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  • 音频平衡信号和非平衡信号区别

    万次阅读 2017-02-05 16:59:00
    在音频设备间传输的音频信号,可大致分成两类,平衡信号和非平衡信号。声波转变成电信号后,如果直接传送就是非平衡信号,如果把原始信号反相(相位差为180 度),然后同时传送反相的信号原始信号,就叫做平衡信号

    我只截取了感兴趣的部分,原文请参考:http://www.av010.com/jishu/news_info_16533.html


    音频接头是音频信号的载体, 所传输的信号种类不同,接头也有所不同。在音频设备间传输的音频信号,可大致分成两类,平衡信号和非平衡信号。


    声波转变成电信号后,如果直接传送就是非平衡信号,如果把原始信号反相(相位差为180 度),然后同时传送反相的信号和原始信号,就叫做平衡信号。


    与之相对应的是音频信号的平衡传输与非平衡传输。平衡传输是一种应用广泛的音频信号传输方式。它是利用相位抵消的原理将音频信号传输过程中所受的其他干扰降至最低,即:平衡信号送入差动放大器,原信号和反相位信号相减,得到加强的原始信号,由于在传送中,两条线路受到的干扰几乎一样,在相减的过程中,减掉了干扰信号,因此抗干扰能力更强。所以,平衡传输一般出现在专业音频设备上,以及传输距离较远的场合。这种在平衡式信号线中抑制两极导线中所共同有的噪声的现象便称为共模抑制。


    实现平衡传输,需要并列的三根导线来实现,即接地线、热端线、冷端线。因此,平衡输入、输出接头,必须具有三个脚位,如卡侬头,大三芯接头。


    非平衡传输只有两个端子,即:信号端与接地端。对于这种单相信号,为防止共模干扰使用同轴电缆,外皮是地,中间的芯是信号线。常见的接头,如BNC 接头,RCA 接头等。这种传输方式,通常在要求不高和近距离信号传输的场合使用,如家庭音响系统。这样连接也常用于电子乐器、电吉他等设备。


    这里有一点要提醒读者注意:平衡信号需要用平衡接头来传输,那么反过来,看到平衡接头,如大三芯TRS 接头或者XLR3 接头,电路中传输的一定是平衡信号吗?答案是否定的。比如,当大三芯TRS 接头用来传输立体声信号的时候,Tip 脚传输左声道信号,Ring 脚传输右声道信号,Sleeve 脚接地,那么它此时传输的是两路不同的信号,即不是平衡信号。而平衡信号本质上是一路信号,只不过将其反相后,两路同时传输而已。鉴于此,读者在实际应用中,当结合实际电路,细心分辨。

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  • 线路电平的信号线可以划分为平衡和平衡两大类,平衡信号线可由其3芯的XLR插头来加以辨认,而不平衡的信号线则往往端接以RCA插头。 1、平衡信号线的使用  那么为何在音响器材中使用这两种互不兼容的信号...
    线路电平的信号线可以划分为平衡和不平衡两大类,平衡信号线可由其3芯的XLR插头来加以辨认,而不平衡的信号线则往往端接以RCA插头。 
    

    1、平衡信号线的使用

        那么为何在音响器材中使用这两种互不兼容的信号线呢?曾经有过一阵,所有的民用音响器材皆使用不平衡的输入与输出方式;而所有的专业用音响器材则一律采用平衡的输入与输出方式。实际上,平衡输入又往往称为“专业器材输入”,以有别于民用的不平衡输入插座。当时认为,没有必要将造价相当昂贵的平衡连接方式用在民用音响器材上。

        然而,后来出现了High-End的音响,原先的想法便发生了变化。High-End的音响便不再采用原先的那些便宜的不平衡的连接方式而改用性能更好些的平衡连接方式。在那些档次较高的音响器材上,除设有不平衡的连接方式外,还至少设有几种平衡连接的方式。此外,现已有越来越多的音响制造厂家开始在其产品上采用了平衡连接的方式。因此,便在音响器材上采用了两种标准——平衡和不平衡的连接方式。原先为专业音响器材所采用的在技术上先进些而在声重放效果方面更好些的平衡式连接方式,已逐渐在家庭用音响器材中获得了日益增多的应用。

        那么,平衡接线又是怎么回事呢?它同标准的RCA插头和插座又有些什么不同呢?

