“Dengeli” bir ses sinyali nedir?

Tam olarak "dengeli" ses nedir ve neden yararlıdır? Birinin diğerinin tersi olduğu iki voltaj olduğu anlamına geldiğini okudum . Dengeli bir ses alıcısı bunlar arasındaki farka bakar ve “sinyal” olarak adlandırır. Gürültü, dengeli sinyalin her iki yarısını da eşit şekilde etkilemelidir, bu nedenle alıcı, gürültüyü sinyal olarak görmemelidir, çünkü iki yarı arasındaki farkı değiştirmez.

Ancak bu hiçbir anlam ifade etmiyor. Dengesiz bir ses sinyali de bir fark değil mi: toprak ile sinyal voltajı arasındaki fark? Neden dengesiz bir ses sinyalini dengeli bir ses alıcısına besleyemiyoruz ve onu dengeli olarak adlandırmıyoruz?

Ve, ikinci bir ters voltajı yapmak nasıl bir şeyi değiştirir? Bunu yapmazsak, gürültü hala her iki yarıyı da eşit şekilde etkilemez ve alıcı tarafından reddedilir mi?

Dengeli ses bir iletkende, ters sinyal ise başka bir iletken üzerinde.

YANLIŞ .

Dengeli ses iki sinyal iletkeni ve topraklama için üçüncüsü vardır.

YANLIŞ .

Bunlardan herhangi biri doğru olabilir, ancak dengeli sesi yapan da doğru değil . Telefon ağları oldukça yakın zamana kadar tamamen analogdu ve her devrede sadece iki kablo vardı. Zemin yoktu. Ancak, çok uzun mesafelerde nispeten gürültüsüz bir bağlantı kurmayı başardılar. Dengeli ses için sadece iki iletken gerekir.

İdeal bir dengeli ses alıcısı diferansiyel bir yükselticidir. İki girişi arasındaki farkı ölçerek ve bu farkı sinyal olarak adlandırarak çalışır. "Zemin" tamamen alakasızdır. Bir girişin, diğer girişin ters bir kopyası olması gerekmez. Diferansiyel amplifikatörün yalnızca iki girişi arasındaki farka bakması nasıl olurdu? Bir girişin "ters sinyal" olduğunu nasıl bilebilirdi?

Öyleyse neden girişlerden birini toprağa bağlamıyorsunuz? Bu, yalnızca alıcı uçta bir diferansiyel amplifikatör kullanarak dengesiz bir sesi dengeli sese çevirebileceğimiz anlamına gelmez mi?

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Olduğu gibi, hayır, bunu yapamayız ve neden dengeli sesin gerçekten ne anlama geldiğini anlamak olduğunu anlamak için. İki tek uçlu ses bağlantısına sahip değil, biri ters çevrilmiş. Sinyalin eşit empedanslı iki iletkende taşınması hakkında .

İşte nedeni: dengeli ses kullanmanın temel amacı gürültüyü azaltmaktır. Bu ses, ses sinyaline yakın olan diğer şeylerle (sık sık: şebeke kabloları) karşılıklı endüktans ve kapasitans ile toplanır. Bu gürültü kaynağının karşılıklı endüktansı veya kapasitansı iki iletkenimiz için eşitse, o zaman her iletkende eşit voltaj ve akımlar indüklenecektir. Yani, farkları değişmeyecek . Bu nedenle, yalnızca bu farklılığa bakan diferansiyel yükselticimizin bakış açısından gürültü kaynağı mevcut değildir. Düşünmek:

^{bu devreyi simüle et}

Buradaki çıktı nedir? U1'in ideal bir diferansiyel amplifikatör olması durumunda, çıkış tam olarak 0V DC'dir. Gürültünün bir kısmı (V1'den gelen) C1 ve C2 üzerinden girişlere bağlanır, ancak C1 = C2 ve R1 = R2 olduğundan, her birine eşit olarak bağlanır ve bu nedenle ikisi arasındaki farkı değiştiremez. diferansiyel yükselticinin çıktısını etkiler.

Fakat R1 R2'ye eşit değilse ne olur? R1 ve C1 şimdi R2 ve C2'den farklı bir voltaj bölücü oluşturur, bu da amplifikatörün girişlerinde eşit olmayan gerilimlere neden olur . Şimdi orada olan bir fark ve V1, bir dereceye kadar, çıkış bulunur. Aynı sorun, eğer dirençler eşitse, ancak kapasitörler eşit değilse de mevcuttur.

