Что такое балансные вход и выход

Что такое балансные вход и выход

Балансные (симметричные) соединения устанавливаются в профессиональной звуковой аппаратуре там, где они ликвидируют дополнительные наводки возникающие в длинных соединительных проводниках.

Всем нам хорошо знаком "свист" эстрадного микрофона, если он достаточно близко расположен к громкоговорителям – это есть электроакустическое возбуждение звукового тракта. Потому для минимизации внешних негативных воздействий (на резонансных частотах) и физической длинны межблочных кабелей применяются балансные схемы и конструкции: разъёмы, проводники, усилители мощности, источники электрических звуковых колебаний.

Совершенно очевидно — в бытовых аудио изделиях, где межблочные проводники имеют минимально возможную длину, у таких конструкции нет преимуществ, а наоборот – есть существенные недостатки, связанные с шумом дополнительных элементов и глубокими общими обратными связями.

Рассмотрим классические конструкции и схемы включения операционных усилителей применяемых в балансных и небалансных изделиях. Из схемы видно — организовать балансный выход сложнее чем вход.

Полностью балансная конструкция выглядит так – общая цепь обратной связи снимает усиленный звуковой сигнал с громкоговорителя и подаёт его обратно на аналоговый вход источника сигнала. Вместо того, чтобы сокращать путь прохождения основного звукового сигнала, полуволны составного звукового сигнала (с разной скоростью и коэффициентом усиления) перемножаются, что вызывает асимметрию полуволн и активизирует негативное динамическое сопротивление на краях частотного диапазона, тем самым устраняя специфические наводки в длинных межблочных проводниках.

В результате обратно-кругового, инертно-ограничительного процесса уменьшается усиление на краях слышимого диапазона, это вызывает неравномерность амплитудно-частотной характеристики и сокращает гармонический состав звукового спектра на всех частотах. Благодаря этому, на полностью балансном усилителе мощности небалансные и балансные входы воспроизводят звук приблизительно одинаково — плохо. Однако есть "грубый" выход из положения — эквалайзер. Который выравнивает полосу частот за счёт увеличения амплитуды сигнала, на "проваленной" частоте, увеличивая практически все искажения звука.

В идеальной — балансной конструкции необходимо точно согласовывать все противофазные каскады усиления и блоки многочисленной коммутации, а также разные источники сигналов и многообразные соединительные кабели, что с практической точки зрения нереально. Здесь альтернативная установка глубокой ООС является единственным применяемым схемотехническим решением, что сильно ограничивает частотно скоростные характеристики всей конструкции. Но зато есть возможность использовать мало качественные и дешёвые компоненты, так как звук заранее "придавлен" схемотехникой и в установке дорогих деталей нет необходимости.

Совершенно очевидно — все балансные соединения в домашней High End Audio аппаратуре не нужны, а их широкое применение обусловлено чисто коммерческом подходом. Другое дело профессиональная техника. Но даже здесь, классические и джазовые произведения исполняются натурально или на небалансной аппаратуре. Примитивный рок и попса — вот прерогатива балансных изделий.

Аудио конструкция которая работает в однотактном режиме усиления без ООС является полностью небалансной, так как нет второго плеча усиления.

Если к небалансной аппаратуре подключить балансные соединения, то качество звуковоспроизведения заметно изменится в худшую сторону. Дополнительные элементы увеличивают путь прохождения сигнала и добавляют собственные шумы. При этом, вся небалансная система обычно построена на высококачественных деталях, так как нет искусственных балансёров — ограничений (ООС) и противофазных каскадов усиления, что предъявляет к компонентам повышенные звуковые требования. К тому же, небалансная конструкция (с первого взгляда) схемотехнически простая, но в серийном производстве относительно сложная и дорогая, это ограничивает производителей и рекламодателей.

