نقل الإشارة في نظام الصوت، ما هي المشاكل التي تحتاج إلى الانتباه لها
[مقدمة] أنظمة الصوت الاحترافية تتكون من العديد من الأجهزة ذات الوظائف المختلفة. بعد تصميم نظام الصوت وفقًا لمتطلبات الاستخدام، واختيار الأجهزة المستخدمة، يجب توصيل هذه الأجهزة المنفصلة وفقًا لمتطلبات التصميم، لتشكيل نظام صوت كامل يمكنه تحقيق متطلبات التصميم. بالنسبة للأنظمة المثبتة بشكل دائم، يجب تركيب الأجهزة في خزانات، وتثبيت جميع كابلات النظام وفقًا لمعايير ومواصفات معينة. بالنسبة للأنظمة المتنقلة، مثل الحفلات الموسيقية، العروض في الهواء الطلق، إلخ، يجب اتخاذ إجراءات تثبيت مؤقتة فعالة للأجهزة والكابلات، لضمان سلامتها.
توصيل وتركيب نظام الصوت يتعلق بالعديد من مشاكل الهندسة، بما في ذلك تصميم وبناء غرفة التحكم الصوتي، مشروع أنابيب وكابلات نظام الصوت، تغذية النظام، إلخ. هنا نناقش بعض المشاكل التي يجب الانتباه لها عند نقل إشارة نظام الصوت.
1- مطابقة المعاوقة
منفذ إدخال الإشارة هو أيضًا حمل لمنفذ إخراج الإشارة، نطاق مطابقة المعاوقة بينهما الذي يحقق المتطلبات، يعتمد عادةً على متطلبات تصميم جهاز مصدر الإشارة لحمله. وإلا، سيؤثر على حالة عمل جهاز الصوت، ويسبب تشويه إشارة الخرج. في الحالات الشديدة، قد يؤدي إلى تلف جهاز مصدر الصوت.
نظريًا، عندما تكون معاوقة الخرج مساوية لمعاوقة الحمل، تكون كفاءة نقل الإشارة أعلى. إذا كانت معاوقة الخرج أكبر من معاوقة الحمل، فستفقد معظم طاقة الإشارة في دائرة إخراج الإشارة، وهذا واضح أنه غير مفيد لنقل الإشارة. لذلك، عادةً ما يتم تصميم أجهزة الصوت بحيث تكون معاوقة الدخل أكبر من معاوقة الخرج.
عند توصيل أجهزة الصوت العامة، طالما أن معاوقة الحمل أكبر من معاوقة منفذ إخراج الإشارة، يمكنها العمل بشكل طبيعي. لكن معاوقة دخل جهاز الصوت لا يمكن تصميمها عالية جدًا أو منخفضة جدًا، إذا كانت عالية جدًا ستقلل من مقاومة كابل التغذية للتداخل، وإذا كانت منخفضة جدًا ستسبب تدهور مؤشر استجابة التردد.
2- مستوى نقل الإشارة
أفضل حالة لنقل إشارة الصوت تتطلب أن تكون قيمة مستوى خرج مصدر الإشارة أكبر من أو تساوي حساسية واجهة الدخل، وإلا، ستتدهور نسبة الإشارة إلى الضوضاء. دوائر دخل وخرج الخط في أجهزة الصوت الاحترافية عادةً ما يكون كسبها مضبوطًا على 0dB، أي أن الجهاز لا يضخم ولا يضعف إشارة الدخل أو الخرج، بحيث يحافظ على قيمته أثناء النقل، وذلك أساسًا لضمان قيمة عددية لضبط وحدة التحكم بالمستوى.
عند توصيل النظام، يجب الانتباه لمطابقة مستويات الدخل والخرج. وإلا، قد يسبب تشويه القطع، أو عدم كفاية إثارة الإشارة، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء للنظام بأكمله. عادةً ما يتم توصيل أجهزة الصوت (وحدة الخلط، الأجهزة الطرفية، المضخم) بمستوى خط. بشكل عام، هناك معيارين للخط، الأول +4dB (1.228V)، والثاني 0dB (0.775V). من الأفضل توحيد مستوى الخط للأجهزة المستخدمة في النظام، مما يجعل الضبط والاستخدام أكثر ملاءمة. بالإضافة إلى ذلك، بعض أجهزة معالجة الصوت، خاصة معالج التأثيرات، لاستيعاب الآلات الموسيقية الكهربائية وأنظمة الصوت الاحترافية، لديها وظيفة تحويل مستوى الواجهة، مفتاح التحويل هذا عادةً ما يكون في الجزء الخلفي للجهاز، يمكن تقسيمه إلى +4dB، -10dB، -20dB، عند استخدام نظام التعزيز يجب ضبطه على +4dB.
