Балансное и небалансное подключение в чем разница
Балансное и небалансное подключение в чем разница
Коммутация
Не стоит забывать о том, что после того как вы купили всё вышеперечисленное оборудование, вам еще нужно будет его подключить. В соответствующих пунктах мы обращали ваше внимание на эти моменты, и если резюмировать их в несколько пунктов, то можно сказать так:
— Думайте немного наперед и подбирайте оборудование с соответствующими входами и выходами;
— Используйте правильные и качественные кабели для подключения соответствующих устройств;
— Используйте соответствующие входы для записи различных типов инструментов;
— Не пренебрегайте использованием соответствующих аксессуаров (стоек, подставок, держателей, поп-фильтров);
— Старайтесь не использовать переходники, тем более сомнительного качества;
От всех этих пунктов, в том числе будет зависеть то, насколько качественно вы сможете записывать и работать с материалом.
Небалансный кабель передает аудиосигнал без каких-либо манипуляций над ним, это упрощает ситуацию, но при это больше вероятность влияния шумов.
В небалансных кабелях обычно используются разъемы одного из двух типов:
Балансное подключение
Если вы суммируете два сигнала, которые идентичны, но имеют противоположную фазу, то они в идеале «схлопываются»и на выходе мы получаем ноль.
Поэтому, когда сигналы поступают на приемное оборудование, инвертированный снова переворачивается, возвращаясь в первоначальную фазу, и оба сигнала суммируются. Таким образом, любое влияние шумов и помех будет устранено или минимизировано, т.к. уже они окажутся в противофазе и «схлопнутся».
За счет этого балансные кабели могут использоваться для более длинных дистанций или для сигналов с низким уровнем.
Для балансных кабелей также есть два типичных разъема:
Используйте соответствующие ситуации кабели
Не всегда вы можете использовать балансный кабель, и не всегда он вообще нужен.
При это важно понимать, что сама аппаратура, которую вы коммутируете, должна иметь соответствующие входы/выходы, так, использование балансного кабеля для передачи небалансного сигнала не будет иметь никакого смысла
Знание того, когда обойтись небалансным кабелем, а когда можно и нужно использовать балансный, поможет вам и сохранить качество звука, и не потерять лишние деньги.
Кабель: балансный и не балансный
Сначала разберемся с конструкцией.
Небалансные кабели
Балансные кабели
Под слоем защитной изоляции балансного (второе название «линейного») кабеля можно обнаружить ряд дополнительных элементов. Например, наличие еще одной оболочки из фольги. Кроме оплетки и слоя фольги, внутри кабеля имеется 2 сигнальных проводника и «земля» с нулевым потенциалом.
Оба вида кабеля объединяет наличие той самой экранирующей оплетки, благодаря которой существенно минимизируется выходное соотношение «сигнал/шум». Источником шума чаще всего выступает электромагнитное излучение от соседних аудиокабелей, в результате чего качество звукового сигнала становится хуже.
Балансный или небалансный кабель: как сделать правильный выбор?
Небалансные кабели применяются в основном для подключения электрогитар и других электронных инструментов в одну линию, а также для соединения звуковоспроизводящего оборудования. Длина небалансного кабеля в этом случае выбирается не больше 6-ти метров. Если кабель будет длиннее, то вероятность возникновения шумов резко повышается. Но даже при использовании кабелей минимально возможной протяженности, не стоит проводить концерты рядом с крупными радиостанциями (радиоточками, вышками и т.д.). А такие устройства как удлинители и преобразователи напряжения питания обязательно нужно расположить на удалении от сигнальных аудиокабелей.
Подчеркнем снова, что чем больше длина кабеля, тем вероятнее наличие шумов в динамиках. Особенно следует подумать на сокращением длины сигнального кабеля при подключении микрофона. Сигнал с этого устройства очень слаб и легко может быть испорчен внешними радио- и электромагнитными излучениями.
Сегодня можно приобрести балансный кабель с 2-мя слоями экранирования. Однако трудно говорить о том, что такая конструкция обеспечивает более эффективную защиту от шумов. Его стоимость выше, однако этот критерий не является определяющим. Сначала нужно четко поставить задачу, и найти оптимальный для её решения вариант кабеля.
Принцип работы балансных кабелей
Как изменится описанная выше ситуация при использовании балансного кабеля? Пусть один и тот же сигнал проходит по «плюсу» Канала 1 и по «минусу» канала 2. По причине передачи аудиосигналов по проводам разной полярности они будут находиться в противофазе. Но главное отличие заключается вот в чем: вычитая из аудиосигнала, проходящего по «плюсу» Канала 1, второй инвертированный сигнал, действующий в «минусе» Канала 2, на выходе получаем аудиосигнал с вдвое большей амплитудой.