Отметим — профессиональные музыканты натуралисты и звукорежиссеры не признают балансные конструкции, а применяют небалансную аппаратуру собственного изготовления, отдавая предпочтения коротким соединениям и маленьким акустическим залам. Примеры самые банальные: Джо Сатриани, Джон Кребб, Йозеф Селдак, Колин Вонфор, Рей Матирсон, Алексей Никитин и т.д. И куча других конструкторов и исполнителей не применяют балансные соединения, отдавая приоритет качеству, а не количеству звука.

У компании "Audio Note" вообще звуковоспроизводящие (естественно небалансные, мощностью 20-40 ватт конструкции) стоят от 100 000$, что ещё раз подтверждает выше и нижесказанное. Чистое и хорошее стоит денег, и никакие балансные ухищрения для особо высококачественного воспроизведения звука не нужны!

Если фирма (для бытового применения) выпускает свои изделия на балансной основе то — это уже не Hi-End, а дешёвый Hi-Fi, в худшем своём проявлении. Дело в том, что технически изготовить полностью балансную конструкцию проще и в сотни раз дешевле, чем неcимметричную. Отсюда и любовь — к балансным изделиям.

Для озвучивания больших помещений c высоким уровнем громкости балансная аппаратура есть необходимость, где качеством звука можно пренебречь. Для озвучивания стандартной квартиры и маленьких залов необходимо именно качество звука, а не мощность, с повышением которой качество звукоусиления теряется. Для справки: Психоакустикой доказано — повышенная громкость вызывает "слепоту слуха".

Лучшее сочетание вакуумных и полупроводниковых характеристик — однотактный гибридный усилитель звука.

Мы не создаём иллюзий,
Мы делаем звук живым!

Балансный вход/выход – балансная схема подключения означает симметричную (осевая симметрия относительно линии связи) передачу сигнала от устройства к устройству по двум проводникам, в одном из которых сигнал подаётся в противофазе, по отношению к первому. Третий проводник симметричной (балансной) линии связи –сигнальная земля (нейтраль, общий провод).
Суть такого соединения – повышенная, по сравнению с несимметричными линиями, помехоустойчивость. Балансные линии позволяют реализовать помехоустойчивую связь при значительном (десятки метров) удалении блоков звуковоспроизводящей аппаратуры, что наиболее актуально при профессиональном использовании.
Второй выигрыш (как принято считать) однозначное, стандартизированное, определение входных/выходных параметров устройств, как то: сопротивления (импедансы) и уровни электрических сигналов, приведенные к 0дБ. Опять же, это актуально для профессионального использования, когда при замене устройств разных производителей не требуется коррекция (поправка) уровней.
Наличие на коммутационных панелях аппаратуры XLR разъёмов косвенно указывает, что соединение симметричное. Сквозная ли симметрия, или на уровне преобразования при помощи специальных схемных и конструктивных решений, однозначно сказать невозможно. «Сквозной» подход, когда симметрия всех устройств сохраняется от источника до выходного каскада усилителя мощности, как правило, в очень дорогих конкретных комплектах конкретной фирмы производителей, крайне редок.
В общем случае, применяются преобразователи, особенно в части входов. Реализовать симметричный выход проще, чем вход.

Читайте также:  Как переустановить драйвера планшета

Практический опыт оценок на слух указывает на отсутствие выигрыша (в звуке) XLR соединений по отношению к RCA (несимметричная связь). Кроме того, мнение ряда «специалистов», что балансные линии нивелируют влияние кабелей на характер звука – ложно. Есть различия в звучании одного и того же комплекта, при подключении по балансным входу/выходу при подключении различными типами (марками, моделями) кабелей. В истинности данных утверждений, Вы, можете сами убедиться в наших салонах.
И получить собственное представление, что есть что.