3- طريقة توصيل الإشارة الضعيفة
منافذ دخل وإخراج أجهزة الصوت الاحترافية لها طرق متعددة: غير متوازنة (Unbalanced)، متوازنة بمحول (Transformer Balanced)، متوازنة تفاضلية (Differential Balanced). منافذ متوازنة مع متوازنة، وغير متوازنة مع غير متوازنة، يمكن توصيل الإشارة مباشرة؛ في المناسبات عالية المتطلبات، بين منافذ متوازنة وغير متوازنة، يجب التوصيل عبر محول مخصص. المحولات عادةً ما تكون من ثلاثة أنواع: محول غير نشط، محول نصف جهد، محول تفاضلي مكبر نشط.
في بعض الحالات غير عالية المتطلبات، يمكن توصيل منافذ غير متوازنة ومنافذ متوازنة مباشرة، طريقة التوصيل: الطرف الساخن (Hot) للمنفذ المتوازن متصل بطرف إشارة المنفذ غير المتوازن، الطرف البارد (Cold) للمنفذ المتوازن متصل بطرف أرضي المنفذ غير المتوازن، بينما الطرف الأرضي (Ground) للمنفذ المتوازن متصل بالطبقة العازلة لكابل الإشارة.
باستثناء نقل الطاقة بين المضخم ومكبر الصوت، لزيادة مقاومة النظام للتداخل، وضمان نسبة الإشارة إلى الضوضاء، يجب نقل إشارة نظام الصوت الاحترافي بطريقة متوازنة قدر الإمكان. أجهزة الصوت الاحترافية توفر عادةً وظائف دخل وخرج متوازنة.
طريقة نقل الإشارة المتوازنة تستخدم نظامًا ثلاثي الأسلاك. التوصيل بكابل ثنائي القلب مع عازل، الطبقة العازلة كسلك أرضي، السلكين الآخرين متصلان بالطرف الساخن للإشارة (المرجع الموجب) والطرف البارد (المرجع السالب). لأن تيار الإشارة المتدفق في سلكي الإشارة متساوي في الحجم ومعاكس في الاتجاه، التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي المستحث على خط النقل سيطرح عند الدخل.
توصيل وتركيب نظام الصوت يتعلق بالعديد من مشاكل الهندسة، بما في ذلك تصميم وبناء غرفة التحكم الصوتي، مشروع أنابيب وكابلات نظام الصوت، تغذية النظام، إلخ. هنا نناقش بعض المشاكل التي يجب الانتباه لها عند نقل إشارة نظام الصوت.
1- مطابقة المعاوقة
منفذ إدخال الإشارة هو أيضًا حمل لمنفذ إخراج الإشارة، نطاق مطابقة المعاوقة بينهما الذي يحقق المتطلبات، يعتمد عادةً على متطلبات تصميم جهاز مصدر الإشارة لحمله. وإلا، سيؤثر على حالة عمل جهاز الصوت، ويسبب تشويه إشارة الخرج. في الحالات الشديدة، قد يؤدي إلى تلف جهاز مصدر الصوت.
نظريًا، عندما تكون معاوقة الخرج مساوية لمعاوقة الحمل، تكون كفاءة نقل الإشارة أعلى. إذا كانت معاوقة الخرج أكبر من معاوقة الحمل، فستفقد معظم طاقة الإشارة في دائرة إخراج الإشارة، وهذا واضح أنه غير مفيد لنقل الإشارة. لذلك، عادةً ما يتم تصميم أجهزة الصوت بحيث تكون معاوقة الدخل أكبر من معاوقة الخرج.
