundo lugar, las unidades de las dos líneas de señal con un voltaje de modo común de la mitad que la de la señal de entrada. El conductor debe por lo tanto la unidad de la capacitancia de las dos líneas de señal a su entorno, como el escudo en los típicos cables de audio. Sin embargo, para los moderados longitudes de cable, esto es poco probable un problema.

La ventaja es la reducción de conteo de partes. También, si esto es en un conector TRS de que se mete a empujones en una entrada no balanceada, nada malo puede ocurrir, ya que el anillo, que normalmente es "señal invertida", no está conectado a ningún electrónica activa.

Lo que es más importante, se disipa un malentendido común acerca de cómo el audio balanceado obras.

Answer 2

A pesar de las respuestas que ya están aquí, la historia aún no está completa.

Totalmente equilibrado de la señal de audio está conectado

• a partir de una equilibrada conductor,
• a través de un cable balanceado,
• para un equilibrado receptor,

y cada parte tiene que ser considerado por separado.

Algunos de los circuitos descritos hasta el momento va a trabajar el uno con el otro en algunas circunstancias, pero la mayoría va a fallar una prueba u otra.

Cable balanceado.

Un cable balanceado tiene dos conductores ("piernas") de igual impedancia y con la igualdad de la exposición a campos externos, que generalmente se logra por la torsión de los dos conductores juntos. Ocasionalmente cada pierna es en sí mismo un par, por lo que hay 4 conductores entrelazado y retorcido en estrella-quad de configuración.

La igualdad de la exposición a campos externos significa que cualquier electrostática acoplamiento de una fuente de interferencias en el cable que va a generar el mismo voltaje en cada pierna, y cualquier acoplamiento magnético se va a inyectar la misma corriente en cada pierna.

Una conexión a tierra no es necesaria para una señal balanceada a pesar de que una pantalla puede reducir la interferencia de las señales externas como la radiación y la interferencia de otras señales. Si la pantalla está presente a menudo está conectado a un extremo solo para eliminar los bucles de tierra. En el nivel de sistema general, se producirá una conexión a tierra para el equipo en cada extremo de la señal, a pesar de que se puede compartir entre 2, 50 o varios cientos de señales balanceadas.

Equilibrada receptor.

Equilibrada receptor no es simplemente un amplificador diferencial. También debe mantener la misma impedancia a tierra de cada pierna.

El amplificador diferencial se asegura de que cualquier interferencia voltajes que llegan en ambas piernas cancelar a la otra (es decir, el modo común de ganancia = 0). Esto incluye no sólo cualquier interferencia, sino también cualquier diferencia entre el "suelo" de los potenciales en cada extremo.

La igualdad de impedancias en cada pierna asegurarse de que cualquier interferencia de las corrientes inyectadas en ambas piernas va a desarrollar la misma tensión en cada pierna, que luego pueden ser rechazado por el amplificador diferencial. Un simple amplificador diferencial se producirá esta prueba.

Equilibrada conductor.

El equilibrado del conductor tiene tres tareas :

1. Generar tanto "verdadero" y invertida salidas en la misma amplitud.
2. Tienen la misma impedancia a tierra en cada salida
3. La transferencia de cualquier interferencia de voltaje en una pierna a la otra pierna

1) "Equilibrado" salidas de la unidad de una pierna pero engañar por la conducción de 0V en el otro se producirá la primera prueba : el modo común tensión de salida es la mitad de la señal original; esto va a irradiar la interferencia de cualquier otro señales transportadas en pares adyacentes! No es algo que usted desea en un 50 pares de cables, la longitud de la Radiodifusión de la Casa! (y que las fechas de mí...) Una buena salida balanceada para minimizar la interferencia con otras señales, así como la preservación de la integridad de su propia señal.

Si el resto de los pares son buenas señales balanceadas las interferencias pueden no ser graves, como debe ser en modo común, pero el punto es para reducir la degradación de la señal medida de lo posible.

Estos llamados "equilibrado" los conductores tienen aplicaciones en consumo de alta gama de audio o pequeños estudios de grabación, así que están a su alrededor, pero ... ser advertido.

2) la Misma impedancia a tierra en cada pierna es importante, como en los receptores, para convertir de modo común corrientes inducidas al voltaje en modo común.

3) la Transferencia de una interferencia de voltaje en una pierna a la otra, se crea un voltaje de modo común de lo que sería un diferencial de voltaje, (es decir, la interferencia que afecta a una pierna más que la otra) la mejora de su rechazo en el receptor. Un simple diferencial conductor va a fallar esta prueba. También tiene la característica de que si una pierna está conectada a tierra, la amplitud en la otra pierna se dobla, por lo tanto el diferencial de voltaje (de la señal deseada) no se ve afectada. Un diferencial de conductor *realmente fallar esta prueba...

Con un correcto equilibrado de las señales de audio, ha sido conocido por los ingenieros de difusión para inyectar un modo común de la señal en una señal balanceada, y su complemento en un segundo; por lo tanto la creación de un tercio "el fantasma del circuito" que no interfiera con ninguna de sus víctimas...