Что касается внутренней симметрии усилителей, можно сказать лишь, что это зависит от взгляда разработчика. Любой усилитель может быть симметричным, частично симметричным (покаскадно симметричным), асимметричным. На сегодняшний день существует тенденция строить усилители по симметричной схеме. В общем случае, выходной каскад (каскад усиления мощности) усилителей класса А не является симметричным, а класса АВ(В) — является. Входные каскады, как правило, строятся по дифференциальной схеме, реже по дифференциально-симметричной, ещё реже по недифференциально-симметричным — параллельным, и т.п.

Вопрос «дифференциальных схем» мы поясним, если Вы укажете, в каком контексте с данным термином столкнулись. Вопрос слишком «широк», для объяснения вне контекста.
Впрочем, и вопрос симметричности усилителей – целая философия. Так что… вряд ли стоит углубляться в вопросы схемотехники, к прояснению собственного подхода это не приведёт. Слушайте музыку – это единственно верное решение. В этом, мы Вам поможем.

Балансная схемотехника давно вышла из разряда сугубо профессиональной и стала обязательным атрибутом техники High-End. Не так давно понятие «балансный» стало активно применяться к наушникам и усилителям для наушников. Чтобы понять, что же это такое и аналогичная ли схемотехника у балансных аудиокомпонентов, у профессиональных и компонентов High-End, проведем сеанс реверс-инжиниринга и проследим путь сигнала от балансных наушников до выходного каскада ЦАПа, из которого мы получаем аналоговый сигнал.

Четыре контакта

О балансных наушниках мы знаем два факта. Первый — балансными могут стать обычные наушники, если к ним подключить специальный кабель. Более того, даже наушники изначально не заявленные производителем как балансные, превращаются в таковые при использовании соответствующего кабеля стороннего производителя. Как правило, речь идет о внутриканальных наушниках или полноразмерных с Y-образным подключением кабеля, у которых динамики левого и правого каналов не связаны общим «минусовым» кабелем. Примеров тому может быть масса, начиная от High-End наушников типа Audeze и Astell&Kern AK T5p, включая добротные модели Hi-Fi вроде Sennheiser HD660 и заканчивая копеечными «затычками» QKZ с Aliexpress.

Вот так (буквально) подается сигнал на правый и левый канал наушников при балансном подключении. Для передачи сигнала используются по два контакта из трех

Второй факт — балансный кабель и выход балансного усилителя имеют не три, а четыре контакта. Причина все та же — у каналов нет и не должно быть общих проводов. И вновь, можно найти немало примеров и среди техники High-End, и среди бюджетного китайского Hi-Fi. В качестве примеров можно привести усилители Bryston BHA-1F как High-End решение, хорошим примером среднебюджетного Hi-Fi является Musical Fidelity MX-HPA, а ультрабюджетный класс вполне можно оценить по SMSL SAP-10.

Полная симметрия

А теперь предлагаю заглянуть внутрь балансного устройства. В качестве испытуемого возьмем уже знакомый нам Schiit Audio Jotunheim, который является полностью балансным предварительным усилителем, балансным усилителем мощности и имеет дополнительные модули в виде балансных ЦАПа и фонокорректора. Таким образом, мы можем наблюдать все возможные варианты балансного тракта.

Начнем с простого. Подключение к балансному усилителю происходит при помощи трехконтактных входов и выходов на разъемах XLR. Схема балансного соединения подразумевает наличие трех сигнальных проводников: «плюс», «минус» и «земля» (расположена посередине). Фактически мы видим удвоенную небалансную схемотехнику.

Как видите — у левого и правого каналов в балансном включении мало общего, а при небалансном они были бы связаны «земляным» проводом

В небалансной схеме полезный сигнал проходит между «плюсом» и «землей», а в балансном появляется еще одна сигнальная линия между «минусом» и «землей» —зеркальное отражение «плюсового» сигнала. Таким образом, удваивается амплитуда сигнала. Однако главный положительный эффект возникает благодаря тому, что различного рода помехи, проникающие в звуковой тракт извне, являются однополярными. Поэтому когда помеха приходит на «плюсовое» плечо в фазе, то в «минусовом» плече она оказывается в противофазе, и в итоге мы получаем взаимное погашение.

