Apa itu audio "seimbang", dan mengapa itu berguna? Saya sudah membaca bahwa itu berarti ada dua tegangan, dengan satu menjadi kebalikan dari yang lain. Penerima audio seimbang melihat perbedaan di antara keduanya, dan menyebutnya "sinyal". Noise harus mempengaruhi kedua bagian sinyal seimbang secara seimbang, sehingga penerima tidak boleh melihat noise sebagai sinyal, karena itu tidak mengubah perbedaan antara kedua bagian.
Tapi ini tidak masuk akal. Bukankah sinyal audio yang tidak seimbang juga merupakan perbedaan: perbedaan antara ground dan tegangan sinyal? Mengapa kita tidak bisa memberi makan sinyal audio yang tidak seimbang ke penerima audio seimbang dan menyebutnya seimbang?
Dan bagaimana cara membuat voltase terbalik kedua mengubah segalanya? Jika kita tidak melakukan ini, bukankah kebisingan masih mempengaruhi kedua bagian secara sama, dan masih ditolak oleh penerima?
Jawaban:
SALAH .
SALAH .
Salah satu dari hal-hal ini mungkin benar, tetapi tidak pula yang membuat audio seimbang . Jaringan telepon hingga saat ini sepenuhnya analog, dan hanya memiliki dua kabel per sirkuit. Tidak ada dasar. Namun, mereka berhasil mempertahankan koneksi yang relatif bebas noise dari jarak yang sangat jauh. Hanya dua konduktor yang diperlukan untuk audio seimbang.
Penerima audio seimbang yang ideal adalah penguat diferensial. Ia bekerja dengan mengukur perbedaan antara dua inputnya, dan menyebut perbedaan itu sinyal. "Ground" sama sekali tidak relevan. Satu input tidak harus berupa salinan terbalik dari input lainnya. Bagaimana bisa menjadi masalah, jika penguat diferensial hanya melihat perbedaan antara dua inputnya? Bagaimana ia bisa tahu bahwa satu input adalah "sinyal terbalik"?
Lalu mengapa, tidak hanya menghubungkan salah satu input ke ground? Bukankah ini berarti kita dapat membuat audio yang tidak seimbang menjadi audio seimbang hanya dengan menggunakan penguat diferensial di sisi penerima?
mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab
Seperti yang terjadi, tidak, kita tidak bisa melakukan itu, dan untuk memahami mengapa harus memahami apa arti audio seimbang. Ini bukan tentang memiliki dua koneksi audio tunggal, tetapi dengan satu terbalik. Ini tentang memiliki sinyal dilakukan pada dua konduktor dengan impedansi yang sama .
Inilah alasannya: tujuan utama dalam menggunakan audio seimbang adalah untuk mengurangi noise. Kebisingan ini ditangkap oleh induktansi timbal balik dan kapasitansi dengan hal-hal lain (sering kali: kabel listrik) di dekat sinyal audio. Jika induktansi atau kapasitansi timbal balik ke sumber kebisingan ini sama untuk dua konduktor kami, maka tegangan dan arus yang sama akan diinduksi pada masing-masing konduktor. Artinya, perbedaan mereka tidak akan berubah . Jadi sumber kebisingan, dari perspektif penguat diferensial kami yang hanya melihat perbedaan ini, tidak ada. Mempertimbangkan:
mensimulasikan rangkaian ini
Apa hasilnya di sini? Sejauh U1 adalah penguat diferensial yang ideal, outputnya persis 0V DC. Beberapa noise (dari V1) berpasangan ke input melalui C1 dan C2, tetapi karena C1 = C2, dan R1 = R2, pasangan ke masing-masing sama, dan dengan demikian tidak dapat mengubah perbedaan antara keduanya, jadi tidak bisa mengubah perbedaan antara keduanya. mempengaruhi output dari penguat diferensial.
Tetapi apa yang terjadi jika R1 tidak sama dengan R2? R1 dan C1 sekarang membentuk pembagi tegangan yang berbeda dari yang dilakukan R2 dan C2, menghasilkan tegangan yang tidak sama dengan input amplifier. Sekarang ada adalah perbedaan, dan V1, sampai batas tertentu, ditemukan dalam output. Masalah yang sama ada jika resistor sama tetapi kapasitor tidak.
Mengemudi hanya satu input tidak mengubah apa pun. Mempertimbangkan:
mensimulasikan rangkaian ini
Hei, itu tidak seimbang! Tapi itu benar-benar seimbang. Kebisingan masih melihat impedansi yang sama untuk masing-masing input. Kebisingan masih berpasangan secara merata ke setiap input, sehingga tidak mengubah perbedaan. Jadi, masih ditolak.
