原帖由 冰冰鱼 于 2011-9-13 04:02 发表
觉得耳机平衡的优势不是在抗干扰,而是左右声道完全分离,避免单端驱动时左右共地导致窜扰的可能性;另外平衡的话每声道有两组放大电路进行驱动,推力相比同样电路的单端也要增加一倍。
浅说平衡电路大多数民用音响设备的模拟信号接口都是单端式(注意,这里的所谓单端并不是类似PASS的单端输出,而是为便于与平衡电路区分,特指信号对地输出的放大器)的RCA接口,而在专业器材上,模拟信号接口大多为平衡式(TRS和XLR)。有很多人认为,使用平衡式接口的音响设备就是专业设备、高档设备,实际这是一种误解。
XLR
TRS 大多数专业扩音场合的电磁环境相对恶劣、需要进行长距离传输,音频信号在传输过程中容易受到各种干扰;而绝大多数专业音响设备的增益、输出功率要比民用音响设备高很多,因此干扰问题尤为突出,为解决信号传输过程中被干扰的问题,平衡传输方式被人们发明出来并得到广泛应用。平衡电路巧妙的利用对称抵消原理来消除噪音干扰,在恶劣电磁环境下使用,可获得比单端传输高的多的信噪比。因此从原始设计目的来说,平衡接口、平衡电路并不是为追求音质开发,而是为降低干扰、提高系统信噪比。 下面来简单叙述一下平衡电路的原理,常见平衡电路传输过程如下:
平衡接口电路 上图是具有平衡接口、功率放大器输出仍为单端输出的电路。从图中可看出,信号源(CD、MIC)的输出信号是波形、幅值完全相同,相位相反的两路信号,我们可以把这两路信号叫成同相信号、反相信号。 为分析方便,我们假设同、反相端信号幅值都为1V,信号后级电路的同、反相端增益相同且同为1。同相端的+1V信号进行同相放大后输出幅值仍为1V,反相端的-1V信号经由反相放大后输出为相位翻转180度的+1V信号,因此输出是波形、相位与同相信号相同、幅值为两倍的+2V信号。 假设信号源输出至平衡/非平衡转换电路之间的信号线较长,由于某种原因感应到了+1V的杂波信号,由于同、反相信号线距离很近、长度相等,因此这时同、反相信号端同时存在幅值+1V的杂波信号。同相端的杂波信号经转换电路进行同相放大后输出仍为+1V;反相端的+1V信号经转换电路进行反相放大后输出-1V信号,两者在输出端相互抵消,输出电压仍为0V。 全平衡电路机构比较复杂,我们来用一个经简化的电路来说明其抗干扰原理: Vsin是信号源,在这里我们假设后级的线路放大、功率放大单元的增益是1倍,那么全平衡电路就可以看成是两条不带增益的导线。
简化的全平衡电路
上图中RL为负载,signal A是同相端、signal –A是反相端。假设此时有强干扰信号被信号线所拾取,因为同、反相端信号线彼此距离很近、线长一致,因此可以认为同、反相端拾取的干扰信号是完全一致的。设拾取的干扰信号强度为1V,则在RL上端与下端同时出现相位相同、幅值一致的+1V信号,对于RL来说,两端没有电位差,等效于是无信号输入,干扰电压抵消了。 由此可见,实际上平衡式接口、电路并不能屏蔽干扰,只是通过巧妙的电路设计来抵消干扰信号。有不少DIY爱好者甚至有设计人员将平衡电路看成治理地线噪声的良方,实际地线噪音是由于布线错误造成的,完全可以通过合理布线来根治,在本站发表过通过布线来治理地线噪声的文章,有心的读者可以去翻阅一下。平衡电路主要是针对传输过程中的电磁感应、干扰而设计的,依靠平衡电路来“治理”地线噪音,是一种治标不治本的方法。 还有一点应该引起注意的是,平衡电路抵消干扰信号的能力,是建立在信号波形和幅值严格对称,同、反相端电路增益严格一致的基础上的,理想的平衡放大器对传输过程中产生的感应噪声具有无穷大的抑制比,可以将干扰信号完全抵消;但实际应用的平衡电路由于增益误差、相位特性差异等原因,平衡电路的抗干扰能力不可能达到理想值,甚至会产生一些新的失真和噪音。但相对单端电路只能采用加强屏蔽和进行电源滤波来降低干扰来讲,平衡电路是一种主动式、积极有效的抗干扰措施,在恶劣电磁环境、长距离传输时优势非常明显。 平衡电路的技术核心是噪声抵消,在前面的论述中已经说明了。从噪音抵消的角度说,无论是具有平衡接口的电路,还是彻底对称的全平衡放大电路,都可以被称为平衡电路,当然一些徒具XLR接口、实际内部仅有一条地线、一条信号线的传输方式是不能称为平衡电路的。 平衡电路既有自己独到的优点,同时也存在不少问题,下面逐一列举一下: 1、因为同、反相信号的关系,全平衡电路的转换速率是单端电路的两倍,对音质相对有利。 2、信噪比高。由于感应信号在电路或负载端被抵消,因此平衡电路对感应噪音的抑制能力是单端电路无法比拟的。这一点在传输距离长、电磁干扰严重的环境下尤其明显,但是在一般家用条件下,电磁干扰弱、传输距离短,平衡传输的优势就不明显了。 3、由于实际应用的平衡电路,同、反相电路的增益、输入阻抗、相位特性不可能做到绝对一致,设计不当的平衡电路甚至会产生一些新的噪音或失真,因此对噪音的抑制主要依赖于设计与加工精度,做工精良的产品可以将各种误差控制在一个很低的范围内。 4、全平衡电路由于负载未变,输出电路增加了一倍,等效是将单端电路的负载阻抗降低了一半,因此来说,全平衡电路的阻尼系数、控制力不如同样配置(功率元件、变压器等大电流器件)的单端电路。 |