При дальнейшем прохождении через 2-ой коннектор XLR-кабеля, фаза сигнала снова меняется на противоположную и суммируется с сигналом, проходящим по «плюсу» Канала 1. В чем же основная хитрость такого подхода? В подавлении помех. Ведь помехи, возникающие в обоих каналах, одинаковы по фазе и форме (из-за близости расположения проводов). При вычитании сигналов с противоположной фазой, последние суммируются и усиливаются. Синфазные помехи при вычитании попросту исчезают, а на выходе балансного кабеля остается только полезный сигнал с удвоенной амплитудой.
Что такое балансное подключение наушников
Балансным подключением называют метод стыковки акустического оборудования посредством балансной линии. Соединение зачастую применяется на концертных платформах, в звукозаписывающих студиях – там, где необходимы длинные провода, поглощающие входящие помехи. Чем отличается «балансный выход» от небалансного, в чем особенности каждого из них?
Что такое балансный и небалансный вход
Балансный вход представляет собой симметричную трансляцию сигнала по паре кабелей от одного устройства к другому. Один провод транслирует сигнал в противофазе относительно второго кабеля. Также присутствует 2-ий проводник симметричной связующей линии – нейтральный кабель, называемый «землей» сигнальной. Преимущество представленного соединения, относительно несимметричных лучей – сверхвысокая помехоустойчивость.
Стало возможно получать устойчивый сигнал связи без каких-либо помех в случае, если активная звукозаписывающая аппаратура находится на удаленном расстоянии. Так, можно отдалить устройство на несколько десятков метров и качество акустики при этом останется высоким. Балансовые линии незаменимы в профессиональной музыкальной сфере (концертные сцены, звукозаписывающие помещения), когда необходимо обеспечить безупречное качество звучания.
схема балансных и не балансных входов
Следующее преимущество такого входа, как принято считать – стандартизированное определение выходных/входных характеристик устройств, например, уровней электросигналов, сведенных к 0 дБ, сопротивления. Эти параметры имеют большое значение также в профессиональной сфере, например, при замене аппаратуры разных производителей. В обычной ситуации требуется корректировка сигнальных уровней, при балансном входе этого делать не нужно.
Если на распределительном оборудовании находятся XLR-разъемы, это указывает на симметричное соединение. А вот «сквозная» это симметрия или она образуется посредством специальных схемных разрешений, точно определить нельзя. «Сквозной» подход (от источника сигнала до выходного каскада аудиоусилителя симметрия элементов подключенного оборудования сохранена) встречается редко. Как правило, он присущ дорогой аппаратуре известных брендов.
При небалансовом входе используется 2 проводника – по одному сигнал передается, по другому кабелю ток возвращается в обратном направлении. Необходимо помнить, что ток может циркулировать только по замкнутому кругу, значит, требуется создать своеобразный виток (источник-приемник), однако при этом не исключены помехи. В одной ситуации, когда, например, к усилителю подключаются колонки, сопротивление и приемника, и источника сравнительно небольшое. Здесь будет слышна только очень сильная, мощная помеха.
Если кабель коротковат (межблочник), к тому же он экранирован («земля» проходит по кабельной оплетке), лишние шумы также обычно отсутствуют. А вот при наличии очень длинного микрофонного провода, в котором амплитуда сигнала измеряется в милливольтах, уровень наводки равен уровню сигнала, искаженного звучания не избежать.
Особенности балансной схемы
Для понимания сути балансной схемы можно взять усилитель, имеющий дополнительные модули фонокорректора, ЦАПа. То есть, такой, где представлен полный тракт. Заглянув вовнутрь устройства, можно понять, что стыковка с усилителем осуществляется за счет 3-х контактных аудиовходов/аудиовыходов в разъемах XLR. В схеме присутствуют 3 импульсных проводника:
Сигнал в небалансовой схеме пропускают через себя только «плюс» с «землей», а в балансной присутствует еще луч – своеобразный отклик «плюсового» импульса. Амплитуда сигнала повышается вдвое, полезный эффект получается в результате того, что врывающиеся в звуковой тракт шумовые искажения однополярны. Когда наводка попадает на «плюсовое» плечо в фазе, то в противофазе она объявляется в «минусовом» плече. Происходит взаимное гашение постороннего шума, и звук остается чистым.
