在音頻設(shè)備中,什么是平衡輸出/輸入,什么是非平衡輸出/輸入?恐怕這樣的概念對(duì)于大多數(shù)用戶(hù)來(lái)說(shuō)根本沒(méi)接觸過(guò).雖然我們也經(jīng)常在測(cè)評(píng)中看到一些設(shè)備具有這樣的功能.例如我們使用的測(cè)試平臺(tái)E-MU 1616m音頻接口,E-MU PM5音箱等等,但我們平時(shí)也確實(shí)沒(méi)有用過(guò)平衡接口,畢竟我們的文章要為普通用戶(hù)服務(wù).
不難看出,這個(gè)概念往往更多出現(xiàn)在專(zhuān)業(yè)監(jiān)聽(tīng)設(shè)備上.而從信號(hào)平衡輸入、平衡功率放大再到平衡輸出,到底會(huì)帶來(lái)怎樣的優(yōu)點(diǎn)?對(duì)于一些高端發(fā)燒設(shè)備來(lái)說(shuō),它到底有沒(méi)有用?又如何用在耳機(jī)和耳放上呢?
什么是非平衡輸出/輸入?
我們平時(shí)為什么用不到平衡輸出,而是非平衡輸出呢?似乎沒(méi)有為什么可講.對(duì)于一個(gè)立體聲音頻系統(tǒng)來(lái)說(shuō),按標(biāo)準(zhǔn),它的左右聲道各有兩根線構(gòu)成信號(hào)回路.一根負(fù)責(zé)傳輸信號(hào),另一根接地導(dǎo)出噪聲.而對(duì)于耳機(jī)這樣的設(shè)備來(lái)說(shuō),它們地線還可以合二為一,兩個(gè)聲道使用一根地線.因?yàn)?.5mm插頭就是這么定義,沒(méi)得道理可講?所以我們平時(shí)見(jiàn)到的絕大多數(shù)都是非平衡的輸入輸出.
如圖所示,這是我們最常見(jiàn)的立體聲使用的3.5mm[6.25mm]接口同理,它們的插頭被分為三段,分別對(duì)應(yīng)三根導(dǎo)線,它們的有標(biāo)準(zhǔn)定義,所有音頻設(shè)備在使用3.5mm立體聲輸入輸出時(shí),都按此規(guī)范連接.如圖所示,最根部的一段用于連接地線,導(dǎo)出系統(tǒng)噪聲.而最頂部是右聲道信號(hào),接下來(lái)時(shí)左聲道信號(hào).黑色部分是絕緣環(huán).
而另一類(lèi)接口,我們聲卡上常用的RCA接口,也是非平衡信號(hào)輸入輸出的接口.一般標(biāo)準(zhǔn)定義RCA接口分為紅色和白色兩根,紅色為右聲道、白色為左聲道,插頭和插座的外邊為接地,中心為信號(hào).
非平衡輸出的接口顯然占據(jù)了大多數(shù)音頻設(shè)備的絕對(duì)主流,至于為什么?規(guī)范就是如此被傳承的.而要使用平衡接口,對(duì)于功放或音源設(shè)備來(lái)說(shuō)就需要提供平衡放大的電路.而'平衡'被更多用于專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,就是因?yàn)槠胶夤Ψ烹娐返膬?yōu)勢(shì)所致.嚴(yán)格的說(shuō),談'平衡'需要的就是它的'平衡功率放大電路'.
什么是平衡輸出/輸入?
非平衡的定義是相對(duì)平衡而來(lái)的.平衡沒(méi)有被推廣在民用,和功放,成本和整體標(biāo)準(zhǔn)制定都有一定關(guān)系,沒(méi)有必要糾結(jié)是為什么.而要使用平衡輸入輸出,并利用到它的優(yōu)點(diǎn),核心就是功放.由于它的輸出形式不同,所以接口自然要有所不同.
從接口來(lái)看,平衡輸入和輸出每個(gè)聲道需要提供正負(fù)兩根接入信號(hào)的源[接線],至于為什么要這么做?我們?cè)谙旅嫫胶夤Ψ殴ぷ髟碇姓劦?因此,我們最常見(jiàn)的用于平衡輸入輸出的插頭插座,大概有三種.第一,6.25mm的三段[三芯]插頭;第二,XLR三芯卡農(nóng)插頭;第三,XLR四芯卡農(nóng)插頭.