Girdilerden yalnızca birini kullanmak hiçbir şeyi değiştirmez. Düşünmek:

^{bu devreyi simüle et}

Hey bu dengeli değil! Ancak bu tamamen dengelidir. Gürültü hala girdilerin her birine eşit empedans görüyor. Gürültü hala her girişe eşit olarak bağlanır, bu nedenle farkı değiştirmez. Böylece, hala reddedildi.

İPod veya VCR'da bulunanlar gibi tipik ses bağlantınızın dengelenmemesinin iki nedeni vardır. Birincisi, kablo geometrisidir. Genellikle bunlar, blendaj olarak topraklanmış ve içinde toprak referanslı bir sinyal olan koaksiyel kablolar kullanır. İletkenlerin şekli uzaktan bile aynı olmadığı için, çevrelerine eşit derecede empedansları olamaz. Önceki örnekler açısından, C1 ve C2 eşit değildir.

İkincisi, bu çizgilerin tipik olarak nasıl yönlendirildiğidir. Genelde böyle bir şeye bakarlar:

^{bu devreyi simüle et}

U1 ideal bir tampon olsaydı, bu dengeli olurdu. Fakat öyle değil: U1 genellikle küçük bir çıkış empedansına sahip bir çeşit op-amp'tir. Küçük olmasına rağmen, kablonun diğer yarısında görülen toprağa doğrudan bağlantı kadar küçük değildir. Op-amp'in çıkış empedansı muhtemelen frekansla birlikte önemli ölçüde değişmektedir.

Bu sorunun çok ucuz ve çok etkili bir çözümü, çıkış empedansını bir direnç gibi daha kontrol edilebilir bir şeyle ayarlamaktır. Sinyali belirgin bir şekilde azaltmadan, seri olarak 100 ohm'luk bir rezistans koyabiliriz. Pratik bir uygulama şöyle görünür:

Bu, Rod Elliott (ESP) / Uwe Beis tarafından yazılmış harika bir makaleden . R2 ve R3 dengelemenin çoğunu yapar: bu dirençler çok eşit dirençlere sahip olmak için satın alınabilir veya kesilebilir. Op-ampin çıkış empedansından önemli ölçüde daha büyük oldukları için, op-amp'in çıkış empedansı göreceli olarak önemsizdir.

R4 ve C1, op-amp'i daha yüksek frekanslarda anlamsız kılmak için hizmet eder. Gerçek op-amper, frekans ile çıkış empedansını arttırır, bu da devrenin yüksek frekansta dengesizliğine hizmet eder. Bununla birlikte, op-ampin çıkış empedansı, R4 ve C1 iki yarımı birbirine bağladıkça daha yüksek frekanslarda daha az belirgin hale gelir.

Bu topoloji birkaç dezavantaj olmadan değildir. Birincisi, her iki çizgiyi de süremediğinden, her iki çizgiyi de süren bir tasarıma kıyasla dinamik aralığın yarısı kadardır. İkincisi, iki sinyal hattını giriş sinyalinin yarısı olan ortak mod voltajla çalıştırır. Sürücü, bu nedenle, tipik ses kablolarındaki blendaj gibi, iki sinyal hattının kapasitesini çevresine sürmelidir. Ancak, orta kablo uzunlukları için bu olası bir problem değildir.

Avantaj, parça sayısının azaltılmasıdır. Ayrıca, eğer bu dengesiz bir girişe bürünmüş bir TRS konektörün üzerindeyse, normalde "ters çevrilmiş sinyal" olan halka herhangi bir aktif elektronik cihazına bağlı olmadığından kötü bir şey olamaz.

Daha da önemlisi, sesin nasıl çalıştığına dair genel bir yanlış anlaşılma yayar.

Buradaki cevaplara rağmen, hikaye henüz tamamlanmadı.

Tamamen dengelenmiş bir ses sinyali bağlı

• dengeli bir sürücüden
• dengeli bir kabloyla,
• dengeli bir alıcıya,

ve her bölüm ayrı olarak dikkate alınmalıdır.

