"균형"오디오 신호는 무엇입니까?

"균형"오디오 란 정확히 무엇이며 왜 유용합니까? 나는 두 개의 전압 이 있다는 것을 읽었으며 , 하나는 다른 하나의 전압입니다. 균형 잡힌 오디오 수신기는 이들의 차이점을보고이를 "신호"라고 부릅니다. 잡음은 평형 신호의 양쪽 절반에 동일하게 영향을 미치므로 수신기는 두 반쪽의 차이를 변경하지 않기 때문에 잡음을 신호로 보지 않아야합니다.

그러나 이것은 말이되지 않습니다. 불평형 오디오 신호 도 차이가 아닌가? 접지와 신호 전압의 차이? 왜 불평형 오디오 신호를 평형 오디오 수신기에 공급하고 평형이라고 부를 수 없습니까?

그리고 두 번째 역 전압을 만드는 것이 어떻게 바뀌는가? 이렇게하지 않으면 잡음이 여전히 양쪽 절반에 동일하게 영향을 미치지 않고 수신기에서 여전히 거부됩니까?

평형 오디오는 한 컨덕터에 신호가 있고 다른 컨덕터에 반전 된 신호가 있습니다.

잘못되었습니다 .

평형 오디오에는 2 개의 신호 컨덕터가 있으며 다른 하나는 접지 용입니다.

잘못되었습니다 .

이러한 것들 중 하나라도 사실 일 수 있지만 균형 잡힌 오디오를 만드는 것은 아닙니다 . 상당히 최근까지 전화 네트워크는 완전히 아날로그였으며 회로 당 두 개의 전선 만있었습니다. 근거가 없었습니다. 그러나, 그들은 장거리에서도 비교적 노이즈없는 연결을 유지했습니다. 밸런스드 오디오에는 두 개의 컨덕터 만 필요합니다.

이상적인 평형 오디오 수신기는 차동 증폭기입니다. 두 입력 의 차이 를 측정하고 그 차이를 신호라고합니다. "접지"는 전혀 관련이 없습니다. 한 입력은 다른 입력의 반전 사본 일 필요는 없습니다. 차동 증폭기가 두 입력의 차이점 만보고 있다면 어떻게 문제가 될 수 있습니까? 하나의 입력이 "반전 된 신호"라는 것을 어떻게 알 수 있습니까?

그렇다면 왜 단순히 입력 중 하나를 접지에 연결하지 않습니까? 수신단의 차동 증폭기를 사용하여 불평형 오디오를 평형 오디오로 만들 수 있습니까?

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

그것이 일어날 때, 우리는 그렇게 할 수 없으며, 균형 잡힌 오디오가 실제로 무엇을 의미하는지 이해하는 이유를 이해합니다. 두 개의 단일 종단 오디오 연결이 아니라 하나는 거꾸로 연결되어 있습니다. 신호가 동일한 임피던스를 가진 두 개의 도체에 전달되도록하는 것 입니다.

이유는 다음과 같습니다. 평형 오디오 사용의 주요 목표는 노이즈를 줄이는 것입니다. 이 노이즈는 오디오 신호 근처의 다른 것들 (자주 전원 배선)과 상호 인덕턴스 및 커패시턴스에 의해 발생합니다. 이 노이즈 소스에 대한 상호 인덕턴스 또는 커패시턴스가 두 도체에서 동일하면 각 도체에서 동일한 전압과 전류가 유도됩니다. 즉, 그들의 차이는 변하지 않을 것 입니다. 따라서이 차이 만 보는 차동 증폭기의 관점에서 볼 때 노이즈 소스는 존재하지 않습니다. 치다:

^{이 회로를 시뮬레이션}

여기에 출력은 무엇입니까? U1이 이상적인 차동 증폭기 인 경우 출력은 정확히 0V DC입니다. V1에서 발생하는 일부 노이즈는 C1과 C2를 통해 입력에 연결되지만 C1 = C2와 R1 = R2이기 때문에 각각 동일하게 연결되므로 두 값의 차이를 변경할 수 없으므로 차동 증폭기의 출력에 영향을 미칩니다.