Читайте также:  Unifi controller не видит точки unifi ap

Вся суть балансной схемотехники: ведем параллельно положительные и отрицательные ветви сигнала и полностью устраняем все помехи при сложении сигналов на выходе

С точки зрения схемотехники один канал в балансном усилителе по сути своей представляет два обычных небалансных канала. Вместо одного транзистора или операционного усилителя, работающего между «плюсом» и «землей», используются симметричные пары транзисторов или операционных усилителей, один из которых работает в «плюсовом», другой в «минусовом» плече, а земля является средней точкой между ними. Условно говоря, мы можем взять один стереофонический усилитель и сделать из него монофонический балансный, усиливая «минусовое» плечо, скажем, левым каналом и «плюсовое» правым.

В цифровой балансной схеме используются два ЦАПа, оба канала одного заняты левым, а другого — правым каналом

Соответственно, заглянув внутрь балансного устройства, мы увидим два звуковых тракта с симметричным расположением элементов. Важный момент: в балансной схеме каждый канал имеет свою «землю», которая не связана с «землей» другого канала, в то время как в небалансной схеме «земля» общая и очень часто усиление обоих каналов происходит в одной микросхеме или одной лампе.

Между двумя мирами

Принцип работы балансного предусилителя применительно к Hi-Fi-системе в целом понятен. В XLR разъем приходят три сигнальных проводника «плюс», «минус» и «земля». Сигнал попадает в симметричный тракт и после усиления оказывается на выходе с тем же самым трехконтактным разъемом. Все выглядит логично, но что происходит в начале и в конце звукового тракта? К балансному усилителю мощности класса Hi-Fi подключаются колонки с двумя, а не тремя контактами. У балансных наушников также используется по два, а не по три контакта на каждый канал. Источник сигнала тоже не обязательно будет балансным. Как работает балансная схема в этом случае?

Каждый выходной усилитель усиливает одну полуволну сигнала, а складываются они в динамике наушников

Схемотехника оконечного балансного усилителя в целом аналогична остальным, только в финале акустика или наушники подключаются к «плюсовому» и «минусовому» выходам, а «земля» попросту не используется. Соответственно, один канал балансного усилителя мощности — это эквивалент двух каналов в небалансном включении. Более того, схема подключения нагрузки получается точно такая же, как при работе усилителя в мостовом режиме.

Две симметричных зоны позади разъемов — это не два стерео-канала, а два балансных канала. Почувствуйте разницу!

В качестве примера реализации входов балансного усилителя рассмотрим опциональные модули апгрейда, которые можно интегрировать в балансную схемотехнику усилителя Jotunheim. Один из них — USB-ЦАП, и глядя на плату нетрудно заметить, что его схемотехника также полностью балансная.

Два ЦАПа и два симметричных канала после них

В нем используются две микросхемы ЦАПа, каждая из которых воспроизводит «плюсовое» и «минусовое» плечо одного канала, а далее следует узнаваемый симметричный аналоговый тракт. Второй опциональный модуль — фонокорректор, и тут уже возникают вопросы. Фонокорректор по умолчанию имеет небалансные входы, но на плате фонокорректора мы видим симметричный балансный тракт. Как это происходит?

Небалансный вход с помощью операционных усилителей превращается в балансный, далее по той же схеме

Подобно тому как балансный сигнал можно превратить в небалансный, используя лишь «плюсовое» плечо сигнала, можно создать виртуальную среднюю точку между «плюсом» и «землей» небалансного сигнала, и тем самым дать начало балансному тракту.