Şimdiye kadar açıklanan devrelerin bazıları bazı durumlarda birbirleriyle çalışacak, ancak çoğu bir testten veya diğerinden başarısız olacak.

Dengeli kablo.

Dengeli bir kabloda, iki iletkenli birlikte bükerek elde edilen, eşit empedanslı ve dış alanlara eşit şekilde maruz kalan iki iletken ("bacak") vardır. Nadiren, her bacağın kendisi bir çiftdir, bu nedenle dörtlü konfigürasyonda birbirine eklenmiş ve sıkıca bükülmüş 4 iletken vardır.

Dış alanlara eşit maruz kalma, girişim kaynağından kabloya herhangi bir elektrostatik bağlamanın her bacakta aynı voltajı üreteceği ve herhangi bir manyetik bağlamanın her bir bacakta aynı akımı enjekte edeceği anlamına gelir.

Dengeli bir sinyal için bir toprak bağlantısı gerekli değildir, ancak ekran harici sinyallerin parazitini ve diğer sinyallere yayılan parazitleri azaltabilir. Bir ekran mevcutsa, genellikle toprak devrelerini ortadan kaldırmak için yalnızca bir uca bağlanır. Sistem seviyesinde, genellikle sinyallerin her iki ucundaki ekipmana toprak bağlantısı olacaktır, ancak 2, 50 veya birkaç yüz dengeli sinyal arasında paylaşılabilir.

Dengeli alıcı.

Dengeli alıcı yalnızca bir diferansiyel yükselteç değildir. Aynı zamanda her bacağından toprağa aynı empedansı korumalıdır.

Diferansiyel kuvvetlendirici, her iki bacağına da giren herhangi bir girişim voltajının birbirini iptal etmesini sağlar (örn. Ortak mod kazancı = 0). Bu sadece herhangi bir girişimi değil, aynı zamanda her iki uçtaki "toprak" potansiyelleri arasındaki herhangi bir farkı da içerir.

Her bacağın üzerindeki eşit empedanslar, her iki bacağına enjekte edilen herhangi bir giriş akımının , her bacağın üzerinde aynı voltajı geliştirmesini sağlar , bu daha sonra diferansiyel amplifikatör tarafından reddedilebilir. Basit bir diferansiyel yükselteç bu testte başarısız olur.

Dengeli sürücü.

Dengeli sürücünün üç görevi vardır:

1. Aynı genlikte hem "gerçek" hem de ters çevrilmiş çıkışlar oluşturun.
2. Her çıkışta aynı empedansı toprağa verin
3. Bir ayaktaki herhangi bir girişim gerilimini diğer ayağa aktarın

1) bir bacağını tahrik eden, ancak diğerinde 0V sürerek hile yapan "Dengeli" çıkışlar ilk testte başarısız olur: ortak mod çıkış voltajı orijinal sinyalin yarısıdır; bu, komşu çiftlerde taşınan diğer sinyallere paraziti yayar! Broadcasting House'da 50 çift kabloyla istediğin bir şey değil! (ve bu beni tarihlendirir ...) İyi dengeli bir çıktı, diğer sinyallerle paraziti en aza indirecek ve kendi sinyalinin bütünlüğünü koruyacaktır.

Diğer çiftler iyi dengelenmiş sinyaller ise, girişim, genel mod olması gerektiği gibi ciddi olmayabilir, ancak bütün mesele, sinyal bozulmasını mümkün olduğunca azaltmaktır.

Bu "dengeli" sürücüler, üst düzey tüketici sesleri veya küçük kayıt stüdyolarında uygulamalara sahiptir, bu yüzden etraflarındadırlar, ancak uyarılmalıdırlar.

2) Her bacaktaki toprağa aynı empedans, alıcılarda olduğu gibi, ortak mod kaynaklı akımları ortak mod voltajına dönüştürmek için önemlidir.

3) Bir ayak üzerinde diğerine giren bir voltajın diğerine aktarılması, aksi halde diferansiyel voltaj olandan (yani bir bacağını diğerinden daha fazla etkileyen girişim) alıcıdaki reddini artıran ortak mod voltajı yaratır. Basit bir diferansiyel sürücü bu testte başarısız olur . Aynı zamanda, eğer bir bacak toprağa kısa devre yaparsa, diğer ayaktaki genlik iki katına çıkar, böylece diferansiyel voltaj (istenen sinyal) etkilenmez. Bir diferansiyel sürücü * bu testte gerçekten başarısız olur ...