Ada dua alasan koneksi audio khas Anda seperti yang ditemukan di iPod atau VCR tidak seimbang. Yang pertama adalah geometri kabel. Biasanya ini menggunakan kabel koaksial, dengan ground sebagai pelindung, dan sinyal ground-referenced di dalamnya. Karena bentuk konduktor bahkan tidak jauh mirip, mereka tidak mungkin memiliki impedansi yang sama dengan lingkungan mereka. Dalam hal contoh sebelumnya, C1 dan C2 tidak sama.
Yang kedua adalah bagaimana garis-garis ini biasanya didorong. Mereka biasanya terlihat seperti ini:
mensimulasikan rangkaian ini
Jika U1 adalah buffer ideal, ini akan menjadi seimbang. Tapi tidak: U1 biasanya semacam op-amp dengan impedansi keluaran kecil. Meskipun kecil, namun tidak sekecil koneksi langsung ke ground yang dilihat oleh separuh kabel lainnya. Impedansi keluaran op-amp mungkin juga bervariasi secara signifikan dengan frekuensi.
Solusi yang sangat murah, dan sangat efektif untuk masalah ini adalah mengatur impedansi keluaran dengan sesuatu yang lebih dapat dikontrol, seperti resistor. Kita bisa meletakkan resistor pada urutan 100 ohm secara seri tanpa secara signifikan melemahkan sinyal. Implementasi praktis terlihat seperti ini:
Ini dari artikel hebat oleh Rod Elliott (ESP) / Uwe Beis . R2 dan R3 melakukan sebagian besar penyeimbangan: resistor ini dapat dibeli atau dipangkas untuk memiliki resistensi yang sangat sama. Karena mereka secara signifikan lebih besar dari impedansi keluaran op-amp, impedansi keluaran op-amp relatif tidak signifikan.
R4 dan C1 berfungsi untuk semakin membuat op-amp tidak signifikan pada frekuensi yang lebih tinggi. Op-amp nyata memiliki peningkatan impedansi keluaran dengan frekuensi, yang akan berfungsi untuk menyeimbangkan rangkaian pada frekuensi tinggi. Namun, impedansi keluaran op-amp menjadi kurang signifikan pada frekuensi yang lebih tinggi karena R4 dan C1 memisahkan kedua bagian tersebut.
Topologi ini bukan tanpa kekurangan. Pertama, karena tidak dapat menggerakkan kedua garis, ia memiliki setengah rentang dinamis dibandingkan dengan desain yang dapat menggerakkan kedua garis. Kedua, ia menggerakkan dua saluran sinyal dengan tegangan mode-umum setengah dari sinyal input. Pengemudi dengan demikian harus mendorong kapasitansi dari dua saluran sinyal ke sekelilingnya, seperti perisai pada kabel audio biasa. Namun, untuk panjang kabel sedang ini tidak mungkin menjadi masalah.
Keuntungannya adalah berkurangnya jumlah bagian. Juga, jika ini pada konektor TRS yang didorong ke input yang tidak seimbang, tidak ada hal buruk yang dapat terjadi, karena cincin, yang biasanya "sinyal terbalik", tidak terhubung ke elektronik aktif apa pun.
Lebih penting lagi, ini menghilangkan kesalahpahaman umum tentang cara kerja audio yang seimbang.
sumber
Meski sudah ada jawaban di sini, cerita itu belum lengkap.
Sinyal audio seimbang sepenuhnya terhubung
dan setiap bagian harus dipertimbangkan secara terpisah.
Beberapa sirkuit yang dijelaskan sejauh ini akan bekerja satu sama lain dalam beberapa keadaan, tetapi sebagian besar akan gagal dalam satu pengujian.
Kabel seimbang.
Kabel seimbang memiliki dua konduktor ("kaki") dengan impedansi yang sama dan dengan eksposur yang sama ke bidang eksternal, biasanya dicapai dengan memutar kedua konduktor bersama-sama. Kadang-kadang masing-masing kaki itu sendiri sepasang sehingga ada 4 konduktor disisipkan dan dipilin erat dalam konfigurasi bintang-quad.
Paparan yang sama ke bidang eksternal berarti bahwa setiap kopling elektrostatik dari sumber interferensi ke kabel akan menghasilkan tegangan yang sama pada setiap kaki, dan setiap kopling magnetik akan menyuntikkan arus yang sama ke setiap kaki.
