2019年11月27日 星期三

平衡式電路?

https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_signaling

音響迷應該都知道XLR這種接頭用來傳送平衡式訊號,這用語其實不太精準,該說差動式比較適合,其原理是二條訊號線分別送相同振幅、但振幅方向相反的訊號,接收端接收到的是二條線之間的相對電壓差;若外界電磁雜訊串入,而且對二條線的干擾相同,那麼以接收端看來,二條訊號線上這雜訊相對沒有電壓差,因此這雜訊等於不存在,接收端不會收到,傳給下一手就沒這雜訊。

以上有個前提,"對二條線的干擾相同",所以二條線要盡量靠近,多半還對絞,距離近到遠小於雜訊的波長,則二條線受到的干擾就會相同。

由以上,啥時會用差動式訊號?
長距離傳輸、高雜訊環境傳輸之類的。

不過還有個狀況這招也有好處,如果,產生訊號的電路就有個雜訊勒?例如電源雜訊,
那麼,這招也能濾掉這雜訊,所以DAC IC往往都有差動輸出;
要注意,以上的前提還是沒變,雜訊必須對二條訊號有同樣的影響;
對DAC IC那麼小的電路而言,這不是啥問題,但,如果不是那麼小的電路呢?而是二塊面積不小的電路呢?
可預期,搞這招就沒啥意義啦...反倒徒增失真而已...

所以實務上,還是用在傳輸為主,不會搞啥從一開始就是差動訊號,每過一級都差動,過了N級還是差動這種事...
差動訊號的接收端只要將這訊號轉成單端電壓時,就已經濾掉雜訊,其作用就圓滿了;
當然啦,如果後面某級之後又要長距離、高雜訊環境傳輸,那當然還是得再搞成差動訊號比較好。

這,有人就會叫啦,單端搞成差動不會失真嗎?
任何類比電路都有失真,取其輕重而已,優大於劣就值得做;
最簡單的就是用變壓器,貓窩的TC1就是囉~
注意到沒?RCA轉成XLR同樣有前面說的能濾除訊號雜訊的效果,只是這雜訊是同時出現在RCA的+與地線上,也就是common mode noise;
這種應用的原理同電源用的隔離變壓器。

音響實務上XLR訊號線最明顯的效果是排除哼聲,這哼聲乃是由交流電源對二隻機器產生不同的電磁干擾而來,這會導致訊號線的地線有個變動不已的微電壓,RCA線參考這電壓工作,因此又變成雜訊,而XLR線只看+/-二訊號,不管地線,因此沒事。
當然啦,若是錄音這類用途,線會拉很長,差動的優點就很重要,因此都是用差動線,若是單端的訊號也會過DI轉成差動線。

AES3這種數位訊號線也類似,只是說,要抗雜訊,幹嘛不用光纖?
光有正交性,根本就不怕干擾啊~
而且光纖可以拉超長衰減還很低勒~

至於AES3 vs S/PDIF嘛...差動 vs 單端,上面跑的是數位訊號,本就比較抗雜訊,單就資料正確與否來看,資料沒錯,也就是雜訊/失真不嚴重,那麼用哪種沒啥差別;
jitter部分則是另一回事,jitter本質上是類比的事,因此抗雜訊的AES3還是比較好;
不過呢,再提一次,AES3或S/PDIF這種東西在接收端都會引入額外的jitter,因此接收端不該是DAC,該只用於純數位處理設備。


反過來說,用在錄音根本就沒差…ADC的輸出jitter大些也無妨,資料都正確就行。

喔,還有,由以上推論,正相與反相二組電路的layout該?
盡量靠近,如此而已,和對稱毫無任何關係好嗎?
所謂的對稱,是指訊號對稱,而不是layout對稱好嗎?

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