В усилителе балансового типа, если верить схемотехнике, единый канал идентичен двум каналам противоположного типа. Вместо единственного операционного транзистора, функционирующих промеж «земли» и «плюса», применяются симметричные пары таких устройств. Один из них функционирует в «плюсовом» плече, другой преобладает в «минусовом», а «земля» – срединная точка среди них.
Говоря простым языком, можно превратить один усилитель стереофонический в монофонический посредством усиления «минусового» плеча положительным правым либо левым каналом. Таким образом, внутри устройства находится пара звуковых трактов с симметрично рассредоточенными компонентами.
Важная особенность: в схеме каждый канал обладает собственной «землей», не стянутой с заземлением чужого канала. Напротив, в небалансовой схеме «земля» является всеобщей и усиление всех каналов осуществляется в одной микросхеме/лампе.
Преимущества и недостатки подключения
Балансное подключение вследствие технических особенностей имеет пару преимуществ.
Недостаток балансового подключения – наличие вспомогательного передатчика и более сложного воспроизведения передающего и принимающего оборудования.
В чем отличие балансного и небалансного подключения
Между балансным и небалансовым подключениями существует несколько значимых различий. Так, первое имеет следующие плюсы:
Небалансовое подключение имеет более простую реализацию передающего и принимающего устройств, не работает на больших расстояниях (не более 6 м). Оно чаще используется при подключении гитарного усилителя, гитары.
Оба метода подключения разделяются по способу использования:
Как сделать балансные наушники из обычных
Существует 2 факта о балансных наушниках:
Плеер с балансным выходом требует подключения наушников аналогичного типа, с которыми в комплекте обычно идут 2 кабеля. При подключении к нему простейших наушников звук может обернуться монофоническим, однако если некачественно сделана распайка. Производители пока не нашли универсальный вариант распиновки балансового выхода, поэтому, например, к плееру могут не подойти балансные наушники. Кроме этого, выход плеера может рассчитываться на «джек» в 2,5 мм, а наушники могут иметь «jack» в 3,5 мм.
При подключении Hi-Fi-оборудования и студийной аппаратуры используется симметричная передача аудиосигнала и интерфейс, защищенный от помех. Такое подключение требует использования кабелей trs или xlr, оснащенными по 3 токопроводящих кабеля для каждого канала. Для балансного подключения применяется по 2 провода на каждый канал.
разъёмы «джек» (TRS, TRRS)
Балансовые кабели для наушников оснащены 4-мя контактами каждый. Это позволяет присоединять один наушник к выходу балансного усилителя независимо от другого наушника. При индивидуальном подключении наушников правого и левого каналов оборудование становится балансным, однако необходимо использовать специальный кабель. На вход усилителя можно подавать балансный и несимметричный сигнал.
Для балансового подключения наушников необходимы:
Во время аудиозаписи через микрофон не обойтись без наушников – они позволяют контролировать весь процесс. Подавляющее большинство звуковых карт оснащено специальным разъемом или несколькими разъемами для наушников. Подключение к аудиоинтерфейсу не составляет труда – следует состыковать наушники с оборудованием через гнездо формата jack 6,3. Если в наушниках нет такого штекера, можно использовать переходник.
Вывод
Балансное подключение – это масса преимуществ перед другими типами соединения аудиоустройств. Благодаря ему достигается высокое качество звучания. Даже если наушники низкочувствительны, через них получается хороший звук благодаря балансовому подключению.
Радиоинженер (по первому высшему образованию). С раннего детства слушаю разнообразную музыку. Всегда интересовался звуковоспроизводящей аппаратурой, которую обновлял множество раз. Я увлеченный любитель и музыка по жизни всегда со мной. Увлекаюсь HI-Fi уже более 20 лет.
Усилитель балансный и небалансный
Когда вы совершенствуете свою аудиосистему в намерении получить идеальное звучание вы рано или поздно обратите внимание, что в самом дорогом Hi-Fi сегменте на усилителях присутствуют разъемы XLR. Их наличие косвенно может означать тот факт, что усилитель построен по балансной схеме.
Соответственно существуют балансные схемы усиления и небалансные, по другому — симметричные (balance) и несимметричные (unbalance).
Что это такое, почему и для чего будет разбираться.
Итак вы видите на усилителе разъем XLR. 
XLR-входы ожидают сигнала от источника. Чисто практически вы можете понять, что для этого нужен специальный кабель:
Кабель XLR мама-папа (female-male) — мама на фото слева.
и соответствено у источника — сд-проигрывателя или ЦАП выход также желательно, чтобы был XLR (почему — об этом позже).