Koneksi arde tidak diperlukan untuk sinyal seimbang meskipun layar dapat mengurangi interferensi dari sinyal eksternal serta interferensi yang terpancar ke sinyal lain. Jika ada layar, sering dihubungkan di satu ujung saja untuk menghilangkan loop tanah. Pada tingkat sistem umumnya akan ada koneksi arde ke peralatan di setiap ujung sinyal, meskipun dapat dibagi antara 2, 50 atau beberapa ratus sinyal seimbang.
Penerima yang seimbang.
Penerima yang seimbang bukan hanya penguat diferensial. Itu juga harus menjaga impedansi yang sama ke ground dari masing-masing kaki.
Penguat diferensial memastikan bahwa setiap tegangan yang mengganggu yang datang dengan kedua kaki saling membatalkan (mis. Penguatan mode-umum = 0). Ini termasuk tidak hanya gangguan, tetapi juga perbedaan antara potensi "tanah" di setiap ujung.
Impedansi yang sama pada setiap kaki memastikan bahwa setiap arus gangguan yang disuntikkan pada kedua kaki akan mengembangkan tegangan yang sama pada setiap kaki, yang kemudian dapat ditolak oleh penguat diferensial. Penguat diferensial sederhana akan gagal dalam tes ini.
Pengemudi seimbang.
Pengemudi yang seimbang memiliki tiga tugas:
1) output "Seimbang" yang menggerakkan satu kaki tetapi menipu dengan menggerakkan 0V di sisi lain akan gagal dalam tes pertama: tegangan output mode umum adalah setengah dari sinyal asli; ini akan memancarkan interferensi ke sinyal lain yang dibawa pada pasangan yang berdekatan! Bukan sesuatu yang Anda inginkan dalam kabel 50-pair sepanjang Broadcasting House! (dan itu menunjukkan tanggal saya ...) Output seimbang yang baik akan meminimalkan gangguan dengan sinyal lain, serta menjaga integritas sinyalnya sendiri.
Jika pasangan lain adalah sinyal seimbang yang baik , interferensi mungkin tidak serius karena seharusnya merupakan mode umum, tetapi intinya adalah untuk mengurangi degradasi sinyal sejauh mungkin.
Driver yang disebut "seimbang" ini memiliki aplikasi dalam audio konsumen kelas atas atau studio rekaman kecil sehingga mereka ada, tetapi ... diperingatkan.
2) Impedansi yang sama untuk membumikan pada masing-masing kaki adalah penting, seperti pada penerima, untuk mengubah arus yang diinduksi mode-normal menjadi tegangan mode-umum.
3) Mentransfer tegangan yang mengganggu pada satu tungkai ke tungkai lainnya, menciptakan tegangan mode-umum dari apa yang seharusnya menjadi tegangan diferensial, (yaitu gangguan yang mempengaruhi satu tungkai lebih dari yang lain) meningkatkan penolakannya pada penerima. Driver diferensial sederhana akan gagal dalam tes ini . Ini juga memiliki fitur bahwa jika satu kaki disingkat ke tanah, amplitudo pada kaki lainnya berlipat ganda, sehingga tegangan diferensial (sinyal yang diinginkan) tidak terpengaruh. Driver diferensial akan * benar-benar gagal dalam tes ini ...
Dengan sinyal audio seimbang yang tepat, sudah dikenal bagi para insinyur penyiaran untuk menyuntikkan sinyal mode-umum ke satu sinyal seimbang, dan komplemennya dalam satu detik; sehingga menciptakan "sirkuit hantu" ketiga yang tidak mengganggu salah satu korbannya ...
sumber
Masalahnya adalah, seperti yang Anda katakan, bahwa dalam sinyal seimbang nilai sinyal aktual adalah perbedaan antara dua sinyal yang didorong secara berlawanan. Dalam sinyal ujung tunggal, masih ada perbedaan, tetapi perbedaannya adalah sehubungan dengan ground, yang juga merupakan referensi untuk semua jenis sinyal lainnya.
Jika Anda memiliki perangkat yang benar-benar mengambang, seperti speaker dengan amplifier bertenaga baterai yang terpasang di dalam kotak, maka tidak ada perbedaan antara keseimbangan dan sinyal dengan ujung tunggal. Keduanya menyediakan dua kabel, dan sinyal yang Anda inginkan adalah perbedaan di antara keduanya.