        在不平衡接线中,音频信号是接在RCA插头和中心接线上,而外面的一些则为接地屏蔽层。也有些不平衡的信号线带有二根信号线和一个屏蔽层而将屏蔽层不用。如果将这种不平衡的信号线放在有着起伏变化的磁场附近,比方说,放在交流电源引线的附近,磁场便会在信号线中感应出噪声信号,让人们听到音箱中发出的交流哼声。

        对专业应用说来,这种交流淳声和噪声以及蜂音皆是不能容许的。因此,人们便研究出一种没有这些噪声干扰的平衡连接方法。平衡连接方式使用了三根导线,其中两根用于传送信号,另一根则用做屏蔽。两个信号完全相同但在相位上却相差1800。当其中一根导线中传送的信号为正的峰值时,在另一根导线中传送的信号便刚好为负的峰值,而第3根导线则为地线。也有些平衡式的信号线采用了三根导线而另外加一个屏蔽层。

        在将平衡线中传送的两个完全相同而极性刚好相反的信号加到音响器材中负责接收信号的差分放大器时,信号线中的所有噪声便会被抑制。原因是,差分放大器只负责放大两个信号之间的差值(见图)。如果在线路中串入了噪声,则在两根导线中便会有相同的噪声,而差分放大器便会将噪声予以抑止。这种在平衡式信号线中抑制两极导线中所共同有的噪声的现象便称为共模抑止(common-mode rejection)。根据差分放大器输入端对噪声的抑制情况,还专门用共模抑止比(CMRR)来予以表征。注意平衡信号线并不会让附加有噪声的信号变得干干净净。平衡信号线只不过能够抑止信号线中所增加的一些附加的噪声。如果在平衡信号线中的两半皆有共同的噪声,共模抑止便会将这些噪声给抑制掉。

        专业应用时,间或还用一只变压器来起到差分放大器的作用,也即通过两根导线中的信号之差,去抑制对两根导线说来为共有的信号。民用音响器材则只用差分放大器而不用变压器。但是工作原理还是一样的。

    2、正确的接法

        在终端接以XLR接头的平衡信号线中,针脚1倒是始终被用做地线的。然而,对究竟该用哪根导线去传送未经倒相的信号和用哪一根去传送已经倒相的信号,则未曾明确地规定。通常,将传送未经倒相的信号的导线称为“热”线,而将传送已倒相的信号的导线称为“冷”线。就这么随意地使用了几十年。不过,近来美国音频工程协会(AES)却宣布,采纳北美的传统作法,即将针脚2作为传送未经倒相的信号线(热线),而将针脚3作为传送已倒盯的信号线(冷线)。

        可以通过音响系统中绝对极性的是否倒相来判断平衡接线中的连接方式,即针脚2还是针脚3应接“热线”(关于绝对极性请参阅本书附录A1)。如果音响系统未曾被倒相,也即LP密纹唱片或CD唱片上的正极性信号在音箱的输入也为正极性的信号,则只需将平衡信号线加给功率放大器的针脚3的“热”信号变换为针脚2 的“热”信号,便会让系统倒相。在替换那些平衡的音响器材,例如数字处理器、前置放大器或功率放大器时,便应先弄清这些新的音响器材上的XLR插座的接法是否跟原有的器材的接法一样。虽然也可以通过改变平衡信号线上的针脚3和针脚2的接法去改变音响系统的绝对极性。但是,改变音响系统的绝对极性的最为简单的办法还是去掉换一下音箱线的一红一黑的两根接线。如果将信号线的一端的插针2和插针3加以随意的改接,便有可能会让其他的系统不能正常地工作或是在不想改变极性时让极性也有了改变。