그러나 R1이 R2와 같지 않으면 어떻게됩니까? R1과 C1은 이제 R2 및 C2와 다른 전압 분배기를 형성 하여 앰프의 입력 에 불평등 한 전압이 연결됩니다. 이제도 이다 차이 및 V1은 어느 정도의 출력에서 발견된다. 저항이 동일하지만 커패시터가 동일하지 않은 경우에도 동일한 문제가 발생합니다.

입력 중 하나만 운전해도 아무런 변화가 없습니다. 치다:

^{이 회로를 시뮬레이션}

이봐 요, 균형이 맞지 않아요! 그러나 그것은 완전히 균형을 이룹니다. 잡음은 여전히 ​​각 입력에 대해 동일한 임피던스를 봅니다. 노이즈는 여전히 각 입력에 동일하게 연결되므로 차이를 변경하지 않습니다. 따라서 여전히 거부됩니다.

iPod 또는 VCR과 같은 일반적인 오디오 연결의 균형이 맞지 않는 두 가지 이유가 있습니다. 첫 번째는 케이블 구조입니다. 일반적으로 이들은 접지를 차폐로하여 동축 케이블을 사용하고 그 내부의 접지 참조 신호를 사용합니다. 도체의 모양은 원격으로 비슷하지 않기 때문에 주변과 동일한 임피던스를 가질 수 없습니다. 이전 예와 관련하여 C1과 C2는 동일하지 않습니다.

두 번째는 이러한 선이 일반적으로 어떻게 구동되는지입니다. 그들은 보통 다음과 같이 보입니다 :

^{이 회로를 시뮬레이션}

U1이 이상적인 버퍼라면 균형이 맞습니다. 그러나 그렇지 않습니다. U1은 일반적으로 출력 임피던스가 작은 일종의 연산 증폭기입니다. 비록 작지만 케이블의 다른 절반에서 볼 수있는 접지에 직접 연결되는 것만 큼 작지는 않습니다. 연산 증폭기의 출력 임피던스는 아마도 주파수에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

이 문제에 대한 매우 저렴하고 효과적인 해결책은 출력 임피던스를 저항과 같이 더 제어 가능한 것으로 설정하는 것입니다. 신호를 크게 약화시키지 않고 직렬로 100ohm 정도의 저항을 넣을 수 있습니다. 실제 구현은 다음과 같습니다.

이것은 Rod Elliott (ESP) / Uwe Beis 의 훌륭한 기사 에서 발췌 한 것 입니다. R2 및 R3은 대부분의 밸런싱을 수행합니다. 이러한 저항은 매우 동일한 저항을 갖도록 구매하거나 다듬을 수 있습니다. 그것들이 연산 증폭기의 출력 임피던스보다 상당히 크기 때문에, 연산 증폭기의 출력 임피던스는 상대적으로 중요하지 않습니다.

R4와 C1은 더 높은 주파수에서 연산 증폭기가 중요하지 않게하는 역할을합니다. 실제 연산 증폭기는 주파수에 따라 출력 임피던스가 증가하므로 고주파에서 회로의 불균형을 줄이는 데 도움이됩니다. 그러나 R4와 C1이 두 개의 반쪽을 함께 분류하기 때문에 더 높은 주파수에서 연산 증폭기의 출력 임피던스가 덜 중요해집니다.

이 토폴로지에는 몇 가지 단점이 없습니다. 첫째, 두 라인을 모두 구동 할 수 없으므로 두 라인을 모두 구동 할 수있는 설계에 비해 동적 범위의 절반이됩니다. 둘째, 입력 신호의 절반 인 공통 모드 전압으로 두 신호 라인을 구동합니다. 따라서 드라이버는 일반적인 오디오 케이블의 쉴드와 같이 두 신호 라인의 커패시턴스를 주변으로 구동해야합니다. 그러나 케이블 길이가 적당하면 문제가되지 않습니다.

장점은 부품 수를 줄입니다. 또한이 단자가 불평형 입력에 연결되는 TRS 커넥터에있는 경우 일반적으로 "반전 된 신호"인 링이 활성 전자 장치에 연결되어 있지 않기 때문에 나쁜 일이 없습니다.

더 중요한 것은 균형 잡힌 오디오의 작동 방식에 대한 일반적인 오해를 없애줍니다.