Namun, jarang sekali kita memiliki perangkat penerima yang benar-benar dapat mengambang pada tegangan sewenang-wenang. Masalahnya adalah bahwa dengan sinyal yang direferensikan dari tanah, sangat tidak mungkin dalam arti praktis untuk memperlakukan kedua lini secara sama. Gangguan eksternal tidak akan menyambungkan yang sama ke saluran sinyal karena akan digunakan sebagai jalur oleh bagian-bagian sistem. Ini sebagian karena ground digunakan sebagai referensi untuk sebagian besar sinyal, jadi menurut definisi tidak berubah.
Bahkan dalam contoh ampli speaker yang dioperasikan dengan baterai mengambang, Anda harus berhati-hati untuk tidak memperlakukan dua saluran input secara berbeda. Ini lebih sulit daripada yang mungkin terlihat. Misalnya, jika Anda mengikat salah satu garis ke ground lokal Anda, dan yang terhubung ke sasis atau ground plane dari sirkuit Anda, maka noise eksternal akan lebih berpasangan dengan sinyal itu karena memberikan kapasitansi yang lebih tinggi ke luar. Karena amp menggunakan itu sebagai referensi, ia tidak dapat melihat suara di jalur darat, tetapi pengambilan suara yang tidak seimbang oleh kedua saluran akan muncul sebagai sinyal diferensial, yang akan dideteksi dan diperkuat.
Jadi secara keseluruhan ini bukan hanya tentang pengkodean sinyal sebagai perbedaan antara dua garis. Seperti yang Anda katakan, itu selalu terjadi. Ini tentang pengaturan sistem sehingga kedua saluran dapat diperlakukan sama, dan dengan demikian mengambil suara yang sama dari dunia luar. Dengan kemudian mengkodekan sinyal sama tetapi dengan polaritas yang berlawanan pada kedua saluran, penerima dapat mengambil perbedaan, yang secara teori membatalkan semua kebisingan yang diambil sama oleh kedua saluran.
Sinyal audio "seimbang" karenanya terdiri dari tiga saluran. Dua garis sinyal dengan impedansi yang sama, treament yang sama dalam kabel, dan didorong berlawanan dengan sinyal, dan garis tanah terpisah yang merupakan referensi 0 untuk semuanya. Dalam kabel audio seimbang berkualitas tinggi, kedua saluran sinyal merupakan pasangan yang terbelit yang dikelilingi oleh perisai yang terhubung ke ground. Perisai memblokir pickup kapasitif dari luar, dan dengan memutar dua garis sinyal di sekitar satu sama lain, mereka akan memiliki kopling ke luar yang rata-rata sama pada jarak yang relatif pendek.
Ditambahkan sebagai tanggapan terhadap beberapa komentar:
Pertama, memberikan kesan yang salah memanggil salah satu garis diferensial "panas" dan yang lainnya "dingin". Keduanya sama-sama membawa sinyal, hanya saja sinyal-sinyal tersebut dibalik satu sama lain. Karena itu panas dan dingin adalah nama buruk yang menunjukkan kesalahpahaman, atau dapat menyebabkan orang lain salah paham.
Kedua, tidak, jalur sinyal dan ground TIDAK memiliki impedansi yang sama. Itulah masalahnya. Karena ketidakseimbangan dalam impedansi, satu saluran akan mengambil lebih banyak suara eksternal daripada yang lainnya. Justru inilah yang sedang ditekankan dengan menyebut ini "seimbang" sebagai "diferensial". Dengan sistem 3 saluran, Anda dapat memiliki kedua saluran sinyal yang sama dan pada impedansi yang masuk akal untuk suatu sinyal sementara masih memiliki referensi ground.
Anda harus menganggap kebisingan akan berpasangan dengan sinyal apa pun. Audio seimbang memiliki kekebalan noise yang baik karena dua karakteristik: Kedua garis sinyal diperlakukan sama, sehingga keduanya mengambil suara yang sama, dan sinyal yang berlawanan. Ketika penerima mengambil perbedaan, kebisingan dibatalkan dan hanya sinyalnya yang tersisa. Dalam sistem satu-ujung, kedua garis TIDAK sama, sehingga satu mengambil suara berbeda dari yang lain. Perbedaan antara ground dan jalur sinyal kemudian akan mencakup perbedaan ini dalam pengambilan noise.
sumber
Saya akan menggunakan gambar dari tutorial ini
Kabel audio seimbang mentransfer sinyal yang sama tetapi dengan perbedaan 180 derajat di antara mereka.