    3、认真地区分

        除了可抵消噪声外,平衡边境方式在重放音质方面也往往比不平衡的连接方式要好。但是,用平衡信号线连接的有些音响系统,却往往在重放音质方面反而比用不平衡方式连接的音响系统要差些。假设手头有这么一只数字处理器,它系由数字/模拟(D/A)变换器芯片输入不平衡的信号,然后再将之变换为平衡信号。因之,还被制造厂家标榜为“平衡输出”的数字处理器。在数字处理器内,不平衡信号是经过将一种极性的信号变换为另一种极性相反的信号的分相器来变换为平衡信号的。分相器不得不让不平衡的信号通过附加的有源级(晶体管或运放),并在信号行程中添加了更多的电路。这种平衡式数字处理器的输出随即加到平衡式前置放大器的输入端。由于除了最好的平衡式前置放大器外,为了适应前置放大器内部的增益级,皆系在前置放大器的输入级中将平衡输入信号先变换为不平衡信号的。因此,便会在信号的行程中添加一级有源级。不平衡的信号在前置放大器中经放大后,又再用一个分相器去将之变换为平衡的信号。

        随后,前置放大器的平衡输出便加到功率放大器的平衡输入端,并再次用一级有源级来将之变换为不平衡的信号。由于反复经过不平衡/平衡/不平衡/平衡/不平衡的变换,所以便不可避免会地在信号的行程中增加好些不希望有的电路。这也就是为何平衡的音响器材并非先天便会比不平衡的音响器材会更出靓声的原因。

        然而,又确实还真的有些音响器材是真正的平衡式的而不需去用什么分相器之类的电路。举例来说,数字处理器便可以在数字域内产生平衡信号,不仅不会让声音受到损害而且还会获得些好处。此外,更可利用4个数字/模拟(D/A)变换器和模拟输出级(+及-左通道和+及-右通道)来将平衡信号变换为模拟信号。同亲,有些前置放大器也是用两魇同样电路去分别处理已倒相信号和未经倒相信号的真正平衡式前置放大器。可以根据音量控制的数目来判断是否为真正平衡的前置放大器。那些在内部对非平衡信号进行处理的前置放大器,将只具有两个音量控制器件,左和右通道各一个;而完全平衡的前置放大器,则将会具有四个音量控制器:正负左通道和正负右通道。因此,从数字处理器内的数字/模拟(D/A)变换器之前开始到功率放大器的末级,信号皆始终保持为平衡的状态。

        和音响器材中的全部情况一样,最好的验证方法便是去通过聆听和试听。因此,到音响商店中去选购音响器材时,便应当对平衡和不平衡两种状态都加以试听。让自己的耳朵去判断究竟是按照平衡方式连接还是按照不平衡方式连接时的音响效果要更好些。

    4、阻抗与平衡

    在涉及各种接口时,有两个问题是不得不考虑的:阻抗和平衡。这些概念对理解如何发挥设备效用时具有非常重要的作用。

    一、阻抗

        阻抗也叫电阻,即电子器件本身对交流电源的阻力。换句话说,所有电子线路对电的自然流动都有一种固有的阻力,就好像跑步时感受到风的阻力一样。低阻抗音频信号比高阻抗信号跟强,因为它所受到阻力小。

        在实际应用中各种器材的阻抗都应该相符。如果连接一个输出时,是从高阻抗输入到低阻抗输入,就有可能出现问题。因为传送的电流过大。举个例子,一个低阻抗话筒应该输入到低阻抗调音台的输入端子。如果需要连接两个不同阻抗的设备,应该使用匹配的变压器,改变其中的一个设备的阻抗,使两者相符。

    阻抗类型

    高阻抗:阻抗率为1,000欧姆以上的电路

    低阻抗:阻抗率为600欧姆以下的电路

    二、平衡与非平衡

        概括的说,音频设备的输入端和输出端或是平衡,或是非平衡。平衡电缆用辅助线作屏蔽阻止由于线长所造成电阻中的噪音。一般的大二芯电缆和莲花型电缆是非平衡型的;卡侬或立体声大三芯电缆是平衡型(有三个连接脚,不是两个)。

