平衡信號傳輸的概念——武漢松杉汽車音響改裝

     

大家在接觸音響系統一段時間后,一定會感覺線材的種類林林總總,然后在混音器上有標示平衡訊號的,也有標示非平衡訊號的,到底這其中有什么差別,應該使用在什么地方,現在就來跟大家講解一下。

平衡信號是什么?

平衡訊號跟非平衡訊號最大的差別就在于抗噪聲的能力,在物理架構上,非平衡訊號只有兩個端子,一邊是接地,另一邊是訊號。而平衡訊號通常有三個端子,除了接地外,訊號的端子有兩個,分別以正相跟反相兩個剛好相反的訊號來傳輸。至于如何抗噪聲呢?這就要從訊號源開始講起,我們先以麥克風為例,這是一種藉由振膜驅動電容或是線圈,把我們講話、唱歌、或是樂器表演的聲波,從振動轉換成電的訊號。不過既然都是搜集聲波的振動,可想而知這樣的訊號不會很強,如果傳輸距離一遠,就會受到各種環境中的電波干擾,像是手機發出的3G電磁波、或是無線網絡的WiFi…等等,在傳輸過程中,導線多多少少會接受到這些噪聲影響。在訊號已經很弱很小的情況下,距離又很長時,噪音就會產生了。

XLR接頭

平衡信號如何抗噪聲

任何線材都會有電磁感應現象,就像是收音機或者無線電都會拉一根天線出來,用來感應電波。手機使用FM廣播也必須插入耳機,其原因是要以耳機線當作天線來收訊。因此如果手機聽FM廣播如果質量不良,調整耳機線的位置就有可能改善質量。當然,除了環境中的電波外,另一種原因也會造成噪聲,像是線材接觸不良。這種情況只要換個線,或是將導線氧化的部分剪掉重接就解決了。但是要避免電波干擾就不能使用這種方法,此時,平衡訊號就發揮它的作用了。假設麥克風送出一個訊號,傳輸過程中受到了電波干擾,經過擴大機后,干擾就會被直接放大,而且隨著距離越來越長,這現象也會更加嚴重。而平衡訊號就是在一條導線上,一次傳送正相及反相兩種訊號,到了接收端,再將反相的訊號反轉,這個時候訊號就會迭加,而噪聲就會反相,加總之后噪聲就會抵銷,這就是平衡訊號噪聲的原理。

平衡訊號抗噪聲圖解

平衡線選用注意事項

要使用平衡訊號,就必須用平衡線,因為平衡線一次要傳輸正相反相兩種訊號,所以能用的線材就必須有三個接點。包括3 pin XLR接頭/端子,這常用于KTV的麥克風導線,一般人通常叫它Cannon,這是制造商名稱,XLR才是這種接頭的規格名稱,里面有三個接點可以確實傳輸正反相訊號,而且整條線路上都要使用這種接頭才沒問題。還有另一種TRS (Tip, Ring, Sleeve)接頭/端子也可以傳送平衡訊號,外表看起來像是大一點的耳機接頭,但是耳機接頭是一邊傳左聲道訊號,另一邊傳右聲道訊號,并非平衡訊號。這種端子一般叫做Phone Jack,因為被用在早期的電話上故得名,它也可以用兩個接點傳輸正相反相兩種訊號,不過該訊號只有Mono單聲道,跟耳機的Stereo立體聲道是不一樣的。TRS如果要轉換成XLR,就要使用TRS轉XLR的轉接線。

XLR轉TRS線路

XLR轉TRS線實體

但是請注意,如果使用只有兩個接點的TS (Tip, Sleeve)接頭/端子,就算設備都支持平衡的方式傳輸與接收,整個傳輸還是非平衡訊號。因為這條導線接點不夠,不支持平衡訊號的傳輸。還有一種狀況,就是如果不小心買到黑心線材,外觀有三個接點,但實際上導線內部只有兩芯傳輸線的話,也是非平衡的傳輸模式。其實大部分的線材除了一體成形之外,都可以拆開來檢視,只要簡單的檢查一下就可以知道是不是這種黑心線了。

平衡線與非平衡線

還有一點需要注意的是,平衡線接點的腳位定義,美規是一地二正三負,歐規是一地二負三正。臺灣大部分使用美規,但現在很多廠商由于銷售策略或是因應出口國家的關系,美國廠商的器材也有可能使用歐規,歐洲廠商的器材也有可能使用美規,因此在器材連接之前,還是要詳讀說明書。如果接錯了會發生什么事呢?就是整個訊號會反相,聽起來的感覺會怪怪的。要解決的方法就是自己焊一條轉換線,把腳位二跟三對調,接上轉換線問題就可以解決了。

平衡信號的使用時機

至于樂器方面,像吉他類大多不支持平衡輸出,這時候如果要遠距離傳輸,就要使用一個小盒子叫做DI-Box。DI-Box就是專門把非平衡訊號轉換成平衡訊號的東西(也可以改變阻抗,這是另外一個課題)。至于說吉他導線是非平衡的怎么辦?其實以傳輸距離而言,這樣的影響很小,基本上可以忽略噪聲了。所以說吉他導線有它一定的長度限制,不可能像平衡訊號線一次可拉20m甚至100m那么長了。而喇叭線需要平衡訊號嗎?基本上,喇叭訊號已經是經過擴大機把訊號放得很大很大了。這種強度的訊號,跟噪聲的強度比起來,簡直不值一提,也根本聽不出干擾。而在訊號擴大前,要送到擴大機的訊號,還是使用平衡訊號為宜,否則也是容易被干擾的。