ЦАП с XLR-выходом
Европа:
, а для америки:
И важно здесь следующее, что по одному + идет нормальный сигнал, а по второму его зеркальное отображение. По пути сигнал набирает помех из за кабеля, но в конце они будут самоуничтожены.
При обратном инвертировании пики помех на «плюсовом» и «минусовом» сигнале при объединении сами себе и убавят до нуля.
Обратите внимание — изначально сигнал тем же цапом раздваивается (если цап балансный) и на выход идет по 2 штырьку сам сигнал, по третьему штырьку его инвертированная копия, а 1-й — земля.
И в таком «раздвоенном» виде сигнал и должен дойти до усилителя.
Теперь несложно сделать вывод, что если бы у нас был 1 сигнал+земля, как на стандартных RCA-кабелях (тюльпанчиках), то дальше мы усиливаем этот сигнал усилителем и выдаем на динамики. Такой метод усиления называется несимметричный, т.е. небалансный (unbalance).
Плюсы небалансного усилителя подключенного через RCA кабель (тюльпачиками) — это стандартный метод коммутации, так подключено 90-95% всей домашней аудио-техники и это самый распространенный метод усиления (небалансный).
Минусы — кабель набирает помех на своем пути и передает их в усилитель. Производители создали прекрасные схемы и небалансные усилители звучат уже настолько хорошо, что лучшего звука можно и не захотеть вовсе.
Но вернемся и чисто теоретически — посмотрите, у нас 2 сигнала, один из которых инвертированный. Мы его без изменений по кабелю с XLR-разъемом передаем на усилитель.
Так как у нас 2 сигнала в одном канале, то усилитель нам нужен (логично), какой то другой. Нужен усилитель который бы усилил оба сигнала.
Посмотрим на эту схему (один канал)
Такое усиление называется балансным. Мы видим, что обычный сигнал с плюсового входа и минусового входа усиливается отдельно. При сложении инвертированного и неинвертированного сигнала помехи, что набрались по пути следования сигнала взаимно уничтожаются. Кроме того сам сигнал при объединении становится в 2 раза сильнее. А это означает, что сигнал имеет ощутимо лучшее динамическое разрешение, не имеет помех и удваивает скорость реакции на аудиосигнал.
Т.е. потенциально балансный усилитель лучше по скорости и динамическому разрешению. Потенциально, потому что все зависит от схемы и примененных транзисторов в аппарате.
Логично и то, что балансный усилитель будет стоить дороже небалансного.
Но я обращу внимание еще на один неизученный момент — сегодня если вы видите сзади на усилителе разъемы XLR, то это вовсе не значит, что усилитель балансный.
Посмотрите, что можно сделать:
Да, мы объединили землю и минус и получили стандартное RCA. Во многих усилителях с XLR-разъемами на стороне усилителя просто замкнуты 1 и 3 ножка и вы думаете, что обладаете балансным аппаратом, а на самом деле вы используете небалансный.
Но почему так делается, это дурилово или что?
Продолжаем разбираться на примере замечательного усилителя Yamaha P2100 обладающего очень высоким разрешением, контролем и скоростью. Я скажу так, мне лично, лучше, чем этот аппарат звучит по обычным RCA уже не надо — меня все устраивает — и пространство и разрешение и скорость, но в нем же есть и XLR-разъемы!
Эффект на звук при подключении усилителя мощности Yamaha P2100 Professional я уже наблюдал в системе знакомого, когда мы переключали провода с XLR (балансные) на RCA (небалансные).
Источником являлся ЦАП с балансным выходом Youlong и соответственно звук с него подавался на Yamaha P2100 на XLR разъем.
Результат от XLR был очень заметен — явно более высокое разрешение. Этого нельзя было незаметить, так как разница не на уровне ощущений, а явная — совершенно отчетливо вырастало разрешение, улучшалась локализация инструментов, становилось звучание более объемным (трехмерным).
Недавно мне задавали вопрос о том, являются ли входы XLR (и соответственно сам усилитель Yamaha P2100) на самом деле балансными, так как над ними есть надпись unbalance, что означает несемметричный, т.е. небалансный.
Но ниже этих XLR разъемов располагались небалансные RCA и можно было предположить, что надпись касается их, так как выше были еще сообщения.
Кроме того явно слышалась разница между переключением с XLR-разъемов на RCA — RCA были по звуку замазаннее, с меньшим разрешением.