        每件器材都有平衡或非平衡输入输出口。如果您将平衡输出连接到平衡输入端,应该用平衡电缆。

    ·非平衡输入输出连接到非平衡输入输出,可以使用非平衡电缆;如果使用平衡电缆不会造成什么损害,只是不能使用辅加线,也不会有任何收益。

    ·非平衡输入/输出连接至平衡输入输出,同上

    ·平衡输入/输出连接至平衡输入输出,应使用平衡电缆,如果使用非平衡电缆的话,则容易引起连线噪音,特别是长度在3-5米或长的电缆中更容易产生噪音。

        需要注意的是,平衡与非平衡插头不完全与阻抗有关。如卡侬电缆几乎都是低阻抗的,而1/4inch电缆可以是平衡也可以是非平衡,可以是低阻抗也可以是高阻抗。而且,如果您用一根很长的电缆(3-5米以上)将平衡输出端连接到非平衡输入端。那么整个电缆使用平衡电缆,并在连接非平衡输入之前使用接线盒或匹配的变压器,都是好办法。这样可以利用平衡电缆的很强的防止噪音的特点。

    1、平衡线路

    音频线路有三种线:高、低以及一个接地屏蔽。高频线路和低频线路接到地面时的电压相同。这种设计有助于防止较长电缆中的噪音干扰。

    2、非平衡线路

    音频线路有两种线:高和低。高频线传载信号,低频线接地。地面导体对其它导体起着屏蔽作用。由于高频线路和低频线路到地面的电压不同,所以叫做非平衡。

    详解平衡/非平衡的音频接口本质特征

        平衡与非平衡是音频信号的两种传输方式,分别对应两种线型。

        平衡式为三线制,即两条信号线(以高、低表示)和一条地线,信号电压为信号线高、低端的电压。平衡式的优点在于当外界电磁干扰作用在两条信号线上时,感应的电势是相同的,即共模干扰,因而在信号传输终端表征信号的电参数————电压(电势差)不变,未受干扰影响,因而可以有效抑制噪声入侵。对音响效果要求高的专业设备音频接口多是平衡输入输出的,如常用的卡侬头。

        非平衡式为两线制,即一条信号线、一条地线,信号电压为信号线和地线间电压,在接地良好的情况下,共模干扰作用于地线上的部分会随接地化为无形,而作用于信号线上的部分则会保留下来,最终形成干扰,但由于其接头相对简单、小巧,所以常用于非专业场合,如莲花头。

        总结一下:由两条线路传递一路信号,即一条为地线一条为信号线的称为非平衡方式,以三条线路传递一路信号的,一条为地线,另外两条传送反相的信号称为平衡方式,采用平衡方式可减少噪声的干扰,平衡用的是差分电平信号驱动,用一般的非屏蔽多芯双绞电缆,RJ 系列的接口非平衡用的是单相电平信号,为防止共模干扰使用同轴电缆,外皮是地中间芯是信号线,BNC接口。

        对E1 接口,一般使用的是G.703接口。它一般分为75欧姆非平衡和120欧姆平衡。75欧姆非平衡接口是一对BNC 接口,一条为发送,另一条为接收。120欧姆平衡接口是RJ-48,与RJ45 形状一样,但使用的是1-6。1、2好像是发送,4、5是接收,3、6是地。

        说的就是E1接口的两种不同的接口方式了!75的是同轴电缆,120的是双绞线。具体的参数可以看规范ITU-TG.703,物理上,75欧非平衡的接口一般是BNC头的,120欧平衡的接口是RJ45水晶头。2种接口都可以通过转换器来转换的。平衡电路用双绞线、屏蔽线传输信号都可以,非平衡电路用屏蔽线(和平衡电路的接法不同)

