音頻信號(hào)兩種連接方式的原理與區(qū)別及轉(zhuǎn)換方式分析

目前廣播音頻設(shè)備連接系統(tǒng)為電壓源互連系統(tǒng)，是指具有較低的信號(hào)源阻抗設(shè)備與較高的輸入阻抗設(shè)備互相連接，通常稱為跨接方式連接，此時(shí)信號(hào)源設(shè)備驅(qū)動(dòng)功率較低，因而發(fā)熱少，工作效率高，輸出級(jí)失真小和互相連接線路拾取的噪聲較低。系統(tǒng)設(shè)備之聞連接方式有平衡和非平衡兩種。

1 平衡、非平衡信號(hào)傳輸?shù)脑砗蛥^(qū)別

為了減少在信號(hào)傳輸中的感應(yīng)噪聲和它們之間的信號(hào)互串，音頻設(shè)備之間采用平衡連接。平衡式信號(hào)傳輸?shù)脑硎前岩纛l信號(hào)分為正相信號(hào)（熱端）和反相信號(hào)（冷端）傳輸，兩者對(duì)地阻抗相同而極性相反。平衡信號(hào)的熱端和冷端在傳輸過程中，外界的干擾信號(hào)對(duì)它們來說是同相的，這樣可以在傳輸電纜線的終端，利用接收音頻信號(hào)設(shè)備的輸入級(jí)的差分放大器來抑制和抵消傳輸過程中由各種電磁、電源、濕度造成的外界噪聲或內(nèi)部噪聲干擾。

非平衡音頻信號(hào)只有熱端和接地，傳輸音頻信號(hào)的幅度比平衡式傳輸?shù)姆刃?，此結(jié)果可以通過以下實(shí)驗(yàn)得出。用音頻測(cè)試儀輸出1 kHz正弦波信號(hào)進(jìn)行自環(huán)測(cè)試，信號(hào)源傳輸為平衡傳輸時(shí)，測(cè)試得如圖1所示；將XLR接頭的冷端去掉，測(cè)得如圖2所示。

比較兩圖，在非平衡傳輸信號(hào)時(shí)，幅度減小了一半，電平減少了6dB。在音頻連接系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，往往會(huì)遇到傳輸中音頻信號(hào)減小的情況，可能就是連接頭松動(dòng)或接觸不良引起的。

常見的音頻設(shè)備平衡式方式采用3芯的XLR插頭／座，大3芯TRS插頭／座等；而非平衡方式采用RCA(俗稱蓮花插頭)插頭/座，大2芯TS插頭／座等。XLR插頭／座有三個(gè)針腳，針腳“1”是始終被用作地線的，通常將連接正相信號(hào)的針腳稱為“熱端”，將連接反相信號(hào)的針腳稱為“冷端”，即將針腳“2”作為“熱端+”，將針腳“3”作為“冷端，”；大3芯TRS插頭的“TIP”為熱端，“RING”為冷端，“SLEEVE”端接地。RCA插頭／座只有一個(gè)針腳，始終被用作“正端+”，而周圍的四瓣（或二瓣）腳則被作為“負(fù)端-”大2芯TS插頭的“TIP”為熱端，“SLEEVE”端接地。

如采用兩芯屏蔽線，假設(shè)內(nèi)芯為紅、白兩種顏色線，制作連接前端設(shè)備的RCA插頭時(shí)，將紅色芯線與RCA插頭的“正端+”相連，白色芯線與屏蔽線并聯(lián)起來接RCA插頭的“負(fù)端一”；制作連接設(shè)備的XLR插頭時(shí)，將針腳“1”“地線”與屏蔽線相連，針腳“2"‘熱端+”與紅色芯線相連，將針腳“3”“冷端-”與白色芯線相連。

2 平衡與非平衡信號(hào)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換

平衡式音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成不平衡式音頻信號(hào)或者不平衡式音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成平衡式音頻信號(hào)，可以通過專門的轉(zhuǎn)換電路或設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)阻抗、電平的完全匹配。設(shè)備的平衡輸出電路有兩種方式，變壓器輸出或差動(dòng)電路輸出。

在設(shè)備連接時(shí)，會(huì)出現(xiàn)二芯插頭和三芯插頭的使用混淆情況，因?yàn)樗鼈兊耐庑纬叽缡且恢碌?，二芯插頭可以插入三芯的插座，三芯的插頭也可以插入二芯的插座。對(duì)于信號(hào)輸入，將二芯插頭插入三芯插座一般可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)不平衡一平衡的連接，此時(shí)二芯插頭將三芯插座內(nèi)信號(hào)冷端與地相連；對(duì)于信號(hào)輸出端，則要先明確內(nèi)部電路形式，才可將二芯插頭插入三芯插座。當(dāng)設(shè)備平衡輸出為變壓器輸出時(shí)，將二芯插頭插入三芯的輸出插座即可實(shí)現(xiàn)平衡一不平衡轉(zhuǎn)換，此時(shí)將變壓器的輸出冷端接地；對(duì)于采用差動(dòng)電路進(jìn)行平衡輸出的情況，一般不能用二芯插頭三芯插座的方法來實(shí)現(xiàn)平衡一不平衡轉(zhuǎn)換，將二芯插頭插入三芯的輸出插座，將造成平衡輸出的冷端對(duì)地短路，對(duì)輸出放大器有損害，同時(shí)輸出電壓也減小一半，輸出電平會(huì)下降6dB。

需要進(jìn)行平衡與不平衡轉(zhuǎn)換時(shí)，最好使用轉(zhuǎn)換器。目前常用的轉(zhuǎn)換器有兩種：變壓器轉(zhuǎn)換器和差動(dòng)轉(zhuǎn)換器，其線路圖如圖3所示。

3 常見的幾種接插件接法

1)采訪機(jī)的輸出連接

如圖4，立體聲耳機(jī)輸出插頭的“TIP”為左聲道，“RING”為右聲道，“SLEEVE”端接地；因此時(shí)作為立體聲輸出時(shí)，信號(hào)是非平衡，與調(diào)音臺(tái)連接時(shí)，將“TIP”左聲道作為一個(gè)端口XLR連接頭的熱端，“RINC”右聲道作為另一端口XLR連接頭的熱端，然后將兩個(gè)XLR的“1”和“3”端并聯(lián)接地。

2)采訪機(jī)的輸入連接

如圖5，采訪機(jī)立體聲輸人口需要立體聲信號(hào)，而話筒輸出單聲道信號(hào)，所以將XLR連接頭的“2”熱端同時(shí)連接至小三芯的“TIP”和“RING”端作為左右立體聲信號(hào)源，將“1”“3”并聯(lián)連接至“SIEEVE”端接地。

3)耳機(jī)放大器的連接

因?yàn)榫幗M輸出為單聲道輸出，而耳機(jī)放大器立體聲輸入口需要立體聲信號(hào)，接法如圖6。

只有當(dāng)變壓器平衡輸出時(shí),才能直接將二芯插頭插入調(diào)音臺(tái)三芯的輸出插座，實(shí)現(xiàn)平衡與不平衡轉(zhuǎn)換，見圖7。