이미 여기에 대한 답변에도 불구하고 이야기는 아직 완전하지 않습니다.

완전히 균형 잡힌 오디오 신호가 연결되었습니다

• 균형 잡힌 운전자로부터
• 균형 잡힌 케이블을 통해
• 평형 수신기에

각 부분은 별도로 고려해야합니다.

지금까지 설명한 회로 중 일부는 상황에 따라 서로 작동하지만 대부분 테스트에 실패합니다.

균형 잡힌 케이블.

평형 케이블에는 임피던스가 동일하고 외부 필드에 동일하게 노출되는 두 개의 도체 ( "다리")가 있으며 일반적으로 두 도체를 꼬아 서 만듭니다. 때때로 각 다리 자체가 한 쌍이므로 스타 쿼드 구성에서 4 개의 도체가 인터리브되고 단단히 꼬여 있습니다.

외부 필드에 동일하게 노출되면 간섭 소스에서 케이블로의 정전기 커플 링이 각 레그에서 동일한 전압을 생성하고 모든 자기 커플 링이 각 레그에 동일한 전류를 주입합니다.

균형 잡힌 신호에는 접지 연결이 필요하지 않지만 화면은 외부 신호의 간섭과 다른 신호의 방사 간섭을 줄일 수 있습니다. 스크린이있는 경우 종종 접지 루프를 제거하기 위해 한쪽 끝에 만 연결됩니다. 시스템 레벨에서는 일반적으로 신호의 각 끝에서 장비에 대한 접지 연결이 있지만 2, 50 또는 수백 개의 밸런스 신호간에 공유 될 수 있습니다.

평형 수신기.

평형 수신기는 단순히 차동 증폭기가 아닙니다. 또한 각 레그에서 접지에 동일한 임피던스를 유지해야합니다.

차동 증폭기는 두 레그에 도달하는 간섭 전압이 서로 상쇄되도록합니다 (즉, 공통 모드 게인 = 0). 여기에는 간섭뿐만 아니라 각 끝의 "접지"전위 간의 차이도 포함됩니다.

각 레그의 동일한 임피던스는 두 레그에 주입 된 모든 간섭 전류 가 각 레그 에서 동일한 전압 을 발생시켜 차동 증폭기에 의해 거부 될 수 있도록합니다. 간단한 차동 증폭기는이 테스트에 실패합니다.

균형 잡힌 드라이버.

밸런스 드라이버에는 세 가지 작업이 있습니다.

1. "진정한"출력과 반전 된 출력을 동일한 진폭으로 생성합니다.
2. 각 출력의 접지에 동일한 임피던스를 가짐
3. 한쪽 다리의 방해 전압을 다른 다리로 옮깁니다.

1) 한쪽 다리를 구동하지만 다른 쪽에서는 0V를 구동하여 속임수를 갖는 "균형"출력은 첫 번째 테스트에 실패합니다. 공통 모드 출력 전압은 원래 신호의 절반입니다. 이것은 인접한 쌍으로 운반되는 다른 신호에 간섭을 발산합니다! Broadcasting House의 길이가 50 쌍인 케이블에는 원하는 것이 없습니다! 균형 잡힌 출력은 다른 신호와의 간섭을 최소화하고 자체 신호의 무결성을 유지합니다.

다른 쌍들이 균형 이 잘 잡힌 신호 라면, 간섭이 공통 모드가되어야하므로 심각하지는 않지만, 요점은 가능한 한 신호 저하를 줄이는 것입니다.

이 "균형"드라이버는 고급 소비자 오디오 또는 소규모 녹음 스튜디오에 응용 프로그램이 있으므로 주변에 있지만 경고를받습니다.

2) 공통 모드 유도 전류를 공통 모드 전압으로 변환하려면 수신기에서와 같이 각 레그의 접지와 동일한 임피던스가 중요합니다.

3) 한 레그의 간섭 전압을 다른 레그로 다른 전압으로 전송하면 차동 전압에서 커먼 모드 전압이 생성됩니다 (즉, 한 레그보다 다른 레그에 영향을 미치는 간섭). 간단한 차동 드라이버는 이 테스트에 실패 합니다 . 또한 한쪽 레그가 접지로 단락되면 다른 레그의 진폭이 두 배가되어 차동 전압 (원하는 신호)에 영향을 미치지 않습니다. 차동 드라이버는 이 테스트에 실제로 실패합니다 ...