        平衡信号和非平衡信号声波转变成电信号后,如果直接传送就是非平衡信号,如果把信号反相(中间差一个Pi),然后同时传送反相的信号和原始信号,就叫做平衡信号,平衡信号送入差动放大器,原信号和反相位信号相减,得到加强的原始信号,由于在传送中,两条线路受到的干扰差不多,在相减的过程中,减掉了一样的干扰信号,因此更加抗干扰。这种在平衡式信号线中抑制两极导线中所共同有的噪声的现象便称为共模抑制。所以平衡线路只需要在输入输出信号增加一个差动放大器就可以实现。

      非平衡用的是单相电平信号,为防止共模干扰使用同轴电缆,外皮是地中间芯是信号线,BNC接口。

      说的就是E1接口的两种不同的接口方式了。75的是同轴电缆,120的是双绞线。具体的参数可以看规范ITU-TG.703,物理上,75欧非平衡的接口一般是BNC头的,120欧平衡的接口是RJ45水晶头。2种接口都可以通过转换器来转换的。

        平衡电路用双绞线、屏蔽线传输信号都可以,非平衡电路用屏蔽线(和平衡电路的接法不同)。声音的一个首要因素是信号电平。

      如果你将一个+4dBu的信号输入到一个为-10dBu设计的输入口中,那么信号就会过强,如果信号没有经过一个用于衰减的按钮、开关或旋钮就进入其它电路,那么肯定会造成失真。相反,如果一个-10dBu的信号输入到一个为+4dBu设计的输入口中,则同样会出现相反的问题:由于信号太弱,需要一种装置对它进行提升,但这样会同时增加背景噪音。

      具备+4dB专业电平的信号经常是通过XLR型卡侬接口(三芯连线)传输的,常应用于平衡的音频信号系统。从电子学的角度来说,这种三根电缆的平衡信号比非平衡信号的抗噪能力要强。非平衡信号一般都通过两芯的1/4英寸插头或RAC莲花插头传送。有些时候,平衡信号还通过TRS规格的立体声插头(三芯,1/4英寸)传输,传输线的三根电缆分别连接在插头的Tip头-Ring环-Sleeve套三个部分。尽管使用的是立体声插头,这种TRS信号并不是立体声的。从字面上很容易猜到TRS是Tip-Ring-Sleeve的缩写。

      非平衡信号的连接电缆通常也是屏蔽的,这就使得和信号端(HOT)连接的中心电缆周围有一圈金属网,并且金属网是和插头的地端相连接的。屏蔽电缆可以有效地防止噪音混入音频信号。对于非平衡电缆,我们称之为ZIP电缆,常用于功放和音箱间的连接。这是因为功放送到音箱的信号是经过放大的,电平很高,使噪音对其不足以产生影响。

      要获得最佳的声音效果,要尽量使用品质好的电缆和插头,电缆越短越好,并且要避免信号线和电源线过近地靠在一起。一个音频线就相当于一个收音机的天线,如果将过长的信号线盘起来就等于是增强了这种天线的功能。如果你的信号线实在避不开电源线,那么也要将这两种线以一定的角度摆放,而不要将它们平行放置。

      现在我们要说一下接地的问题:现在很多合成器、音源等设备都提供了一个三相的带接地端的电源插头,使用时,不要用“三相—两相”的转换器将其转换成两相插头。要获得理想的音响效果,最好将你音乐制作系统的所有设备都连接在一个电源盒上,这样就能保证系统中的所有设备都为一个共同的接地点,从而避免了接地循环所造成的交流声。如果你不能确定电源插座是否是三相接地电源,则可以到商店购买专门的设备进行测量。测量后如果确定你墙上的电源插座不是真正接地的三相电源,你可以咨询一下专业人士或到图书馆找一本能读懂的相关书籍,你得到的答案很可能就是:使用非接地电源相对来说比较安全,而使用不良的接地电源则也可能减少设备的寿命。

      声波转变成电信号后,如果直接传送就是非平衡信号,如果把信号反相(中间差一个Pi),然后同时传送反相的信号和原始信号,就叫做平衡信号,平衡信号送入差动放大器,原信号和反相位信号相减,得到加强的原始信号,由于在传送中,两条线路受到的干扰差不多,在相减的过程中,减掉了一样的干扰信号,因此更加抗干扰。这种在平衡式信号线中抑制两极导线中所共同有的噪声的现象便称为共模抑制。所以平衡线路只需要在输入输出信号增加一个差动放大器就可以实现。