عند توصيل أجهزة الصوت العامة، طالما أن معاوقة الحمل أكبر من معاوقة منفذ إخراج الإشارة، يمكنها العمل بشكل طبيعي. لكن معاوقة دخل جهاز الصوت لا يمكن تصميمها عالية جدًا أو منخفضة جدًا، إذا كانت عالية جدًا ستقلل من مقاومة كابل التغذية للتداخل، وإذا كانت منخفضة جدًا ستسبب تدهور مؤشر استجابة التردد.
2- مستوى نقل الإشارة
أفضل حالة لنقل إشارة الصوت تتطلب أن تكون قيمة مستوى خرج مصدر الإشارة أكبر من أو تساوي حساسية واجهة الدخل، وإلا، ستتدهور نسبة الإشارة إلى الضوضاء. دوائر دخل وخرج الخط في أجهزة الصوت الاحترافية عادةً ما يكون كسبها مضبوطًا على 0dB، أي أن الجهاز لا يضخم ولا يضعف إشارة الدخل أو الخرج، بحيث يحافظ على قيمته أثناء النقل، وذلك أساسًا لضمان قيمة عددية لضبط وحدة التحكم بالمستوى.
عند توصيل النظام، يجب الانتباه لمطابقة مستويات الدخل والخرج. وإلا، قد يسبب تشويه القطع، أو عدم كفاية إثارة الإشارة، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء للنظام بأكمله. عادةً ما يتم توصيل أجهزة الصوت (وحدة الخلط، الأجهزة الطرفية، المضخم) بمستوى خط. بشكل عام، هناك معيارين للخط، الأول +4dB (1.228V)، والثاني 0dB (0.775V). من الأفضل توحيد مستوى الخط للأجهزة المستخدمة في النظام، مما يجعل الضبط والاستخدام أكثر ملاءمة. بالإضافة إلى ذلك، بعض أجهزة معالجة الصوت، خاصة معالج التأثيرات، لاستيعاب الآلات الموسيقية الكهربائية وأنظمة الصوت الاحترافية، لديها وظيفة تحويل مستوى الواجهة، مفتاح التحويل هذا عادةً ما يكون في الجزء الخلفي للجهاز، يمكن تقسيمه إلى +4dB، -10dB، -20dB، عند استخدام نظام التعزيز يجب ضبطه على +4dB.
3- طريقة توصيل الإشارة الضعيفة
منافذ دخل وإخراج أجهزة الصوت الاحترافية لها طرق متعددة: غير متوازنة (Unbalanced)، متوازنة بمحول (Transformer Balanced)، متوازنة تفاضلية (Differential Balanced). منافذ متوازنة مع متوازنة، وغير متوازنة مع غير متوازنة، يمكن توصيل الإشارة مباشرة؛ في المناسبات عالية المتطلبات، بين منافذ متوازنة وغير متوازنة، يجب التوصيل عبر محول مخصص. المحولات عادةً ما تكون من ثلاثة أنواع: محول غير نشط، محول نصف جهد، محول تفاضلي مكبر نشط.
في بعض الحالات غير عالية المتطلبات، يمكن توصيل منافذ غير متوازنة ومنافذ متوازنة مباشرة، طريقة التوصيل: الطرف الساخن (Hot) للمنفذ المتوازن متصل بطرف إشارة المنفذ غير المتوازن، الطرف البارد (Cold) للمنفذ المتوازن متصل بطرف أرضي المنفذ غير المتوازن، بينما الطرف الأرضي (Ground) للمنفذ المتوازن متصل بالطبقة العازلة لكابل الإشارة.
باستثناء نقل الطاقة بين المضخم ومكبر الصوت، لزيادة مقاومة النظام للتداخل، وضمان نسبة الإشارة إلى الضوضاء، يجب نقل إشارة نظام الصوت الاحترافي بطريقة متوازنة قدر الإمكان. أجهزة الصوت الاحترافية توفر عادةً وظائف دخل وخرج متوازنة.
طريقة نقل الإشارة المتوازنة تستخدم نظامًا ثلاثي الأسلاك. التوصيل بكابل ثنائي القلب مع عازل، الطبقة العازلة كسلك أرضي، السلكين الآخرين متصلان بالطرف الساخن للإشارة (المرجع الموجب) والطرف البارد (المرجع السالب). لأن تيار الإشارة المتدفق في سلكي الإشارة متساوي في الحجم ومعاكس في الاتجاه، التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي المستحث على خط النقل سيطرح عند الدخل.