정확하게 균형 잡힌 오디오 신호를 통해 방송 엔지니어는 공통 모드 신호를 하나의 균형 잡힌 신호에 주입하고 그 보완 물을 1 초에 주입하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 희생자 중 하나를 방해하지 않는 세 번째 "팬텀 회로"를 만듭니다.

문제는 균형 신호에서 실제 신호 값이 반대로 구동되는 두 신호 간의 차이라는 것입니다. 단일 종단 신호에는 여전히 차이가 있지만 그 차이는 모든 종류의 다른 신호에 대한 기준 인 접지와 관련이 있습니다.

상자에 내장 된 배터리 전원 증폭기가 장착 된 스피커와 같이 완전히 떠 다니는 장치가있는 경우 밸런스 신호와 단일 종단 신호간에 차이가 없습니다. 둘 다 두 개의 전선을 제공하며 원하는 신호는 이들의 차이입니다.

그러나 임의의 전압에서 진정으로 부유 할 수있는 수신 장치는 거의 없습니다. 문제는 접지 참조 신호의 경우 두 라인을 똑같이 취급하는 것이 실질적으로 불가능하다는 것입니다. 외부 노이즈는 시스템의 일부에서 접지로 사용되는 라인과 같이 신호 라인에 동일하게 연결되지 않습니다. 이것은 접지가 대부분의 신호에 대한 기준으로 사용되기 때문에 정의에 따라 변경되지 않기 때문입니다.

플로팅 배터리로 작동되는 스피커 앰프의 예에서도 두 입력 라인을 다르게 취급하지 않도록주의해야합니다. 이것은 보이는 것보다 어렵다. 예를 들어, 라인 중 하나를 로컬 접지에 연결하고 회로의 섀시 또는 접지 평면에 연결된 경우 외부 노이즈는 외부에 더 높은 정전 용량을 나타 내기 때문에 해당 신호에 더 쉽게 결합됩니다. 앰프는이를 기준으로 사용하기 때문에 접지선에서 노이즈를 볼 수 없지만 두 라인에서 불평등 한 노이즈 픽업은 차동 신호로 표시되어 감지 및 증폭됩니다.

따라서 전반적으로 신호를 두 라인의 차이로 인코딩하는 것이 아닙니다. 당신이 말했듯이, 그것은 항상 어쨌든 사실입니다. 이 두 라인을 동일하게 취급하여 외부 세계에서 동일한 노이즈를 픽업 할 수 있도록 시스템을 설정하는 것입니다. 그런 다음 두 라인에서 신호를 동일하지만 반대 극성으로 인코딩하면 수신기가 차이를 취할 수 있으며 이론적으로 두 라인에서 똑같이 픽업 된 노이즈를 제거합니다.

따라서 "균형"오디오 신호는 세 줄입니다. 동일한 임피던스, 케이블에서 동일한 treament를 가지며 신호와 반대로 구동되는 두 개의 신호 라인과 모든 것에 대한 0 기준 인 별도의 접지 라인입니다. 고품질 밸런스드 오디오 케이블에서 두 신호 라인은 접지에 연결된 실드로 둘러싸인 꼬인 쌍입니다. 이 쉴드는 외부에서 용량 성 픽업을 차단하고 두 신호 라인을 서로 비틀면 상대적으로 짧은 거리에 걸쳐 평균이되는 외부와 커플 링됩니다.

일부 의견에 대한 답변으로 추가 :

첫째, 그것은 차등 라인 중 하나를 "핫"하고 다른 하나를 "콜드"라고 부른다 두 신호 모두 신호가 동일하게 전달되므로 신호가 서로 반전됩니다. 따라서 뜨겁고 차가운 것은 잘못된 생각을 나타내거나 다른 사람을 이끌 수있는 나쁜 이름입니다.