Doğru dengelenmiş ses sinyalleriyle, yayın mühendislerinin bir ortak mod sinyali bir dengeli sinyale enjekte ettiği ve bir saniye boyunca tamamlayıcısı olduğu bilinmektedir; Böylece kurbanlarının ikisine de müdahale etmeyen üçüncü bir "hayalet devre" yaratıyor ...

Mesele, söylediğiniz gibi, dengeli bir sinyalde gerçek sinyal değerinin zıt şekilde sürülen iki sinyal arasındaki farktır. Tek uçlu bir sinyalde, hala bir fark vardır, ancak fark, diğer sinyallerin de referansı olan toprağa göredir.

Tamamen değişken bir cihaza sahipseniz, kutuya yerleştirilmiş bir bataryayla güçlendirilmiş amplifikatöre sahip bir hoparlör gibi, bir denge ile tek uçlu sinyal arasında bir fark yoktur. Her ikisi de iki kablo sağlar ve istediğiniz sinyal aralarındaki farktır.

Bununla birlikte, nadiren rastgele voltajda yüzebilen gerçek bir cihaz alıyoruz. Mesele, yere referans verilen bir sinyalle, pratik anlamda her iki çizgiyi eşit şekilde ele almanın neredeyse imkansız olmasıdır. Dış gürültü, sistemin parçaları tarafından topraklanmış olarak kullanılan bir hatla aynı olacak şekilde bir sinyal hattına bağlanmayacaktır. Bu kısmendir, çünkü toprak çoğu sinyalin referansı olarak kullanılır, dolayısıyla tanım değişmez.

Batarya ile çalışan yüzer hoparlör hoparlörü örneğinde bile, iki giriş hattına farklı davranmamaya özen gösterilmelidir. Bu göründüğünden daha zordur. Örneğin, hatlardan birini yerel zemine bağlarsanız ve bu da devrenizin şasisine veya toprak düzlemine bağlıysa, dış ses, dışa daha yüksek kapasitans gösterdiğinden, bu sinyale daha kolay bağlanır. Amp, bunu referans olarak kullandığından, toprak hattındaki gürültüyü göremez, ancak gürültünün iki hat tarafından eşit olmayan şekilde algılanması, algılanacak ve yükseltilecek olan farklı bir sinyal olarak görünecektir.

Genel olarak, sadece sinyali iki satır arasındaki bir fark olarak kodlamakla ilgili değil. Söylediğin gibi, yine de her zaman böyle. Sistemin kurulması, bu iki çizginin eşit şekilde ele alınabilmesi ve böylece dış dünyadan eşit gürültü alınması ile ilgilidir. Ardından, sinyali eşit olarak kodlamakla, ancak her iki çizgide de ters kutuplu alıcı, farkı, teoride iki hat tarafından eşit olarak alınan herhangi bir gürültüyü ortadan kaldıran farkı alabilir.

Bu nedenle "dengeli" bir ses sinyali üç satırdır. Eşit empedansa sahip iki sinyal hattı, kabloda eşit işleme ve sinyale karşılıklı olarak sürülen ve her şey için 0 referans olan ayrı bir toprak hattı. Yüksek kaliteli, dengeli bir ses kablosunda, iki sinyal çizgisi toprağa bağlı bir kalkanla çevrili bükülmüş bir çifttir. Kalkan dışarıdan kapasitif toplanmayı bloke eder ve iki sinyal çizgisini birbirinin etrafında döndürerek, ortalama olarak nispeten kısa mesafelerde eşit olacak şekilde dışa bağlanırlar.

Bazı yorumlara cevap olarak eklendi:

Birincisi, diferansiyel hatlarından birini "sıcak", diğerini "soğuk" olarak tanımlayan yanlış izlenimi veriyor. Her ikisi de eşit olarak bir sinyal taşıyor, sadece bu sinyaller birbirlerinden ters çevrilmiş. Bu nedenle sıcak ve soğuk, yanlış bir anlayış sergileyen veya başkalarını birine yönlendirebilen kötü adlardır.