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  • 平衡传输、非平衡传输的区别

    千次阅读 2018-01-21 16:32:09
    发送端将信号调制成为对称的信号用双线发送,称为平衡... 平衡传输和非平衡传输的区别:  平衡传输是指信号传输线的有两个输入端,一个地线。  不平衡传输是指信号传输线的有一个输入端,一个地线。当有共模干扰存
    发送端将信号调制成为对称的信号用双线发送,称为平衡发
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      平衡传输和非平衡传输的区别:
      平衡传输是指信号 传输线 的有两个输入端,一个地 线。
      不平衡传输是指信号传输线的有一个输入端,一个地线。当有 共模干扰 存在时,由于平衡传输的两个端子上受到的 干扰信号 数值相差不多,而极性相反,干扰信号在平衡传输的负载 上可以互相抵消,所以平衡电路具有较好的抗干扰能力。
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    品牌线材厂家开博尔最近推出一款镀银卡侬音频线,一向走中高端路线的开博尔,这次上新的线材也不例外,线材用料依然是行业顶尖水平。
    在这里插入图片描述

    这款卡侬音频线的高端之处有五点:

    1. 国际一流品质,欧洲原装NEUTRIK镀金XLR连接器。Neutrik集团总部位于欧洲中部的列支敦士登,是一家具有四十多年历史的国际性公司,其研发的高端XLR音频连接器被世界众多国际企业认可采用。

    2. HiFi级特殊音频线芯,罕见全镀银21AWG加粗线芯,AWG(美国线规)是一种区分导线直径的标准,粗导线具有更好的物理强度和更低的电阻,而镀银铜芯具有比无氧铜和镀锡铜更好的传导性能。

    3. 线体采用一层176编镀锡铜屏蔽层+双层铝箔屏蔽层,屏蔽效果可达95%,隔绝大部分外部干扰,享受纯净音乐效果。

    4. 焊点处采用含银锡线电焊,焊点饱满、充盈、光滑,线缆稳固无惧弯折,保护线缆不同角度的弯曲,避免磨损弯折损坏线缆。

    5. 开博尔自研时尚祖母绿外被,环保PVC,质感舒适,尽显大气,内外兼修。

    卡侬音频线一般用在有XLR平衡输出接口的地方,比如话筒,调声台,功放,播放器,音响,摄影机,幻象电源等地方。

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  • 在这项研究中,第一次研究了分散的输出反馈稳定问题大规模高阶随机线性系统通过发展分散的高增益同质控制通过这种方法,我们可以完全放宽对高阶随机线性系统全局稳定的一般假设-功率阶限制。 结果表明,在某些...
  • 针对一类随机线性系统的输出反馈镇定问题,首先利用反推技术设计有效的观测器,为其 对应的标称系统设计稳定的输出反馈控制器 ;然后通过有效的坐标变换,并选择恰当的高增益参数,利用高增 益齐次占优技术,为整个...
  • 扩散方程,无论是处于平衡状态还是非平衡状态。 这些程序非常灵活,能够处理具有例如磁性元件、自旋轨道耦合、自旋相关散射、强极化磁界面、电压梯度温度梯度的系统。 该套件还包含用于计算所有这些混合结构的临界...
  • 研究了线性MIMO系统H2/H∞模糊输出反馈控制问题。采用局部线性化方法,用T-S模糊线性模型逼近线性系统。在希望的H∞千扰抑制约束下...所设计的闭环系统在平衡点是局部二次型稳定的,系统抗扰性能动态性能均较好。
  • 正>针对单输入单输出系统的故障检测,采用混沌振荡器作为激励源,并利用一致延迟时间法对被测系统输出时间序列进行相空间重构.在相空间中平衡点附近定义了指向Lyapunov指数,并用其对被测系统输出在相空间中平衡点...

空空如也

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平衡输出和非平衡输出区别