Answer 3

El problema es, como usted dice, que en una señal balanceada el real valor de la señal es la diferencia entre dos señales impulsado de forma opuesta. En una sola terminal de la señal, todavía hay una diferencia, pero la diferencia es con respecto a la tierra, que es también el de referencia para todos los otros tipos de señales.

Si usted tuvo un completo dispositivo flotante, como un altavoz con una batería amplificador integrado en el cuadro, entonces no hay ninguna diferencia entre un equilibrio y de una sola terminación de la señal. Ambos proporcionan dos cables, y la señal que se desea es la diferencia entre ellos.

Sin embargo, rara vez tenemos la recepción de los dispositivos que realmente puede flotar en el arbitrarias de voltaje. El problema es que con una señal referenciada a tierra, es prácticamente imposible que en un sentido práctico para el tratamiento de ambas líneas de igual a igual. El ruido externo no par el mismo en una línea de señal como una línea se utiliza como planta por partes del sistema. Esto es en parte porque el suelo es utilizado como referencia para la mayoría de las señales, por lo que por definición no cambia.

Incluso en el ejemplo de la flotación de la batería operada altavoz amplificador, el cuidado tiene que ser tomado para no tratar a las dos líneas de entrada de forma diferente. Esto es más difícil de lo que parece. Por ejemplo, si se le ata una de las líneas a su local de la tierra, y que está conectado al chasis o el plano de tierra del circuito, luego de ruido externo, va pareja a la que la señal más fácilmente, ya que presenta una mayor capacitancia para el exterior. Desde el amplificador utiliza como referencia, no puede ver el ruido en la línea de tierra, pero la desigualdad de recogida de ruido por las dos líneas se muestran como una señal diferencial, la cual será detectada y amplificada.

Así que en general no es sólo acerca de la codificación de la señal como una diferencia entre dos líneas. Como usted dice, que es siempre el caso, de todos modos. Se trata de configurar el sistema de modo que las dos líneas pueden ser tratados por igual, y por lo tanto de recogida de igualdad de ruido del mundo exterior. Por entonces la codificación de la señal de igual forma, pero con polaridad opuesta en ambas líneas, el receptor puede tomar la diferencia, que en teoría se cancela el ruido recogido igualmente por las dos líneas.

Una "equilibrada" de la señal de audio es, por tanto, de tres líneas. Las dos líneas de señal con la misma impedancia, la igualdad de tratamiento en el cable, y conducido de forma opuesta con la señal, y por separado la línea de tierra que es el 0 de referencia para todo. En una alta calidad de audio balanceado cable, dos líneas de señales de par trenzado rodeado por un escudo conectado a tierra. El escudo de bloques capacitiva de recogida desde el exterior, y por la torsión de las dos líneas de señal de alrededor de uno a otro se le han acoplamiento al exterior que los promedios a ser igual en distancias relativamente cortas.

Añadido en respuesta a algunos de los comentarios:

En primer lugar, da la impresión incorrecta de llamar a uno de los diferenciales de las líneas de "caliente" y "frío". Ambos son igualmente la realización de una señal, sólo que esas señales están invertidos el uno del otro. Frío y caliente son por lo tanto mal los nombres de los que, o bien presentan un error de concepto, o puede llevar a otros a uno.

Segundo, no, las líneas de señal y tierra NO tienen la misma impedancia. Ese es el problema. Debido al desequilibrio de impedancia de una línea recogerá más ruido externo que el otro. Es exactamente lo que se destacó por llamar a esta "equilibrado" como aposición a "diferencial". Con la línea 3 del sistema, usted puede tener ambas líneas de señal igualdad de condiciones y en un periodo razonable de impedancia de la señal sin dejar de tener una referencia de tierra.

Usted tiene que asumir el ruido va pareja a cualquier señal. Audio balanceado tiene buena inmunidad al ruido, debido a dos características: Ambas líneas de señal son tratados por igual, por lo tanto recoger el mismo ruido, y las señales son opuestas. Cuando los receptores de tomar la diferencia, el ruido es cancelada y sólo la señal permanece. En una sola composición del sistema, ambas líneas NO son iguales, por lo que recoge el ruido diferente de los demás. La diferencia entre la tierra y la línea de señal, a continuación, incluir esta diferencia en la captación de ruido.

Answer 4

Voy a utilizar las imágenes de este tutorial

El audio balanceado cables de transferencia de la misma señal pero con 180 grados de diferencia entre ellos.

Cuando el ruido se introduce en el cable, es introducido por igual tanto a la original y la señal invertida, porque tienen la misma impedancia. El receptor, a continuación, invierte una de las señales y el resultado es dos en la fase de las señales que contienen el audio original y dos ruido de las señales con 180 grados de diferencia entre ellos. Cuando estas señales se suman, el resultado es el puro audio de la señal con el ruido eliminado (cancelada).