Степени совершенства

Из этого можно сделать один крайне интересный вывод: устройство с балансным выходом для наушников не обязательно должно быть балансным на всей протяженности звукового тракта. В ситуации с Schiit Audio Jotunheim можно проследить всю схемотехнику и увидеть собственными глазами, что это устройство — действительно балансное от начала и до конца. Но ничто не мешает сделать USB-ЦАП с балансным усилителем для наушников на одной стереофонической микросхеме ЦАПа и с небалансным трактом внутри. Достаточно установить на выходе два мостовых усилителя, и вот мы уже имеем балансный выход для наушников на небалансном устройстве. Отсюда возникает вполне логичный вопрос: имеет ли это смысл или же является бесполезным суррогатом?

Единого представления о балансном разъеме у производителей усилителей и источников нет, поэтому производители наушников подстраиваются сразу под всех

Рассмотрим оба варианта работы. Во-первых, полностью балансная схемотехника имеет неоспоримое преимущество, выраженное в низком уровне искажений, которое обеспечивает симметричная схема. Во-вторых, в полностью балансном включении схемотехника симметрична от начала и до конца. Оба звуковых канала после ЦАПа или аналогового балансного входа не имеют общей «земли» и никак между собой не связаны, что гарантирует максимальное разделение каналов. В схеме, у которой только выходной каскад будет балансным (мостовым), разделение каналов окажется меньше, чем в полностью балансной схеме, но все же больше, чем в небалансной.

Наушники Sennheiser имеют два штатных кабеля: балансный (подключен, с большим "джеком") и небалансный (лежит рядом с маленьким 4-контактным "джеком")

При этом в обоих вариантах используется сдвоенное включение усилителей, что подразумевает удвоение выходной мощности. Таким образом, для получения того же уровня громкости усилитель будет в два раза менее нагружен, нежели обычный. Двукратный запас мощности положительно отразится и на динамике звучания, и станет дополнительным средством повышения качества, ведь при малой нагрузке усилитель имеет меньший уровень собственных искажений и шумов, то есть будет звучать чище и детальнее.

Читайте также:  Драйвера для hp 650 windows 7

Инженеры TEAC решили, что даже имея небалансный источник, грех не воспользоваться сдвоенными усилителями

Хорошим примером реализации выходов в балансном усилителе служит модель TEAC UD-503. Фирменная схемотехника позволяет максимально эффективно использовать все возможные варианты использования в любой ситуации. При балансном подключении тракт получается полностью балансным.

Балансную схемотехнику легко узнать в любом устройстве: все та же симметрия

При небалансном по-прежнему есть прибавка в качестве звучания балансных наушников благодаря фирменной технологии с активной «землей», когда сигнал превращается в балансный на входе усилителя мощности. Наконец, при подключении обычных трехконтактных наушников каждый канал усиливается в мостовом режиме.

Тестовые стенды

Для того чтобы проверить все наблюдения и теоретические выкладки на практике я отправился в шоурум Schiit Audio, где есть возможность послушать балансные устройства различного класса как с наушниками, так и с акустикой. Последнее было необходимым условием для выяснения, какой же способ подключения наушников дает звучание, наиболее близкое к тому, что мы слышим при прослушивании стереосистемы. Из имеющегося набора аппаратуры я выбрал усилитель Schiit Audio Jotunheim со встроеным ЦАПом и связку из ЦАПа Schiit Audio Yggdrasil и усилителя Schiit Audio Ragnarok, работающую как с наушниками, так и с акустикой Sonus Faber Olympica III. В роли проигрывателя и источника контента выступил мой ноутбук с Windows 10 и приложением Foobar2000.

В рамках одного производителя выстроить балансный тракт проще всего

Наушники ОРРО РМ-1 подключались фирменными кабелями — балансным и небалансным. Внешне они идентичны и отличаются только разъемом подключения к усилителю: привычный трехконтактный jack у небалансного и четырехконтактный XLR у балансного кабеля.

