平衡音频

平衡音频是一种使用平衡线互连音频设备的方法。这种类型的连接在录音和制作中非常重要，因为它允许使用长电缆，同时降低对由电磁干​​扰引起的外部噪声的敏感性。

平衡连接通常使用屏蔽双绞线电缆和三芯连接器。连接器通常是三针XLR或1⁄4英寸（6.35毫米）TRS电话连接器。以这种方式使用时，每条电缆承载一个通道，因此立体声音频（例如）将需要其中的两个。

许多话筒在低电压水平下工作，有些话筒具有高输出阻抗(hi-Z)，这使得长话筒电缆特别容易受到电磁干扰。因此，麦克风互连是平衡互连的常见应用，可消除大部分此类感应噪声。如果功率放大器一个的公共广播系统位于任何距离的调音台，从混频器到这些放大器的信号路径使用平衡线路也是正常的。许多其他组件，例如图形均衡器和效果器，具有平衡输入和输出以实现这一点。在录音和一般的短电缆线路中，平衡线路提供的降噪和它们所需的额外电路引入的成本之间需要折衷。

典型的平衡电缆包含两根相同的电线，它们绞合在一起，然后用第三根导体（箔或编织物）包裹，用作屏蔽。这两条线形成了一个可以传输音频信号的电路。

当施加信号时，一根导线的极性与源信号的极性相同；另一根导线的极性相反。前者称为非反转、正或热，后者称为反转、负或冷。热连接和冷连接通常在电路图上显示为In+和In−（“inplus”和“inminus”）。

术语平衡来自将每条线连接到源和负载处的相同阻抗的方法。这意味着大部分电磁干扰会在每根电线中感应出相等的噪声电压。由于接收端的放大器测量两条信号线之间的电压差，因此可以抑制两条线上相同的噪声。在第二条反向线路中接收到的噪声被应用于xxx个垂直信号，并在两个信号相减时将其抵消。

这种差分信号重组可以通过差分放大器来实现。甲平衡不平衡转换器还可以被用来代替有源差分放大器装置。

电线也绞在一起，以减少电磁感应的干扰。甲双绞线使得导体尽可能小，并确保之间的环区域使得通过相邻环同样穿过的磁场将引起在两条线上，这是由差分放大器抵消噪声的相等的水平。如果噪声源离电缆非常近，那么其中一条线路上的感应可能比另一条线路上的多，并且不会被抵消，但抵消的程度仍然会达到两条线上的噪声相等。

平衡音频连接的单独屏蔽也比非平衡双导体布置（例如在典型的家庭立体声中使用）产生噪声抑制优势，其中屏蔽还必须充当信号返回线。因此，感应到平衡音频屏蔽中的任何噪声电流都不会直接调制到信号上，而在双导体系统中，它们会被调制。通过将屏蔽/机箱与信号接地分开，这还可以防止接地环路问题。

信号通常使用差分模式通过平衡连接传输，这意味着电线传输彼此相反极性的信号（例如，在XLR连接器中，针脚2传输具有正常极性的信号，针脚3传输反向版本的相同的信号）。尽管人们普遍认为，这种安排对于噪声抑制并不是必需的。只要阻抗平衡，噪声就会相等地耦合到两条线中（并被差分放大器抑制），而不管它们上存在的信号如何。驱动平衡线的一种简单方法是通过已知的源阻抗将信号注入“热”线，并通过相同的阻抗将“冷”线连接到信号的本地接地参考。由于对差分信号的常见误解，这通常被称为准平衡或阻抗平衡输出，尽管它实际上是完全平衡的并且会抑制共模干扰。

但是，以全差分输出驱动线路有一些小好处：

• 差分线路周围的电磁场理想情况下为零，这减少了对相邻电缆的串扰，这对电话对很有用。
• 虽然信号电平不会因标称电平标准化而改变，但差分驱动器的xxx输出是两倍，提供了6dB的额外余量。
• 在长电缆线路上增加电缆电容会降低高频衰减的信号电平。如果每条电线承载的信号电压摆幅是全差分输出的一半，则可以使用更长的电缆线路而不会损失高频。
• 两个放大器之间相关的噪声（例如来自不完美的电源抑制）将被抵消。
• 在较高频率下，输出放大器的输出阻抗会发生变化，从而导致轻微的不平衡。当由两个相同的放大器以差分模式驱动时，这两条线路的阻抗变化将相同，因此被抵消。
• 差分驱动器也更能容忍错误接线的适配器或通过短接引脚2使信号不平衡的设备。

大多数音频产品（录音、公共广播等）提供差分平衡输入和输出，通常通过XLR或TRS电话连接器。然而，在大多数情况下，差分平衡输入信号通过变压器或电子放大器在内部转换为单端信号。经过内部处理后，单端信号被转换回差分平衡信号并馈送到输出端。

少数音频产品设计有从输入到输出的完全差分平衡信号路径；音频信号永远不会不平衡。这种设计是通过为“非反相”和“反相”音频信号提供相同（镜像）的内部信号路径来实现的。在关键应用中，xxx差分平衡电路设计可以避免前端不平衡和后端重新平衡所需的额外放大器级或变压器，从而提供更好的信号完整性。全平衡内部电路已得到推广，可产生更好的3dB动态范围，但成本高于单端设计。

不平衡信号可以通过使用巴伦转换为平衡信号，通常通过DI单元（也称为“DI盒”或“直接盒”）。

如果必须将平衡音频馈入非平衡连接，则必须知道用于平衡输出级的电子设计。在大多数情况下，负输出可以接地，但在某些情况下，负输出应保持断开连接。