6.25mm的三芯插頭:它相對(duì)XLR來(lái)說(shuō)可以省不少的體積,所以在很多音頻接口上可以見(jiàn)到.甚至一些比較入門(mén)級(jí)的USB聲卡,例如E-MU 0204USB等.6.25mm插頭與3.5mm插頭其實(shí)并沒(méi)有什么不同,只是更粗一些.而將它用于專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的原因,恐怕有兩個(gè),第一,看上去就專(zhuān)業(yè);第二,尺寸大,接觸面大,插拔比3.5mm更穩(wěn)固.第三,標(biāo)準(zhǔn)所致.當(dāng)6.25mm的三芯插頭用作平衡信號(hào)接入時(shí),它的根部仍然定義為連接地線,而中間是信號(hào)正極,頂部為信號(hào)負(fù)極.一個(gè)插頭只負(fù)責(zé)一個(gè)聲道.
XLR卡農(nóng)插頭:相對(duì)6.25mm插頭來(lái)說(shuō),XLR插頭的插拔穩(wěn)定性、可靠性顯然要更好一些.如圖所示,是四芯XLR卡農(nóng)插座和三芯XLR卡農(nóng)插座的示意圖.圖中下方黑色部分為卡農(nóng)插頭特有的'卡子'鎖死設(shè)計(jì).
我們常見(jiàn)的XLR接口,為三芯標(biāo)準(zhǔn),它的插頭和插座沒(méi)有'公''母'絕對(duì)定義.而插頭或插座上都會(huì)標(biāo)明1,2,3的數(shù)字.按照規(guī)范,單個(gè)平衡信號(hào)輸入輸出使用一個(gè)三芯的XLR卡農(nóng)插頭,1口為接地.根據(jù)不同規(guī)范,2和3為正負(fù)極.它與6.25mm 三芯平衡插頭用法類(lèi)似.
四芯XLR在平衡信號(hào)連接中如何定義?作為平衡功放的輸出而言,在負(fù)載上[例如音箱,耳機(jī)]它并不需要地線構(gòu)成回路,所以我們確實(shí)可以省去地線連接[如果愿意,外殼可以接地],所以就有了四芯XLR.它的方便之處在于一個(gè)接口四根連線,每聲道對(duì)應(yīng)兩根,可以實(shí)現(xiàn)立體聲輸入輸出.1234接口的定義分別為左﹢左﹣右﹢右﹣.
其實(shí)卡農(nóng)接口只是一種接口的形式,它大多被用于專(zhuān)業(yè)應(yīng)用,也有五芯標(biāo)準(zhǔn)的卡農(nóng)接口.
為什么要用平衡輸入輸出?
雖然非平衡接口是我們最常見(jiàn)的接口,而平衡接口更多應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)設(shè)備,但以上眼花繚亂的介紹估計(jì)已經(jīng)讓人昏頭了?可是這只是表面現(xiàn)象,我們?yōu)槭裁匆闷胶饨涌谀?嚴(yán)格的說(shuō),平衡接口的存在就是為了對(duì)應(yīng)平衡功放的輸出[三芯麥克風(fēng)XLR接口作用不同],如果沒(méi)有平衡功放配合,使用平衡接口理論上并沒(méi)有實(shí)際意義.那么什么是平衡功放?
如圖所示,這是一張平衡橋式連接輸入和輸出圖.作為平衡式功放而言,無(wú)論它的輸入信號(hào)是平衡的或是非平衡的,都可以通過(guò)電路將它分為相位相差π[180°]的兩路信號(hào).如圖所示左右兩側(cè)即相位相反的一對(duì)信號(hào)[注:如果用于立體聲放大這是一個(gè)聲道的示意圖].這兩個(gè)信號(hào)理論上完全相同,只是相位極性相反.每一組放大器都是差動(dòng)雙端輸入的方式[注意,這里是輸入信號(hào)相位極性相反].
圖中R負(fù)載,可以看做是音箱或者耳機(jī).通過(guò)功放放大后,輸出端的信號(hào)同樣是相位極性相反,而其他性質(zhì)完全一致的信號(hào).將輸出端分別連接在負(fù)載[如耳機(jī)]的正極和負(fù)極,信號(hào)極性調(diào)轉(zhuǎn)過(guò)來(lái),但在功放電路中產(chǎn)生的共模噪聲的極性因此發(fā)生了變換.所以,在負(fù)載上[如耳機(jī)]兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度得以增強(qiáng)一倍,而噪聲因?yàn)榛榉聪喽坏窒?
