балансный вход усилителя что это
Балансный вход усилителя что это
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.
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.
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.
Есть ли преимущества у балансных усилителей для наушников?
Последнее время в дорогих плеерах и усилителях все чаще можно наблюдать специализированный выход для наушников под названием «балансный», предназначенный для «балансных» наушников. Зачем это нужно и с чем это едят?
Балансным или симметричным принято называть такую схемотехнику (или принцип передачи), при которой один канал передается сразу двумя потоками, где второй поток относительно первого передается в противофазе.
Работники музыкальной индустрии постоянно сталкиваются с коммутацией компонентов балансными кабелями, позволяющей эффективно бороться с помехами и наводками на кабель.
Работает это достаточно просто. Сигнал раздваивают и один из них инвертируют. Наводки и помехи одинаково копятся. В приемнике один из сигналов обратно инвертируют и после складывают. Полезный сигнал складывается и просто увеличивает свою амплитуду вдвое, а помехи взаимовычитаются. Польза при такой передачи данных очевидна — можно использовать кабели большой длины и при даже низком уровне сигнале мы не получаем заметных помех. Балансные кабели широко используются на расстояниях выше 2-5-х метров.
В домашних условиях балансные кабели редко нужны, т.к. на малых расстояниях наводок практически нет, а вот операция разделения, двойного инвертирования и сложения может дать больше искажений от увеличения активных элементов на пути сигнала.
Балансный кабель – это всегда минимум 3 проводника для одного канала (при трех контактах один провод общий).
Название «балансный усилитель» зародилось в мире персонального аудио как попытка продать усилитель в мостовом включении без ассоциации с концертным усилителем (в большинстве своем посредственного качества).
Формально схема усилителя выглядит так:
Визуально видна симметрия сигнала. Отсюда первое красивое «продажное» название «симметричный», а далее подхваченный термин из Про Аудио – балансный. Для технически подкованных людей, это как было, так и осталось – мостовое включение усилителя, когда два усилителя работают на один канал, удваивая напряжение.
Потребность в мостовом включении уходит корнями в особенности работы транзисторов и интегральных микросхем. В старые добрые «ламповые» времена основной проблемой получения высокой мощности был выходной ток – лампа могла выдавать высокое напряжение, но на выходе был сравнительно небольшой ток. Соответственно и сопротивление первых излучателей было высоким для наилучшего согласования. Для низкоомных динамиков требовалось ставить понижающие трансформаторы, преобразуя соотношение напряжения и тока при той же выходной мощности. Для подъема мощности при увеличении выходного тока активно практиковалось и включение нескольких усилителей параллельно. Уровень напряжения оставался прежним, а запас по току был выше.
У транзистора свойства оказались противоположны, уровень тока можно было получить большой, а вот диапазон напряжений (в котором схема работает линейно) ограниченным. Если поднять даташиты на большинство интегральных схем, то можно увидеть, что максимальные уровни напряжения ограничены на 12 или 25 В. Подставляя распространенные сопротивления в виде 4 и 8 Ом автоматически получаются предельные значения мощности усилителя с учетом мощности питания усилителя.
При широко распространенных динамиках в 4 и 8 Ом мощности транзисторных усилителей оказалось достаточно для большинства задач. Особняком выделяется концертная акустика, где требуется повышенная мощность, получить которую можно лишь увеличив напряжение. Чтобы уйти от ограничения в 12/25 В, используется мостовое включение. Знакомые с концертной техникой знают, что обычно доступно два режима у усилителя – стерео и более мощный моно «Brige».
В мостовом режиме усилителя есть свои особенности подключения наушников. При подключении наушников нельзя использовать общий провод от правого и левого каналов и минимальное количество контактов должно быть не менее четырех. Это очень важно, т.к. при подключении к усилителю нельзя использовать обычный кабель с трехконтактным штекером (включая и переходник).
Гнездо балансного усилителя Oppo HA-1
Так как наушники не используют кабели в палец толщиной, то вместо винтовых клемм обычно используют XLR разъемы: четырех контактный (самый распространенный на сегодня) или два трехконтактных. В портативных плеерах Hi-FiMan и Astel&Kern используется четырех контактный штекер (и у каждого производителя своя распайка).
Два трехконтактных балансных разъема у Abyss AB-1266
Так как разъемы провода с разъемами XLR называются «балансными» в Про Аудио, то и неудивительно, что название «балансный усилитель» накрепко утвердилось и в персональном аудио.
Вернемся к усилителям для наушников – зачем же такой режим повышенной мощности нужен?
Громкость
Есть ряд моделей наушников, которым нужен усилитель с высоким выходным напряжением, как у усилителей для колонок. Но усилители для колонок далеко не всегда можно использовать для наушников – с эстетической точки зрения нет гнезда для наушников с прямым выходом и уровень фоновых шумов, не уловимый из колонок, хорошо слышно в наушниках.
Качество
С позиции качества выигрыш так же есть, хотя по отношению к стоимости не всегда адекватен. Если взять два усилителя, к примеру в классе А, где искажения на низких амплитудах минимальны, то в балансном подключении мы можем получить аналогичное качество на высоком уровне громкости, нежели с того же усилителя, но в обычном режиме. Или на той же громкости в балансном режиме у усилителя будут ниже искажения, чем в обычном (ведь никто не требует слушать усилитель в режиме максимальной мощности?).
Дополнительно в балансном подключении происходит усреднение сигнала и это позволяет немного снизить расхождения характеристик между правым и левым каналом.
Здесь можно много спорить на тему, что лучше, использовать два усилителя в мостовом режиме, или при той же стоимости выбрать другое схемотехническое решение в «обычном» режиме (например на более дорогих компонентах или с большем количеством деталей).
Там, где речь идет исключительно о бюджетных устройствах, мостовые усилители активно применяются лишь концертной технике (приоритет громкости без оглядки на качество). В усилителях для наушников отдельные бюджетные мостовые усилители лишь ради высокой громкости в большинстве случаев лишены смысла.
В среднем классе балансные усилители представляют собой спорное решение, т.к. сильна конкуренция с обычными усилителями. Например, что лучше, Violectric V200 или V181? С разными моделями наушников вперед будет вырываться то одна, то другая модель.
Схема Violectric V181 (два стереоусилителя, один работает в противофазе)
А вот в дорогостоящих решениях мостовые усилители оправданы, где разработчик приходит к выводу, что усилитель в обычной схеме уже исчерпал свой запас по увеличению качества и дальше продвинутся можно лишь сделав «двойной» (мостовой) усилитель для использования в облегченном режиме. И конечно же в дорогостоящих решениях не подсчитывается скрупулезно каждая копейка за компонент и разработчик может сосредоточится исключительно на качестве звука, а не экономии производства.
Балансный усилитель Violectric V281
Не стоит недооценивать и предприимчивых маркетологов, которые могут сыграть на устоявшемся мнении «балансный усилитель – это вершина качества» и выкатить на рынок бюджетные модели, где каждый усилитель надо оценивать максимально критично.
Выводы
Балансный усилитель Violectric V181 и Audeze LCD-X
Преимущества у балансных усилителей есть.
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.