Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Kwestia symetrii, część 1

Article Image
W zeszłym miesiącu zakończyliśmy czteroczęściowy projekt mający na celu stworzenie wysokiej jakości przedwzmacniacza mikrofonowego. Używałem wielu różnych przedwzmacniaczy mikrofonowych i za „kilka dych” ten jest co najmniej tak samo dobry, jak wiele komercyjnych modeli kosztujących 10 lub 20 razy więcej. Bardzo ważne natomiast jest to, w jaki sposób podłącza się mikrofon do przedwzmacniacza – kilka metrów kabla domofonowego zdecydowanie nie jest dobrym rozwiązaniem, dlatego w tym i następnym miesiącu Audio Out zamierzam przeprowadzić Cię przez proces budowy przewodu symetrycznego. Nawet jeśli nie potrzebujesz kabla mikrofonowego, omówione tutaj zasady mają zastosowanie do szerokiej gamy obwodów audio i innych obwodów analogowych o wysokiej czułości. W tym miesiącu przedstawię przegląd technologii, w szczególności wszechobecnego złącza XLR, a także omówię podstawowe rodzaje kabli.

Dlaczego symetria?

Powszechnie wiadomo, że połączenia symetryczne zmniejszają poziom zakłóceń w systemach audio, ale w czym tkwi sekret ich sukcesu? Kluczową kwestią jest to, że wejścia symetryczne reagują tylko na sygnały różnicowe, czyli różnicę napięcia między dwoma przewodami sygnałowymi. Jeśli szum lub niepożądane napięcie jest takie samo na obu przewodach – jak w przypadku indukowanych zakłóceń – różnica napięć wynosi zero, a zakłócenia są odrzucane przez wejściowy wzmacniacz różnicowy. Kluczową zaletą jest więc redukcja zakłóceń magnetycznych, zarówno odbieranych, jak i nadawanych.

Większość symetrycznych połączeń audio wykorzystuje 3-pinowe złącza XLR, które pierwotnie oznaczały „bardzo niską rezystancję”. Są one zawsze okablowane jako męskie dla wyjść i żeńskie dla wejść. Stosowane są również złącza jack typu TRS (Tip-ring-sleeve), które są ćwierćcalowymi gniazdami typu A lub B „stereo”. Czasami w starym sprzęcie amerykańskim spotyka się listwy z zaciskami śrubowymi. Jeśli jednak budujesz sprzęt od zera, to złącza XLR są wątpienia preferowaną drogą.

Zasilanie fantomowe

Czasami do linii symetrycznej doprowadzane jest zasilanie. Taki sposób doprowadzania zasilania stosuje się w przypadku mikrofonów i innych urządzeń, takich jak DI-Boxy. Zwykle dostarczane jest napięcie +48 V i znajduje się nad sygnałem audio. Ponieważ jest równy na obu przewodach sygnałowych, jest ignorowany przez system. Powrót zasilania fantomowego odbywa się przez ekran. Nie jest to idealne rozwiązanie, ale jest to utarty już standard.

Pętle uziemienia i bezpieczeństwo

W przeciwieństwie do połączeń niesymetrycznych, takich jak przewody audio, mono jack’i i BNC, uziemienie nie odgrywa żadnej roli w transmisji sygnału w połączeniach symetrycznych. W przewodach symetrycznych uziemienie służy jedynie do ekranowania, tj. zapobiegania wychwytywaniu szumów o częstotliwości radiowej (RF). Dodatkową zaletą jest to, że unika się głośnych szumów pętli uziemienia, które mogą wystąpić w systemach niesymetrycznych, gdy podłączonych jest więcej niż kilka urządzeń. Połączenia symetryczne pozwalają również uniknąć najgorszego scenariusza, w którym niekompetentne osoby próbują pomóc, odłączając przewody uziemiające od wtyczek sieciowych. Może to prowadzić do tego, że metalowa konstrukcja i obudowy mikrofonów znajdą się pod napięciem i niestety wielu muzyków zginęło przez taką głupotę.

Problem ze stykiem numer 1

Z uwagi na ewentualne „łagodne pętle uziemienia” w systemach symetrycznych wciąż możliwe jest wystąpienie lekkich zakłóceń audio. System symetryczny działa idealnie tylko wtedy, gdy uziemienia na złączach symetrycznych są podłączone do metalowej konstrukcji lub uziemienia bezpieczeństwa sieci zgodnie ze standardem AES48 Audio Engineering Society. Jeśli są one podłączone do uziemienia sygnału, takiego jak 0 V na płytkach drukowanych, system może nadal cierpieć z powodu łagodnych pętli uziemienia, ponieważ przepływające prądy uziemienia mogą następnie powodować spadki napięcia na przewodach uziemienia sygnału, wpływając w ten sposób na sygnał użyteczny. Inżynierowie audio opisują to jako „problem styku nr 1”, ponieważ wszystkie symetryczne złącza XLR zawsze wykorzystywały styk 1 jako masę. Dużą część mojego zawodowego życia spędziłem na przerabianiu sprzętu w celu dostosowania go do nowego standardu. Często musiałem wycinać płaszczyzny uziemienia na płytkach drukowanych, aby odłączyć uziemienie sygnału od metalowej konstrukcji. Należy pamiętać, że uziemienie filtra RF powinno również iść do uziemienia metalowej konstrukcji – a nie do uziemienia sygnału. Jedynym wyjątkiem dla podłączenia styku pierwszego do masy sygnału jest użycie zasilania phantom. Nawet to nie jest konieczne, jeśli zasilanie fantomowe 0 V trafia na styk nr 1.

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie
Kup teraz
Firma:
Tematyka materiału: podstawowe rodzaje kabli audio, przewody symetryczne, złącze XLR
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich sierpień 2024
Udostępnij
Zobacz wszystkie quizy
Quiz weekendowy
Czujniki temperatury
1/10 Temperatura to
Oceń najnowsze wydanie EdW
Wypełnij ankietę i odbierz prezent
W tym numerze znajdziesz źródłową wersję artykułu publikowanego obok
Elektronika dla Wszystkich
sierpień 2024
Elektronika dla Wszystkich
Przejrzyj i kup
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"