Ценность баланса

Разницу между балансным и небалансным подключением я услышал с первых же нот. Балансное подключение звучит громче, оно дает более широкую звуковую сцену, больше «воздуха» и лучшую детализацию. Бас становится существенно более четким, упругим и собранным. На его фоне небалансное звучит более кучно, тональный баланс темнее, главным образом, за счет уменьшения количества и прозрачности верхних частот. Басовый диапазон менее разборчив и контролируется не так хорошо.

Балансный усилитель дорогого стоит!

Разница в ширине сцены и ощущении пространства такова, что на некоторых записях с не сильно выраженными стереофоническими эффектами возникает ощущение, что небалансное подключение дает монофонический звук. Столь же ощутима разница в детальности. В целом смена типа подключения дает впечатление, будто ЦАП поменяли на один класс выше.

Но можно и недорого.

При использовании Schiit Audio Jotunheim у меня сложилось ощущение, что в балансном подключении сцена уж очень широка, а в центре недостает плотности и телесности. Такое же ощущение возникает, когда акустика стоит слишком широко. Справедливо предположить, что такой эффект может возникать вследствие специфики взаимодействия наушников и усилителя. На связке ЦАПа Schiit Audio Yggdrasil и усилителя Schiit Audio Ragnarok этот эффект оказался менее выражен.

И золотая середина в этом жанре имеется

Тем не менее, меня посетила мысль о том, что разделение каналов, которое так хорошо проявляет себя в системе с акустикой, далеко не всегда актуально при работе с наушниками. Поэтому ответ на вопрос о полезности полностью балансного тракта я, пожалуй, оставлю открытым.

Близость к истине

В ходе тестирования я нашел песню, которая идеально подходит демонстрации этой разницы в звучании: «Everything» – Wasis Diop из саундтрека фильма «Афера Томаса Крауна». Моменты, где бэк-вокалисты выдают нечто вроде «оу-оу-о» в левом и правом канале перекликаясь с основным вокалом.

Без переходников обладателю балансных наушников никак не обойтись

На балансном подключении громкость, слышимость и разборчивость основного и бэк-вокала практически равнозначны, а бэк-вокалисты располагались широко. На небалансном внимание фокусируется на основном вокале, который звучит четче, бэк-вокалисты находятся ближе к центру и растворяются где-то в общем музыкальном фоне.

Фирменный кабель от наушников Sennheiser. Чтобы вы не подумали, что балансные наушники — удел твикеров, самодельщиков и прочих энтузиастов

Определить, какой из двух вариантов больше соответствует истине помогла референсная система из ЦАП Schiit Audio Yggdrasil, усилителя Schiit Audio Ragnarok и акустики Sonus Faber Olympica III. На совершенно различных по характеру записи треках звуковая сцена, которая выстраивалась при балансном подключении наушников, максимально близка к той, которую я слышал при прослушивании музыки с помощью акустики.

Выводы

И теория, и практика дали, в общем-то, вполне очевидные вывод: балансное подключение наушников полезно. Я даже предположу, что с небалансным источником и балансным (мостовым) усилителем выигрыш в качестве звучания будет не менее ощутимым. Осталось провести полный апгрейд домашнего звукового тракта, включая модернизацию наушников, и вопрос можно будет считать закрытым.

Ссылка на основную публикацию
Что написать о себе в инстаграмме девушке
Вроде как и всё ясно, но в самом деле, как только доходит до дела, написать о себе в Инстаграм, у...
Чем открыть cab файл на компьютере
Файл формата CAB открывается специальными программами. Чтобы открыть данный формат, скачайте одну из предложенных программ. Чем открыть файл в формате...
Чем открыть fb2 на телефоне
Формат электронных публикаций FB2, наряду с EPUB и MOBI, является одним из самых популярных для книг, публикуемых в интернете. Мы...
Что нового в айос 12 1
Apple выпустила iOS 12.1.1 − скорее всего, последнюю публичную сборку iOS 12 в этом году. Хотя это обновление по большей...
Adblock detector