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.