Так как звучание P2100 мне нравилось и я не особо потому интересовался такими высокими материями, то слушал в свое удовольствие, но желание расставить точки над i заставило меня открыть сервис гид на Yamaha P2100, чтобы выяснить это из первоисточника. И первое, что я увидел на схеме:
Да-да, 1 и 3 замкнуты. Т.е. как-бы балансный цап не старался разделяя сигнал, уже на входе Yamaha P2100 все его старания идут лесом превращая все в обычное небалансное соединение типа RCA, а следовательно откуда там взяться двум усилительным контурам, если уже на входе нет балансного сигнала.
Ок, хорошо, но каким образом тогда звучание ставится явно лучше по XLR-подключению.
Вы можете сказать, что «показалось» и так далее, но дело не в этом. Я повторил эксперимент уже в своей системе из Yamaha P2100 + балансный цап на Sabre9018 (2xMuse8920 + 2xAD797 + 2 R-Core) + Diatone DS-77Z.
Я сразу скажу на возможные претензии, что акустика не помпезная и тд, я мог бы подключить JBL4312 например или какие то другие прекрасные АС, что у меня есть, но я уже много раз убеждался, что Diatone DS-77Z обладает колоссальным музыкальным разрешением и идеальной локализацией инструментов, да и просто они чертовски здорово играют.
Итого, я подключил, как выяснилось, небалансную Yamaha P2100 по XLR-кабелю и совершенно явственно услышал разницу. опять выросло и без того беспредельное музыкальное разрешение, локализация и объемность. Аж дочка спросила — «Папа, что ты сделал, что стало лучше?»
Явно увеличилась трехмерность и разрешение.
Какое-то время я пребывал в недоумении, так как не мог сразу объяснить эффект — небалансное усиление по балансному XLR-кабелю звучало лучше — ну это же полный бред. Причем эффект фиксировался в двух разный аудиотрактах у двух разных людей.
Не буду нагнетать интригу, ибо обладаю аналитическим умом и решение данной загадки минуты 2-3 заставило меня поразмышлять.
Обратите внимание на часть описания цап XiangSheng DAC-05a:
Да, по балансному (XLR) выходу напряжение выше, нежели по небалансному (RCA) — конечно это зависит от конкретных реализаций в изделие, но тем не менее. В моем цапе на Sabre9018, в Youlong и в упомянутом выше XiangSheng DAC-05a напряжение через XLR ощутимо выше. 9 вольт, а не стандартные 1-2 вольта для небаланса (RCA).
Логично, что усилитель должен переварить такое высокое напряжение, как 9 вольт, и обладая XLR-разъемами усилитель, даже если он не балансный готов это сделать (опять конечно зависит от конкретного изделия). Если же вы подадите 9 вольт на вход RCA, то услышите сильно зашкаленный искаженный звук, как минимум, если что-то не сгорит (тут я не специалист).
А я уже упоминал, что большее напряжение — это большее динамическое разрешение, поэтому нет ничего удивительного, что даже в варианте, когда мы используем бутафорский «псевдобаланс», но с настоящего балансного источника, то получаем явную прибавку в качестве звука. Звучание получает большее музыкальное разрешение, большую трехмерность, и еще более лучшую локализацию, хотя казалось бы уже «куда лучше»? При возврате на RCA-подключение картинка смазывается и это ощутимо.
Улучшит ли использование балансных кабелей звучание моей системы?
Как узнать, необходимо ли вам балансное подключение
Б алансные кабели являются стандартом de facto в звукозаписывающих студиях, где соединения зачастую измеряются десятками, если не сотнями метров, что делает их особо чувствительными к различным помехам. Собственно говоря из профессиональной области их использования и возникло предположение, что подобный вариант подключения – самый качественный, однако это не всегда так.
Балансное и небалансное подключения отличаются коммутацией и, в первую очередь, взаимным соотношением сигнального и земляного проводников. В результате, балансное подключение обеспечивает более контролируемое звучание с низким уровнем шума, а небалансное предоставляет более живое, отчётливое, динамичное звучание.
Межблочные кабели Nordost серии Valhalla 2 обеспечивают референсное качество звучания независимо от выбранного типа разъёмов
Так и какое же подключение в итоге следует использовать?
Ответ на этот вопрос зависит сразу от нескольких факторов, в том числе от особенностей системы и личных предпочтений слушателя. В большинстве случаев, если компоненты не обеспечивают на всем пути следования сигнала его полностью балансной топологии (и производители не забывают упоминать об этом), то будет лучше использовать небалансное подключение.
В любом случае, не принимайте на веру заведомое превосходство XLR, в любом спорном случае – слушайте и сравнивайте, а при отсутствии слышимой разницы, склоняйтесь к RCA-подключению.