平衡式放大的輸出形式,就是BTL輸出形式.有很多人問(wèn)BTL[Balanced Transformer Less]平衡橋式負(fù)載輸出和平衡輸出有什么不同?答案顯而易見(jiàn).BTL是指輸出的電路工作形式,而我們習(xí)慣所說(shuō)的'平衡輸出'似乎要包括了它的輸入形式、連接方式以及功放的工作方式.當(dāng)然,很多時(shí)候也被片面的理解.例如,看到一個(gè)XLR接口,大家就會(huì)說(shuō)這是平衡接口,而不去考慮它的功放工作方式等等.
平衡輸出的優(yōu)勢(shì)顯然必須要平衡功放才可以體現(xiàn).它并不在乎系統(tǒng)輸入信號(hào)是否平衡[當(dāng)然,平衡信號(hào)輸入更精確],而是在功放電路輸入端強(qiáng)制將信號(hào)分成相位極性相反的平衡信號(hào).這兩組信號(hào)分別使用一套電路放大,在輸出端分別連接在極性相反的負(fù)載兩段,此時(shí)有用信號(hào)極性通過(guò)兩次翻轉(zhuǎn),形成疊加,輸出功率增大一倍.而由于功放內(nèi)部的噪聲只經(jīng)過(guò)輸出端一次相位翻轉(zhuǎn),所以在負(fù)載上耦合,共模噪聲被抵消.
平衡功放的這種工作方式,也許可以算的上用'空間'換'品質(zhì)'.在單端非平衡功放中,我們要增加功率一般的方法就是增加功放的電壓或電流.而平衡功放的方式是將輸入端一分為二,增加一組放大電路,最后在輸出端耦合疊加.在供電電壓一定的情況下,平衡功放可以做到更大的輸出功率.
平衡功放和耳機(jī)改線如何使用?
平衡功放功放的工作方式和優(yōu)點(diǎn)我們已經(jīng)簡(jiǎn)單介紹清楚了.那么,我們?cè)撊绾问褂媚?首先,傳統(tǒng)的三芯XLR卡農(nóng)接口的音箱自然不少見(jiàn),如果你有配套的平衡輸出音源、功放,則可以考慮.
為什么很多發(fā)燒友去改線,讓耳機(jī)具有四芯XLR接口來(lái)使用呢?
從上文介紹大家應(yīng)該已經(jīng)明白.如果不考慮接地,平衡輸出對(duì)應(yīng)的接口每個(gè)聲道只需要2根連線,這樣3.5mm的四芯插頭正好可以滿足這個(gè)要求.原本3.5mm四芯插頭是被用于帶麥克風(fēng)的立體聲插頭.它的定義頂部?jī)蓚€(gè)為左﹢右﹢,而靠根部的兩個(gè)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同,一個(gè)為接地另一個(gè)為麥克風(fēng)接口.而在HiFiMan的平衡接口上,它將這四芯正好定義為左﹢右﹢左﹣右﹣.所以,這樣的插頭是不能在其他3.5mm播放器上使用的,同理,沒(méi)有這樣的插頭也是不能體驗(yàn)平衡功放的作用的,而且會(huì)因?yàn)榻拥鼐€串到負(fù)相信號(hào),而聲音混亂.
而在發(fā)燒友中還有一部分將耳機(jī)的原本三芯插頭改成XLR四芯插頭,是怎么做的呢?又是出于什么目的呢?
改線對(duì)于一些耳機(jī)來(lái)說(shuō)并不是容易的是,比如飛利浦SHP9000.我們知道,SHP9000、以及一些AKG耳機(jī),它的輸出接口是一個(gè)特別的三芯插頭.這說(shuō)明連接到耳機(jī)單元的線其實(shí)只有三根,如果打算讓它使用平衡接口,顯然是不行的.所以,這位網(wǎng)友在SHP9000的另一側(cè)打了一個(gè)洞……直接把導(dǎo)線連接到了單元上引出.這樣左右聲道各兩根線,實(shí)現(xiàn)了XLR四芯的接口配對(duì).而森海塞爾HD650等左右聲道分別入線的耳機(jī),改裝自然就方便不少.
很多網(wǎng)友認(rèn)為,左右聲道各一條地線分離要比輸入耳機(jī)時(shí)左右聲道共用地線的聲音更好.從我們目前試用結(jié)果來(lái)看,似乎是對(duì)平衡輸入輸出的一個(gè)誤解.如果沒(méi)有平衡功放配合,XLR四芯輸入似乎沒(méi)有什么太大必要.
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