둘째, 신호선과 접지는 동일한 임피던스를 갖지 않습니다. 그게 문제입니다. 임피던스의 불균형으로 인해 한 라인이 다른 라인보다 더 많은 외부 노이즈를 포착합니다. 이것이 바로 "차등"에 해당하는 "균형"이라고 부름으로써 강조되고있는 것은 바로 이것입니다. 3 라인 시스템을 사용하면 접지 기준을 유지하면서 신호 라인이 신호에 대해 동일하고 합리적인 임피던스를 가질 수 있습니다.

노이즈 가 모든 신호에 결합 된다고 가정해야합니다 . 균형 잡힌 오디오는 두 가지 특성으로 인해 노이즈 내성이 우수합니다. 두 신호 라인이 동일하게 취급되므로 동일한 노이즈를 포착하고 신호는 반대입니다. 수신기가 차이를 가져 오면 노이즈가 제거되고 신호 만 남습니다. 단일 종단 시스템에서는 두 라인이 같지 않으므로 한 라인이 다른 라인과 다른 노이즈를 선택합니다. 접지와 신호선의 차이는 노이즈 픽업의 차이를 포함합니다.

이 튜토리얼의 이미지를 사용하겠습니다

평형 오디오 와이어는 동일한 신호를 전송하지만 180도 차이가 있습니다.

케이블에 노이즈가 유입되면 동일한 임피던스를 가지므로 원래 신호와 반전 된 신호 모두에 동일하게 유입됩니다. 그러면 수신기는 신호 중 하나를 반전시키고 결과는 원본 오디오를 포함하는 2 개의 위상 신호와 180 도의 차이를 갖는 2 개의 잡음 신호입니다. 이러한 신호가 합산되면 결과는 노이즈가 제거 된 (취소 된) 순수한 오디오 신호입니다.

단일 종단 와이어를 사용하여 신호를 전송하면 한 와이어가 신호를 전송하고 다른 하나는 접지 자체를 전송하므로 밸런스 신호와 동일한 프로세스를 수행하여 노이즈를 제거 할 수 없습니다.

"균형"오디오 란 정확히 무엇이며 왜 유용합니까?

밸런스드 오디오 란 오디오 데이터를 밸런스드 라인을 통한 전기 신호로 전송하는 것을 말합니다. 일반적으로 전기 신호는 아날로그 신호이지만 밸런스드 라인 (예 : AES-EBU )을 통한 디지털 오디오 전송 표준이 있습니다 .

나는 두 개의 전압이 있다는 것을 읽었으며, 하나는 다른 하나의 전압입니다. 균형 잡힌 오디오 수신기는 이들의 차이점을보고이를 "신호"라고 부릅니다.

본질적으로 그렇습니다. 엄밀히 말하면, 그 차이는 원래 신호에 비례 한다고 가정합니다 .

노이즈는 밸런스 신호의 양쪽 절반에 동일하게 영향을 미치며

거의 똑같이 그렇습니다.

따라서 수신기는 두 절반의 차이를 변경하지 않기 때문에 잡음을 신호로 보지 않아야합니다.

본질적으로 그렇습니다.

그러나 이것은 말이되지 않습니다.

그렇습니다. 매우 효과적이고 널리 사용됩니다.

불평형 오디오 신호도 접지가 아닌 신호 전압의 차이가 아닌가?

모든 오디오 신호가 접지와 관련하여 전송되는 것은 아니지만 해당되는 경우에는 "예"입니다.

왜 불평형 오디오 신호를 평형 오디오 수신기에 공급하고 평형이라고 부를 수 없습니까?

할 수는 있지만 균형이 맞지 않습니다.

"언밸런스 드"오디오 신호를 전달하는 케이블에는 하나 또는 두 개의 컨덕터가 사용됩니다.

• 신호 : 확실히 (그리고 모든 소음). 일반적으로 전도성 코어를 통해 운반됩니다.
• 반환 : 선택적으로 (및 모든 노이즈). 일반적으로 전도성 코어와 다른 임피던스 및 다른 치수를 갖는 전도성 쉴드를 통해 운반되고; 일반적으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 접지 된 장비 섀시에 연결됩니다.

가장 일반적인 두 가지 가능성과 결과는 다음과 같습니다.