Ketika suara dimasukkan ke dalam kabel, ia dimasukkan secara merata ke sinyal asli dan sinyal terbalik karena keduanya memiliki impedansi yang sama. Penerima kemudian membalikkan salah satu sinyal dan hasilnya adalah dua sinyal fase yang mengandung audio asli dan dua sinyal noise dengan perbedaan 180 derajat di antara mereka. Ketika sinyal-sinyal ini dijumlahkan, hasilnya adalah sinyal audio murni dengan noise dihilangkan (dibatalkan).
Ketika menggunakan satu kawat yang berakhir untuk mentransfer sinyal maka satu kawat mentransfer sinyal dan yang lainnya dengan tanah sehingga Anda tidak dapat mengikuti proses yang sama seperti dengan sinyal seimbang untuk menghilangkan kebisingan.
sumber
Audio seimbang mengacu pada transmisi data audio sebagai sinyal listrik melalui saluran yang seimbang. Biasanya sinyal listrik adalah analog, tetapi ada beberapa standar untuk transmisi audio digital melalui saluran seimbang (misalnya AES-EBU ).
Intinya ya. Sebenarnya, ia mengasumsikan bahwa perbedaannya sebanding dengan sinyal asli.
Sangat hampir sama, ya.
Intinya ya.
Ya, benar. Ini sangat efektif dan banyak digunakan.
Tidak semua sinyal audio ditransmisikan dengan merujuk ke ground, tetapi dalam kasus di mana mereka berada, maka jawabannya adalah, "ya".
Anda bisa, tetapi itu tidak seimbang.
Kabel Anda yang membawa sinyal audio "tidak seimbang" akan menggunakan satu atau dua konduktor:
Berikut adalah dua kemungkinan yang paling umum dan hasilnya:
Pemancar dan penerima audio seimbang Anda, masing-masing memiliki tiga konduktor:
Jika Anda menghubungkan sinyal saluran "tidak seimbang" Anda ke hot pin penerima Anda, maka efeknya akan sama seperti untuk kasus 1. atau 2. di atas, ditambah amplitudo sinyal Anda mungkin terpengaruh tergantung pada sirkuit penerima. Jika Anda menghubungkannya bukan ke pin dingin, maka efeknya akan sama seperti untuk kasus 1. atau 2. di atas, ditambah amplitudo sinyal Anda mungkin terpengaruh tergantung pada sirkuit penerima dan Anda akan membalikkan fase sinyal Anda.
Sangat penting bahwa tegangan kedua ini dilakukan oleh satu atau lebih konduktor dengan dimensi dan impedansi sedekat mungkin dan lokasi dengan satu atau lebih konduktor yang membawa tegangan tidak bertanda. Itu sebabnya kabel audio yang paling seimbang menggunakan sepasang konduktor bengkok , seringkali dengan beberapa bahan pengemas (benang katun; pipa plastik halus, dll.) Untuk mencegah pasangan berpisah. Berikut ilustrasi dari Canford :
Beberapa kabel audio seimbang, seperti StarQuad , menggunakan sepasang bengkok : dua core untuk panas, dua untuk dingin.
Dengan membuat jalur untuk sinyal dingin yang memiliki impedansi dan dimensi dan lokasi yang sangat sangat hampir sama dengan jalur untuk sinyal panas, ini meminimalkan perbedaan antara noise yang diinduksi dalam sinyal panas dan noise yang diinduksi dalam sinyal dingin, menghasilkan sangat tinggi Penolakan kebisingan itu.
Tidak; atau setidaknya, tidak sampai pada tingkat yang sama.
sumber
Anda tidak perlu layar atau kabel ketiga untuk memiliki keseimbangan audio - saya pikir saya hanya akan melemparkan pendapat saya dan setuju dengan apa yang saya pikir Phil keberatan. Apa yang saya gambar di bawah adalah bagaimana saya merasakan situasi seimbang (skenario 3): -
Keuntungan lain dari skenario 3 adalah bahwa sumber gangguan eksternal mengganggu menjadi "seimbang" pada saluran karena driver diferensial "memproyeksikan" impedansi yang sebagian besar identik pada kedua jalur yaitu pada setiap titik pada kabel kedua kabel memproyeksikan impedansi yang sama ke ground lokal atau sebaliknya.
Memutar dan menyaring tidak perlu untuk pertanyaan yang saya percaya tetapi, sangat membantu seperti yang kita tahu !!
Saya tidak mengatakan skenario 3 memiliki garis keluaran didorong dalam antiphase tetapi, mengingat bahwa pengemudi memiliki semua sirkuit untuk membuat output "netral" yang seimbang, maka masuk akal, dari sudut pandang sinyal / suara, untuk menggerakkan kedua jalur antiphase.
sumber