Signalübertragung in Audiosystemen – worauf ist zu achten?
[导读 (Einführung)] Professionelle Audiosysteme bestehen aus vielen Geräten mit unterschiedlichen Funktionen. Nachdem das Audiosystem gemäß den Nutzungsanforderungen entworfen und die Geräte ausgewählt wurden, müssen diese Einzelgeräte gemäß den Designanforderungen verbunden werden, um ein komplettes System zu bilden, das die Anforderungen erfüllt.
Professionelle Audiosysteme bestehen aus vielen Geräten mit unterschiedlichen Funktionen. Nachdem das Audiosystem gemäß den Nutzungsanforderungen entworfen und die Geräte ausgewählt wurden, müssen diese Einzelgeräte gemäß den Designanforderungen verbunden werden, um ein komplettes System zu bilden, das die Anforderungen erfüllt. Bei fest installierten Systemen werden die Geräte in Racks montiert und alle Systemkabel nach bestimmten Standards und Normen fest installiert. Bei mobilen Systemen, wie Konzerten oder Open-Air-Veranstaltungen, müssen Geräte und Kabel durch effektive temporäre Befestigungen gesichert werden, um ihre Sicherheit zu gewährleisten.
Die Verbindung und Installation von Audiosystemen umfasst viele technische Aspekte, wie den Entwurf und Bau des Beschallungsraums, die Kabelverlegung des Systems und die Stromversorgung. Hier diskutieren wir einige Probleme bei der Signalübertragung von Audiosystemen.
1. Impedanzanpassung
Der Signaleingangsport ist die Last des Signalausgangsports. In welchem Bereich muss ihre Impedanzanpassung liegen, um die Anforderungen zu erfüllen? Das hängt im Allgemeinen von den Designanforderungen des Signalausgangsgeräts ab. Um den optimalen Übertragungszustand des Audiosignals zu erreichen, muss die Eingangsimpedanz der Schnittstelle den Anforderungen der Signalquelle an ihre Last entsprechen. Andernfalls wird der Arbeitszustand der Audiogeräte beeinträchtigt, was zu Signalverzerrungen führt. Im schlimmsten Fall kann die Signalquelle beschädigt werden.
Theoretisch ist die Übertragungseffizienz am höchsten, wenn Ausgangsimpedanz und Lastimpedanz gleich sind. Wenn die Ausgangsimpedanz größer als die Lastimpedanz ist, geht der größte Teil der Signalenergie im Signalausgangskreis verloren, was die Signalübertragung offensichtlich beeinträchtigt. Daher sind Audiogeräte in der Regel so ausgelegt, dass die Eingangsimpedanz größer als die Ausgangsimpedanz ist.
Bei den meisten Verbindungen von Audiogeräten funktionieren sie einwandfrei, solange die Lastimpedanz größer als die Ausgangsimpedanz der Signalquelle ist. Die Eingangsimpedanz von Audiogeräten sollte jedoch weder zu hoch noch zu niedrig sein. Zu hoch verringert die Störfestigkeit des Kabels, zu niedrig verschlechtert den Frequenzgang.
2. Signalübertragungspegel
Der Zweck der Verbindung von Audiosystemen ist die Signalübertragung. Der optimale Zustand für die Audiosignalübertragung erfordert, dass der Ausgangspegel der Signalquelle größer oder gleich der Empfindlichkeit der Eingangsschnittstelle ist. Andernfalls verschlechtert sich das Signal-Rausch-Verhältnis. Die Verstärkung der Line-Ein-/Ausgänge professioneller Audiogeräte ist in der Regel auf 0dB festgelegt. Das bedeutet, das Gerät verstärkt oder dämpft das Ein- oder Ausgangssignal nicht, sodass der Pegel während der Übertragung konstant bleibt. Dies dient hauptsächlich dazu, eine numerische Grundlage für die Einstellung der Pegelsteuerungseinheiten zu schaffen.
