Zaloguj się
Wszystkie
18 czerwca 2026
19
Na początku proponuję ustalić terminologię – by wszystkim żyło się łatwiej. Sygnał prowadzony jedną żyłą, który jako linię powrotną dla prądu ma masę, będę nazywał niezbalansowanym. Takie połączenia formalnie nazywane są asymetrycznymi, zaś w terminologii angielskiej dominują określenia unbalanced oraz single-ended. Tworzymy je kablami ze złączami jack lub RCA. Skoro jest unbalanced, to musi też być balanced i tak jest w rzeczywistości. To są z kolei połączenia różnicowe, czyli te, w których informacja użyteczna jest przenoszona jako różnica potencjałów między dwiema żyłami, zaś potencjał masy jest dla nich (niemal) nieistotny. Takie połączenia najczęściej realizuje się kablami ze złączami XLR. Tyle wstępu.
Skoro mamy na wejściu naszego urządzenia sygnał zbalansowany, a w dalszej jego części chcemy go przetwarzać jako niezbalansowany, to trzeba dokonać stosownej konwersji. Czy na pewno trzeba? Niektórzy twierdzą, że wcale nie, to tylko taki tam wymysł (można jeszcze dodać: audiofilski – dla oddania pełni zaangażowania emocjonalnego) i stosują coś takiego jak na rysunku 1.
Ech, jakby to skomentować… Wszystkie zalety transmisji różnicowej zostają wsadzone do kosza, bo odbiornik wcale nie „widzi” sygnału w sposób różnicowy. Poza tym, jeżeli nie mamy pojęcia w jaki sposób jest sterowane wyjście nadajnika tego sygnału – a często trzeba przyjąć, że źródłem sygnału może być dowolne urządzenie – to jego linia odwrócona (nóżka 3 złącza XLR) jest w ten sposób zwarta z masą.
Wzmacniacze operacyjne nie będą zachwycone tym rozwiązaniem. Można tego połączenia nie dawać, lecz wtedy nadajniki czysto zbalansowane, jak chociażby zwykły transformator (przykład na rysunku 2) nie będą działały poprawnie. Krótko mówiąc, wielu tak robi, choć są nieco lepsze sposoby.
Jeżeli już mamy potrzebę używania tak drastycznie prostych wejść zbalansowanych – bo to prototyp, bo miejsca brak, bo na szybko, bo cokolwiek – to niech to ma przysłowiowe ręce i nogi. Moja propozycja znajduje się na rysunku 3 i sprawuje się bardzo dobrze w miejscach, w których trzeba dokonać takiego podłączenia bez zbytniego oglądania się na różnicową redukcję zakłóceń addytywnych oraz dopasowanie falowe, ale trzeba poprawnie obsłużyć wyjście zbalansowane dowolnego źródła sygnału. Poniżej analiza możliwych wariantów.
Źródło sygnału zawiera dwa wtórniki na wzmacniaczach operacyjnych (lub innych elementach aktywnych), sterujące każdą żyłą z osobna, a oplot kabla jest połączony z masą nadajnika. Wtedy jeden rezystor obciąża wyjście jednego wtórnika, drugi wyjście drugiego, zaś sygnał użyteczny jest pobierany niemal bez straty swojej amplitudy – jedyną stratę może wprowadzać obciążona rezystancja wyjściowa źródła sygnału.
Źródło sygnału zawiera na swoim wyjściu transformator (jest podobne do tego z rysunku 2), wtedy rezystory R1 i R2 obciążają uzwojenie wtórne tego transformatora, tworząc również quasi-dopasowanie na końcu linii. Sygnał jest pobierany z 6 dB stratą, wynikającą z dzielnika napięciowego, jaki tworzy się między R1 i R2.
Źródło sygnału jest zbudowane podobnie prymitywnie jak omawiany odbiornik, więc wyprowadzenia 1 i 3 złącza XLR zostały połączone z masą, zaś sygnał przyłożono do wyprowadzenia 2. W takiej sytuacji również nie wydarzy się nic złego, cały sygnał użyteczny zostanie wprowadzony do toru niezbalansowanego z ewentualną stratą wynikającą z rezystancji wyjściowej nadajnika.
Bardzo dobrą metodą, która przy okazji może zapewnić separację galwaniczną, jest użycie transformatora. Ten schemat wygląda bliźniaczo podobnie do układu z rysunku 2, ba! Jest wręcz identyczny, bowiem transformator doskonale przenosi energię w obie strony. Wyprowadzenie 1 złącza XLR połączyłem z masą układu, ponieważ zauważyłem, że takie rozwiązanie znacząco zmniejsza przydźwięk sieciowy w porównaniu do „pełnej” izolacji galwanicznej (wyprowadzenie 1 niepodłączone). Ten układ nie wprowadza strat w poziomie sygnału, może go nawet zwiększyć – pod warunkiem odpowiedniego doboru przekładni transformatora. I tak mamy tutaj zysk w porównaniu z „układem” z rysunku 1, bowiem na wyjście (przy założeniu przekładni 1:1) trafia sygnał o amplitudzie równej amplitudzie składowej różnicowej, a nie tylko jej połowa.
Do odbioru sygnału zbalansowanego można również użyć wzmacniacza różnicowego. Najprostszym przykładem jest tranzystorowy układ różnicowy, który ma jednak spore wady w postaci choćby niskiej impedancji wejściowej, niskiego CMRR, wąskiej strefy przejściowej, zależności wzmocnienia od wartości składowej sumacyjnej i tak dalej. Jest to jednak jakiś punkt wyjścia do dalszej analizy, bowiem CMRR można poprawić przez zastosowanie źródła prądowego o niskiej upływności. Strefę przejściową można rozszerzyć poprzez dodanie rezystorów w emiterach tych tranzystorów, co dodatkowo zwiększy odporność na rozrzuty między egzemplarzami. W kolektorach można użyć lustra prądowego, które dodatkowo podniesie wzmocnienie – i tak dalej, i tak dalej. Niektórzy widzą zalety w projektowaniu takich układów „na piechotę”, z elementów dyskretnych i nie można im tego odmówić. Są one również na pewno bardzo kształcące.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