İkincisi, hayır, sinyal çizgileri ve toprak aynı empedansa sahip değil. İşte sorun bu. Empedanstaki dengesizlik nedeniyle, bir hat diğerinden daha fazla dış gürültü alacaktır. Tam olarak bu, "diferansiyel" olarak adlandırılan bu "dengeli" olarak adlandırılarak vurgulanmaktadır. 3 hatlı sistemde, bir yer referansına sahipken, her iki sinyal hattının bir sinyal için eşit ve makul empedansta olmasını sağlayabilirsiniz.

Sen gürültü üstlenmek zorunda irade herhangi sinyaline dönüştürür çift. Dengeli ses, iki özellik nedeniyle iyi bir ses bağışıklığına sahiptir: Her iki sinyal çizgisi eşit olarak işlem görür, bu nedenle her ikisi de aynı gürültüyü alır ve sinyaller zıttır. Alıcılar fark aldığında, gürültü iptal edilir ve sadece sinyal kalır. Tek uçlu bir sistemde, her iki çizgi de eşit DEĞİLDİR, bu nedenle biri gürültüden diğerinden farklı olarak alır. Toprak ile sinyal çizgisi arasındaki fark daha sonra gürültü toplanmasındaki bu farkı içerecektir.

Bu dersten görüntüler kullanacağım

Dengeli ses telleri aynı sinyali iletir ancak aralarında 180 derece fark vardır.

Kabloya gürültü verildiğinde, hem aynı empedansa sahip oldukları için hem orijinal hem de ters sinyale eşit olarak verilir. Alıcı daha sonra sinyallerden birini tersine çevirir ve sonuç, orijinal sesi içeren iki faz sinyalinde ve aralarında 180 derece fark olan iki gürültü sinyalidir. Bu sinyaller toplandığında sonuç, ses çıkarılmış (iptal edilmiş) olan saf ses sinyalidir.

Sinyali aktarmak için tek uçlu bir kablo kullanıldığında, o zaman bir kablo sinyali, diğerini toprağın kendisine aktarır, böylece gürültüyü gidermek için dengeli sinyallerle aynı işlemi uygulayamazsınız.

Tam olarak "dengeli" ses nedir ve neden yararlıdır?

Dengeli ses, ses verilerinin dengeli bir hat üzerinden elektrik sinyali olarak iletilmesini ifade eder. Genellikle elektrik sinyali analog bir sinyaldir, ancak dengeli hat üzerinden dijital ses iletimi için bazı standartlar vardır (örn. AES-EBU ).

Birinin diğerinin tersi olduğu iki voltaj olduğu anlamına geldiğini okudum. Dengeli bir ses alıcısı bunlar arasındaki farka bakar ve “sinyal” olarak adlandırır.

Esasen, evet. Açıkça konuşursak, farkın orijinal sinyalle orantılı olduğunu varsayar .

Gürültü, dengeli sinyalin her iki yarısını eşit şekilde etkilemelidir,

Neredeyse eşit, evet.

bu nedenle, alıcı iki yarının arasındaki farkı değiştiremediğinden gürültüyü sinyal olarak görmemelidir.

Esasen, evet.

Ancak bu hiçbir anlam ifade etmiyor.

Evet öyle. Çok etkili ve yaygın olarak kullanılıyor.

Dengesiz bir ses sinyali de bir fark değil mi: toprak ile sinyal voltajı arasındaki fark?

Tüm ses sinyalleri toprağa referansla iletilmez, ancak bulundukları durumlarda cevap "evet" olur.

Neden dengesiz bir ses sinyalini dengeli bir ses alıcısına besleyemiyoruz ve onu dengeli olarak adlandırmıyoruz?

Yapabilirsin, ama dengeli olmazdı.

"Dengesiz" ses sinyalini taşıyan kablonun kullanımda bir veya iki iletkeni olabilir:

• Sinyal : kesinlikle (artı herhangi bir gürültü). Genellikle iletken bir çekirdek vasıtasıyla taşınır;
• Dönüş : isteğe bağlı olarak (artı herhangi bir gürültü). Genellikle iletken çekirdeğe göre farklı bir empedansa ve farklı boyutlara sahip olan iletken bir kalkan vasıtasıyla taşınır; genellikle (topraklanmış) ekipman şasisine bir veya iki ucunda bağlanır.