Beim Verbinden von Systemen ist auf die Anpassung von Ausgangs- und Eingangspegeln zu achten. Andernfalls kann es zu Clipping-Verzerrungen oder zu unzureichender Ansteuerung kommen, was das Signal-Rausch-Verhältnis des gesamten Systems verschlechtert. Normalerweise werden Audiosystemgeräte (Mischpulte, Peripheriegeräte, Verstärker) mit Line-Pegeln verbunden. Es gibt zwei Line-Standards: einer ist +4dB (1.228V), der andere ist 0dB (0.775V). Es ist am besten, wenn die Geräte im System den gleichen Line-Pegel verwenden, das erleichtert Einstellung und Bedienung. Darüber hinaus haben einige Audioprozessoren, insbesondere Effektgeräte, um den Anforderungen von E-Instrumenten und professionellen Audiosystemen gerecht zu werden, Schnittstellenpegelumwandlungsfunktionen. Dieser Schalter befindet sich normalerweise auf der Geräterückseite und kann auf +4dB, -10dB, -20dB eingestellt werden. Bei Beschallungssystemen sollte er auf +4dB gestellt werden.
3. Verbindungsarten für schwache Signale
Die Ein-/Ausgangsklemmen professioneller Audiogeräte gibt es in unsymmetrischer, transformator-symmetrischer und differenziell-symmetrischer Ausführung. Symmetrische und symmetrische sowie unsymmetrische und unsymmetrische Ports können direkt miteinander verbunden werden; in anspruchsvolleren Anwendungen müssen symmetrische und unsymmetrische Ports über spezielle Konverter verbunden werden. Konverter gibt es im Allgemeinen in drei Arten: passiv mit Transformator, Halbspannungskonverter und aktiv mit Differenzverstärker.
In einigen weniger anspruchsvollen Situationen können unsymmetrische und symmetrische Signalklemmen direkt miteinander verbunden werden. Die Verbindungsmethode lautet: Der heiße Pol (Hot) der symmetrischen Klemme wird mit dem Signalpol der unsymmetrischen Klemme verbunden, der kalte Pol (Cold) der symmetrischen Klemme wird mit dem Massepol der unsymmetrischen Klemme verbunden, und der Massepol der symmetrischen Klemme wird mit der Abschirmung des Signalkabels verbunden.
Abgesehen von der Leistungsübertragung zwischen Verstärker und Lautsprecher sollten zur Erhöhung der Störfestigkeit des Systems und zur Sicherung des Signal-Rausch-Verhältnisses alle Signalverbindungen in professionellen Audiosystemen möglichst symmetrisch ausgeführt werden. Professionelle Audiogeräte bieten im Allgemeinen symmetrische Ein-/Ausgänge.
Bei der symmetrischen Signalübertragung wird ein dreipoliges Kabel verwendet. Ein abgeschirmtes Zweidrahtkabel wird verbunden, wobei die Abschirmung als Masseleitung dient. Die anderen beiden Adern sind mit dem heißen Pol (Referenz Plus) und dem kalten Pol (Referenz Minus) des Signals verbunden. Da die Signalströme in den beiden Signaldrähten gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind, löschen sich die am Kabel induzierten externen elektromagnetischen Störungen am Eingang gegenseitig aus.
Professionelle Audiosysteme verwenden manchmal auch Heim-Audioquellengeräte, deren Ausgang unsymmetrisch ist. Darüber hinaus haben E-Instrumente wie E-Gitarren, E-Bässe, Keyboards, Synthesizer usw. ebenfalls unsymmetrische Ausgänge. Daher ist es unvermeidlich, dass Audiosysteme teilweise unsymmetrisch verbunden werden. Dabei sind zwei Punkte besonders zu beachten: Erstens: Bei unsymmetrischer Verbindung, insbesondere bei niedrigen Pegeln, sollte die Kabellänge so kurz wie möglich sein. Bei Bedarf kann in der Nähe des unsymmetrischen Ausgangsgeräts ein Verstärker installiert werden, um den Pegel anzuheben und in einen symmetrischen Ausgang umzuwandeln, bevor das Signal über eine lange Strecke übertragen wird. Alternativ kann ein Transformator verwendet werden, um das Signal in eine symmetrische Form umzuwandeln. Da unsymmetrische Signalübertragungsgeräte im System vorhanden sind, stellt sich die Frage der Umwandlung zwischen symmetrisch/unsymmetrisch und unsymmetrisch/symmetrisch. Manchmal ist diese Umwandlung nicht schwierig, manchmal ist ein Transformator erforderlich, um das Problem gut zu lösen.