1. (접지 된) 쉴드는 "반환"(즉, 참조)을 수행하는 데 사용됩니다. 두 도체의 임피던스와 치수의 차이는 간섭이 동일하게 영향을 미치지 않으므로 잡음 사이에 차이가 있음을 의미합니다.
2. 저 저항 리턴 경로가 없습니다 (예 : 접지 루프를 방지하기 위해 한쪽 끝에서 차폐 컷이있는 단일 코어 차폐 케이블의 경우). 따라서 신호 도체에 유도 된 노이즈는 지속됩니다.

이와 대조적으로 밸런스드 오디오 송신기 및 수신기에는 각각 3 개의 도체가 있습니다.

• 핫 : 신호 (소음 포함) 일반적으로 차폐 된 트윈 코어 케이블의 한 코어로 연결됩니다.
• 냉기 : 즉, 반전 된 신호 (및 모든 노이즈). 일반적으로 차폐 된 트윈 코어 케이블의 다른 코어로 연결됩니다.
• 차폐 : 일반적으로 시스템 전체의 특정 지점에 접지됩니다. 일반적으로 차폐 된 트윈 코어 케이블의 차폐로 연결됩니다.

"언밸런스 드 (unbalanced)"라인의 신호를 수신기의 핫 핀에 연결하면 1 번 또는 2 번과 같은 효과가 있으며 , 수신기의 회로에 따라 신호의 진폭 이 영향을받을 수 있습니다. 당신이 추위 핀 대신에 연결하면, 효과는 단지의 경우 1 이상 (2)에 관해서는 것, 플러스 신호의 진폭은 수 수신기의 회로에 따라 영향을받을 수 및 당신은 당신의 신호의 위상을 반전합니다.

그리고 두 번째 역 전압을 만드는 것이 어떻게 바뀌는가?

이 제 2 전압은 크기와 임피던스가 비슷하고 반전되지 않은 전압을 전달하는 하나 이상의 도체와의 위치가 유사한 하나 이상의 도체에 의해 전도되는 것이 매우 중요하다. 그렇기 때문에 대부분의 밸런스드 오디오 케이블은 트위스트 페어 도체를 사용하며 종종 페어가 분리되는 것을 방지하기 위해 일부 패킹 재료 (면사, 플라스틱 튜브 등)와 함께 사용됩니다. 캔 포드 의 그림 은 다음과 같습니다 .

StarQuad 와 같은 일부 밸런스드 오디오 케이블 은 트위스트 페어 쌍을 사용합니다 . 두 개의 코어는 핫, 두 개의 코어는 콜드입니다.

핫 신호의 경로와 임피던스와 치수 및 위치가 매우 거의 동일한 콜드 신호의 경로를 생성하여 핫 신호에서 발생하는 노이즈와 콜드 신호에서 발생하는 노이즈의 차이를 최소화하여 매우 높음 그 소음의 거부.

이렇게하지 않으면 잡음이 여전히 양쪽 절반에 동일하게 영향을 미치지 않고 수신기에서 여전히 거부됩니까?

아니; 또는 적어도 같은 정도로는 아닙니다.

오디오 밸런스를 유지하기 위해 화면이나 3 선이 필요하지 않습니다. 필자는 필자의 의견을 듣고 Phil의 반대 의견에 동의 할 것이라고 생각했습니다. 아래에 그린 것은 균형 잡힌 상황을 인식하는 방법입니다 (시나리오 3) :-

시나리오 3의 또 다른 장점은 차동 간섭 드라이버가 두 라인에서 거의 동일한 임피던스를 "투영"하기 때문에 즉, 케이블의 어느 지점에서든 두 와이어 모두 동일한 임피던스를 접지 로컬에 투사하기 때문에 외부 간섭 노이즈 소스가 라인에서 "균형"이된다는 것입니다 그렇지 않으면.

트위스트와 스크리닝은 내가 믿는 질문에 불필요하지만 우리가 아는 한 많은 도움이됩니다 !!

시나리오 3에는 역 위상으로 출력 라인이 있다고 말하는 것은 아니지만 드라이버가 균형 잡힌 "중립"출력을 생성하는 모든 회로를 갖추고 있다면 신호 / 잡음 관점에서 두 라인을 구동하는 것이 합리적입니다. 역상.