İşte en yaygın iki olasılık ve sonuçları:

1. Bir "topraklanmış" blendaj "geri dönüşü" (yani referansı) yürütmek için kullanılır. Empedanstaki ve iki iletkenin boyutlarındaki fark, parazitin onları eşit şekilde etkilemeyeceği anlamına gelir, bu yüzden aralarındaki fark biraz gürültü içerecektir.
2. Düşük dirençli geri dönüş yolu yoktur (örneğin, toprak devrelerini önlemek için bir ucu koruyucu kesimli tek damarlı blendajlı bir kablo olması durumunda). Bu nedenle, sinyal iletkeninde indüklenen herhangi bir gürültü devam edecektir.

Dengeli ses vericiniz ve alıcınız aksine, her birinin üç iletkeni var:

• Sıcak : yani sinyal (artı herhangi bir gürültü). Tipik olarak blendajlı çift damarlı bir kablonun bir çekirdeği ile bağlanır.
• Soğuk : yani ters sinyal (artı herhangi bir ses). Tipik olarak blendajlı iki damarlı bir kablonun diğer çekirdeği ile bağlanır.
• Kalkan : genellikle sistemin bir noktasında bir bütün olarak topraklanır. Tipik olarak blendajlı çift damarlı bir kablonun blendajı ile bağlanır.

Eğer alıcınızın sıcak pim için "dengesiz" hattının sinyal bağlamak, sonra etkisi her ihtimale 1. veya yukarıdaki 2 için gibi olacaktır, artı sinyalin genlik olabilir alıcının devresine bağlı olarak etkilenebilir. Soğuk pimi yerine bağlayın, sonra etkisi her ihtimale 1. veya yukarıdaki 2 için gibi olacaktır, artı sinyalin genlik olabilir alıcının devresine bağlı olarak etkilenebilir ve size sinyalinin fazını ters olacaktır.

Ve, ikinci bir ters voltajı yapmak nasıl bir şeyi değiştirir?

Bu ikinci voltajın, ters voltajı taşıyan bir veya daha fazla iletkene boyut ve empedans ve konum bakımından yakın bir veya daha fazla iletken tarafından yapılması oldukça önemlidir. Bu nedenle çoğu dengeli ses kabloları , çiftin ayrılmasını önlemek için çoğu zaman bazı ambalaj malzemeleriyle (pamuk ipliği; ince plastik boru vb.) Bükülmüş bir iletken çifti kullanır . Canford'dan bir örnek :

StarQuad gibi bazı dengeli ses kabloları bir çift ​​bükümlü çift kullanır : iki sıcak, iki soğuk için.

Neredeyse eşit empedansa ve boyutlara ve sıcak sinyalin yolu olarak konumuna sahip olan soğuk sinyal için bir yol oluşturarak, sıcak sinyalde indüklenen gürültü ile soğuk sinyalde indüklenen gürültü arasındaki farkı en aza indirir bu gürültünün reddedilmesi.

Bunu yapmazsak, gürültü hala her iki yarıyı da eşit şekilde etkilemez ve alıcı tarafından reddedilir mi?

Yok hayır; veya en azından, aynı ölçüde bir şey değil.

Ses dengesi için ekrana veya üçüncü bir kabloya ihtiyacınız yok - Ben sadece fikrimi ortaya koyacağımı ve Phil'in neye itiraz ettiğini düşündüğüme katılacağımı düşündüm. Aşağıda çizdiğim şey dengeli bir durumu nasıl algıladığım (senaryo 3): -

Senaryo 3'ün bir başka avantajı, dış parazit yapan gürültü kaynaklarının hatta "dengelenmiş" olmasıdır, çünkü diferansiyel sürücü, her iki hatta da büyük ölçüde özdeş olan bir empedansı "yansıtmaktadır"; ya da.

Büküm ve tarama, inandığım soruya gereksiz ama bildiğimiz kadarıyla çok yardımcı oluyor !!

Senaryo 3'ün, faz aşıma yönlendirilmiş çıkış hatları olduğunu söylemiyorum, ancak sürücünün dengeli bir "nötr" çıktı oluşturmak için tüm devrelere sahip olduğu düşünülürse, sinyal / gürültü açısından her iki çizgiyi de sürmek mantıklı geliyor. zıtevre.