Professionelle Audiosysteme bestehen aus vielen Geräten mit unterschiedlichen Funktionen. Nachdem das Audiosystem gemäß den Nutzungsanforderungen entworfen und die Geräte ausgewählt wurden, müssen diese Einzelgeräte gemäß den Designanforderungen verbunden werden, um ein komplettes System zu bilden, das die Anforderungen erfüllt. Bei fest installierten Systemen werden die Geräte in Racks montiert und alle Systemkabel nach bestimmten Standards und Normen fest installiert. Bei mobilen Systemen, wie Konzerten oder Open-Air-Veranstaltungen, müssen Geräte und Kabel durch effektive temporäre Befestigungen gesichert werden, um ihre Sicherheit zu gewährleisten.
Die Verbindung und Installation von Audiosystemen umfasst viele technische Aspekte, wie den Entwurf und Bau des Beschallungsraums, die Kabelverlegung des Systems und die Stromversorgung. Hier diskutieren wir einige Probleme bei der Signalübertragung von Audiosystemen.
1. Impedanzanpassung
Der Signaleingangsport ist die Last des Signalausgangsports. In welchem Bereich muss ihre Impedanzanpassung liegen, um die Anforderungen zu erfüllen? Das hängt im Allgemeinen von den Designanforderungen des Signalausgangsgeräts ab. Um den optimalen Übertragungszustand des Audiosignals zu erreichen, muss die Eingangsimpedanz der Schnittstelle den Anforderungen der Signalquelle an ihre Last entsprechen. Andernfalls wird der Arbeitszustand der Audiogeräte beeinträchtigt, was zu Signalverzerrungen führt. Im schlimmsten Fall kann die Signalquelle beschädigt werden.
Theoretisch ist die Übertragungseffizienz am höchsten, wenn Ausgangsimpedanz und Lastimpedanz gleich sind. Wenn die Ausgangsimpedanz größer als die Lastimpedanz ist, geht der größte Teil der Signalenergie im Signalausgangskreis verloren, was die Signalübertragung offensichtlich beeinträchtigt. Daher sind Audiogeräte in der Regel so ausgelegt, dass die Eingangsimpedanz größer als die Ausgangsimpedanz ist.
Bei den meisten Verbindungen von Audiogeräten funktionieren sie einwandfrei, solange die Lastimpedanz größer als die Ausgangsimpedanz der Signalquelle ist. Die Eingangsimpedanz von Audiogeräten sollte jedoch weder zu hoch noch zu niedrig sein. Zu hoch verringert die Störfestigkeit des Kabels, zu niedrig verschlechtert den Frequenzgang.
2. Signalübertragungspegel
Der Zweck der Verbindung von Audiosystemen ist die Signalübertragung. Der optimale Zustand für die Audiosignalübertragung erfordert, dass der Ausgangspegel der Signalquelle größer oder gleich der Empfindlichkeit der Eingangsschnittstelle ist. Andernfalls verschlechtert sich das Signal-Rausch-Verhältnis. Die Verstärkung der Line-Ein-/Ausgänge professioneller Audiogeräte ist in der Regel auf 0dB festgelegt. Das bedeutet, das Gerät verstärkt oder dämpft das Ein- oder Ausgangssignal nicht, sodass der Pegel während der Übertragung konstant bleibt. Dies dient hauptsächlich dazu, eine numerische Grundlage für die Einstellung der Pegelsteuerungseinheiten zu schaffen.
