音頻信號兩種連接方式的原理與區(qū)別及轉(zhuǎn)換方式分析

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

1 平衡、非平衡信號傳輸?shù)脑砗蛥^(qū)別

為了減少在信號傳輸中的感應噪聲和它們之間的信號互串，音頻設備之間采用平衡連接。平衡式信號傳輸?shù)脑硎前岩纛l信號分為正相信號（熱端）和反相信號（冷端）傳輸，兩者對地阻抗相同而極性相反。平衡信號的熱端和冷端在傳輸過程中，外界的干擾信號對它們來說是同相的，這樣可以在傳輸電纜線的終端，利用接收音頻信號設備的輸入級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。

非平衡音頻信號只有熱端和接地，傳輸音頻信號的幅度比平衡式傳輸?shù)姆刃?，此結(jié)果可以通過以下實驗得出。用音頻測試儀輸出1 kHz正弦波信號進行自環(huán)測試，信號源傳輸為平衡傳輸時，測試得如圖1所示；將XLR接頭的冷端去掉，測得如圖2所示。

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

常見的音頻設備平衡式方式采用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／座有三個針腳，針腳“1”是始終被用作地線的，通常將連接正相信號的針腳稱為“熱端”，將連接反相信號的針腳稱為“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／座只有一個針腳，始終被用作“正端+”，而周圍的四瓣（或二瓣）腳則被作為“負端-”大2芯TS插頭的“TIP”為熱端，“SLEEVE”端接地。

如采用兩芯屏蔽線，假設內(nèi)芯為紅、白兩種顏色線，制作連接前端設備的RCA插頭時，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“負端一”；制作連接設備的XLR插頭時，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 平衡與非平衡信號傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換

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

在設備連接時，會出現(xiàn)二芯插頭和三芯插頭的使用混淆情況，因為它們的外形尺寸是一致的，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。對于信號輸入，將二芯插頭插入三芯插座一般可以自動實現(xiàn)不平衡一平衡的連接，此時二芯插頭將三芯插座內(nèi)信號冷端與地相連；對于信號輸出端，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。當設備平衡輸出為變壓器輸出時，將二芯插頭插入三芯的輸出插座即可實現(xiàn)平衡一不平衡轉(zhuǎn)換，此時將變壓器的輸出冷端接地；對于采用差動電路進行平衡輸出的情況，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地短路，對輸出放大器有損害，同時輸出電壓也減小一半，輸出電平會下降6dB。

需要進行平衡與不平衡轉(zhuǎn)換時，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)采訪機的輸出連接

如圖4，立體聲耳機輸出插頭的“TIP”為左聲道，“RING”為右聲道，“SLEEVE”端接地；因此時作為立體聲輸出時，信號是非平衡，與調(diào)音臺連接時，將“TIP”左聲道作為一個端口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XLR的“1”和“3”端并聯(lián)接地。

2)采訪機的輸入連接

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

3)耳機放大器的連接

因為編組輸出為單聲道輸出，而耳機放大器立體聲輸入口需要立體聲信號，接法如圖6。

只有當變壓器平衡輸出時,才能直接將二芯插頭插入調(diào)音臺三芯的輸出插座，實現(xiàn)平衡與不平衡轉(zhuǎn)換，見圖7。