Cuando se utiliza una sola terminación de alambre para transferir la señal de un alambre de transferencias de la señal y, la otra, el terreno en sí por lo que no puede seguir el mismo proceso que con las señales balanceadas para eliminar el ruido.

Answer 5

¿Qué es "equilibrado" de audio exactamente, y por qué es útil?

Audio balanceado se refiere a la transmisión de datos de audio como una señal eléctrica a través de una línea equilibrada. Generalmente la señal eléctrica es un análogo de uno, pero hay algunas normas para el audio digital de la transmisión a través de línea balanceada (por ejemplo, AES-EBU).

He leído que significa que hay dos voltajes, siendo uno el inversa de la otra. Una equilibrada receptor de audio se ve en la la diferencia entre estos, y pide que la "señal".

Básicamente, sí. Estrictamente hablando, se supone que la diferencia es proporcional a la señal original.

El ruido debe afectan a las dos mitades de la señal balanceada igualmente,

Casi igual, sí.

de modo que el receptor no se debe ver a ruido de la señal, debido a que no cambia la la diferencia entre las dos mitades.

Básicamente, sí.

Pero esto no tiene ningún sentido.

Sí, lo es. Es muy eficaz y ampliamente utilizado.

No es una desequilibrada señal de audio también una diferencia: la diferencia entre la tierra y el voltaje de la señal?

No todas las señales de audio se transmiten con referencia a tierra, pero en los casos donde están, entonces la respuesta es "sí".

¿Por qué no podemos simplemente alimentar a un desbalance en la señal de audio en un equilibrado receptor de audio y llamar equilibrada?

Usted podría, pero no sería equilibrado.

El cable que lleva el "desequilibrada" de la señal de audio tendría uno o dos conductores en el uso de:

• Señal: sin duda (más ruido). Normalmente se lleva a través de un conductor núcleo;
• Regreso: de manera opcional (más ruido). Normalmente se lleva a través de un conductor escudo de tener una impedancia diferente y dimensiones diferentes a los conductores de núcleo; por lo general conectado a tierra chasis de equipos en uno o ambos extremos.

Aquí están los dos más comunes posibilidades y sus resultados:

1. Un (a tierra) el escudo se utiliza para llevar a cabo el "retorno" (es decir, el de referencia). La diferencia en la impedancia y las dimensiones de los dos conductores significa que la interferencia no se afectan por igual, de modo que la diferencia entre ellos se incluyen algunos de ruido.
2. No baja la resistencia de la ruta de retorno existe (por ejemplo, en el caso de un solo núcleo de cable blindado con su blindaje de corte en un extremo para evitar bucles de tierra). Cualquier inducida por ruido en la señal del conductor será, por tanto, persisten.

Su equilibrada de audio del transmisor y el receptor, por el contrario, cada uno tiene tres conductores:

• Caliente: es decir, la señal (más ruido). Normalmente se conecta por un núcleo de un blindado de doble núcleo del cable.
• Frío: es decir, la señal invertida (más ruido). Normalmente se conecta por el otro núcleo de un blindado de doble núcleo del cable.
• Escudo: generalmente con conexión a tierra en algún punto en el sistema como un todo. Normalmente se conecta por el escudo de un blindado de doble núcleo del cable.

Si se conecta la señal de su "desequilibrado" línea caliente pin de su receptor, entonces el efecto será igual para el caso 1. o 2. anteriormente, además de su amplitud de la señal puede verse afectada dependiendo del receptor en el circuito. Si se conecta en lugar del frío pin, entonces el efecto será igual para el caso 1. o 2. anteriormente, además de su amplitud de la señal puede verse afectada dependiendo del receptor en el circuito y que va a invertir la fase de la señal.

Y ¿cómo hacer una segunda, invertida voltaje de cambiar nada en absoluto?

Es bastante crucial que esta segunda tensión es llevado a cabo por uno o más conductores de como cerrar las dimensiones y la impedancia y ubicación de uno o más conductores de la realización de la uninverted tensión. Es por eso que la mayoría de los equilibrado de los cables de audio que utilice un par trenzado de los conductores, a menudo con algún material de embalaje (hilo de algodón; multa de un tubo de plástico, etc) para evitar que el par de la separación. Aquí tenemos una ilustración de Canford:

Algunos equilibrada de los cables de audio, como StarQuad, el uso de un par de pares trenzados: dos núcleos para el agua caliente, dos para el frío.

Mediante la creación de una ruta de acceso para el frío de la señal que tiene muy muy cerca de la igualdad de impedancia y las dimensiones y la ubicación de la ruta de acceso para el caliente de la señal, que minimiza la diferencia entre el ruido inducido en las aguas de la señal y el ruido inducido en el frío de la señal, produciendo un muy alto rechazo de ruido.

Si nosotros no hacemos esto, no ruido aún afecta a ambas partes por igual, y todavía ser rechazado por el receptor?

No; o al menos, no para nada de la misma medida.