Beim Verbinden von Systemen ist auf die Anpassung von Ausgangs- und Eingangspegeln zu achten. Andernfalls kann es zu Clipping-Verzerrungen oder zu unzureichender Ansteuerung kommen, was das Signal-Rausch-Verhältnis des gesamten Systems verschlechtert. Normalerweise werden Audiosystemgeräte (Mischpulte, Peripheriegeräte, Verstärker) mit Line-Pegeln verbunden. Es gibt zwei Line-Standards: einer ist +4dB (1.228V), der andere ist 0dB (0.775V). Es ist am besten, wenn die Geräte im System den gleichen Line-Pegel verwenden, das erleichtert Einstellung und Bedienung. Darüber hinaus haben einige Audioprozessoren, insbesondere Effektgeräte, um den Anforderungen von E-Instrumenten und professionellen Audiosystemen gerecht zu werden, Schnittstellenpegelumwandlungsfunktionen. Dieser Schalter befindet sich normalerweise auf der Geräterückseite und kann auf +4dB, -10dB, -20dB eingestellt werden. Bei Beschallungssystemen sollte er auf +4dB gestellt werden.
3. Verbindungsarten für schwache Signale
Die Ein-/Ausgangsklemmen professioneller Audiogeräte gibt es in unsymmetrischer, transformator-symmetrischer und differenziell-symmetrischer Ausführung. Symmetrische und symmetrische sowie unsymmetrische und unsymmetrische Ports können direkt miteinander verbunden werden; in anspruchsvolleren Anwendungen müssen symmetrische und unsymmetrische Ports über spezielle Konverter verbunden werden. Konverter gibt es im Allgemeinen in drei Arten: passiv mit Transformator, Halbspannungskonverter und aktiv mit Differenzverstärker.
In einigen weniger anspruchsvollen Situationen können unsymmetrische und symmetrische Signalklemmen direkt miteinander verbunden werden. Die Verbindungsmethode lautet: Der heiße Pol (Hot) der symmetrischen Klemme wird mit dem Signalpol der unsymmetrischen Klemme verbunden, der kalte Pol (Cold) der symmetrischen Klemme wird mit dem Massepol der unsymmetrischen Klemme verbunden, und der Massepol der symmetrischen Klemme wird mit der Abschirmung des Signalkabels verbunden.
Abgesehen von der Leistungsübertragung zwischen Verstärker und Lautsprecher sollten zur Erhöhung der Störfestigkeit des Systems und zur Sicherung des Signal-Rausch-Verhältnisses alle Signalverbindungen in professionellen Audiosystemen möglichst symmetrisch ausgeführt werden. Professionelle Audiogeräte bieten im Allgemeinen symmetrische Ein-/Ausgänge.
Bei der symmetrischen Signalübertragung wird ein dreipoliges Kabel verwendet. Ein abgeschirmtes Zweidrahtkabel wird verbunden, wobei die Abschirmung als Masseleitung dient. Die anderen beiden Adern sind mit dem heißen Pol (Referenz Plus) und dem kalten Pol (Referenz Minus) des Signals verbunden. Da die Signalströme in den beiden Signaldrähten gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind, löschen sich die am Kabel induzierten externen elektromagnetischen Störungen am Eingang gegenseitig aus.
Professionelle Audiosysteme verwenden manchmal auch Heim-Audioquellengeräte, deren Ausgang unsymmetrisch ist. Darüber hinaus haben E-Instrumente wie E-Gitarren, E-Bässe, Keyboards, Synthesizer usw. ebenfalls unsymmetrische Ausgänge. Daher ist es unvermeidlich, dass Audiosysteme teilweise unsymmetrisch verbunden werden. Dabei sind zwei Punkte besonders zu beachten: Erstens: Bei unsymmetrischer Verbindung, insbesondere bei niedrigen Pegeln, sollte die Kabellänge so kurz wie möglich sein. Bei Bedarf kann in der Nähe des unsymmetrischen Ausgangsgeräts ein Verstärker installiert werden, um den Pegel anzuheben und in einen symmetrischen Ausgang umzuwandeln, bevor das Signal über eine lange Strecke übertragen wird. Alternativ kann ein Transformator verwendet werden, um das Signal in eine symmetrische Form umzuwandeln. Da unsymmetrische Signalübertragungsgeräte im System vorhanden sind, stellt sich die Frage der Umwandlung zwischen symmetrisch/unsymmetrisch und unsymmetrisch/symmetrisch. Manchmal ist diese Umwandlung nicht schwierig, manchmal ist ein Transformator erforderlich, um das Problem gut zu lösen.