Transmisión de señales en sistemas de audio, ¿a qué problemas se debe prestar atención?
[Guía] Los sistemas de audio profesional están compuestos por muchos equipos con diferentes funciones. Después de diseñar el sistema de audio según los requisitos de uso y seleccionar los equipos a utilizar, estos dispositivos separados deben conectarse según el diseño para formar un sistema completo que pueda cumplir con los requisitos del diseño. Para sistemas de instalación fija, los equipos se instalan en racks y todas las conexiones del sistema deben fijarse siguiendo ciertos estándares y especificaciones. Para sistemas móviles, como conciertos o actuaciones al aire libre con montaje temporal, se deben tomar medidas temporales efectivas para fijar los equipos y cables, garantizando su seguridad.
La conexión e instalación del sistema de audio involucra muchos problemas de ingeniería, incluido el diseño y construcción de la sala de control de audio, la ingeniería de tuberías y cables del sistema de audio, la alimentación del sistema, etc. Aquí discutiremos algunos problemas a los que se debe prestar atención en la transmisión de señales del sistema de audio.
1. Adaptación de impedancia
El puerto de entrada de señal es la carga del puerto de salida de señal. ¿En qué rango debe estar su adaptación de impedancia para cumplir con los requisitos? Generalmente, depende de los requisitos de diseño del dispositivo de salida de señal. Para lograr el mejor estado de transmisión de la señal de audio eléctrica, la impedancia de entrada de la interfaz de señal debe satisfacer los requisitos de adaptación de impedancia de carga de la interfaz de salida de la fuente de señal. De lo contrario, afectará el estado de funcionamiento del equipo de audio, causando distorsión en su señal de salida. En casos graves, incluso podría dañar el equipo fuente de sonido.
Teóricamente, cuando la impedancia de salida es igual a su impedancia de carga, la eficiencia de transmisión de la señal es la más alta. Si la impedancia de salida es mayor que la impedancia de carga, la mayor parte de la energía de la señal se perderá en el circuito de salida de la señal, lo que obviamente no es propicio para la transmisión de la señal.
Por lo tanto, la conexión general de equipos de audio puede funcionar normalmente siempre que la impedancia de carga sea mayor que la impedancia de salida de la señal. Pero la impedancia de entrada del equipo de audio no debe diseñarse demasiado alta o demasiado baja; demasiado alta reducirá la resistencia a interferencias de su cable de alimentación, demasiado baja causará un deterioro en su índice de respuesta de frecuencia.
2. Nivel de transmisión de la señal
El propósito de conectar el sistema de audio es transmitir señales. El mejor estado de transmisión de la señal de audio requiere que el valor de nivel de salida de la fuente de señal sea mayor o igual que la sensibilidad de la interfaz de entrada; de lo contrario, se deteriorará el índice de relación señal/ruido. Las ganancias de los circuitos de entrada y salida de línea en los equipos de audio profesional generalmente se fijan en 0dB, es decir, el equipo no amplifica ni atenúa la señal de entrada o salida, manteniendo su valor de nivel sin cambios durante la transmisión, principalmente para garantizar que el ajuste de la unidad de control de nivel tenga un valor numérico.
En la conexión del sistema, se debe prestar atención a la coincidencia de los niveles de entrada y salida. De lo contrario, puede causar distorsión por recorte o excitación insuficiente de la señal, lo que resulta en una disminución de la relación señal/ruido de todo el sistema. Generalmente, la conexión entre equipos de audio (consola de mezcla, equipos periféricos, amplificador de potencia) transmite señales a nivel de línea. Generalmente hay dos estándares de línea, uno es +4dB (1.228V), el otro es 0dB (0.775V). Es mejor unificar el nivel de línea de los equipos utilizados en el sistema, lo que facilitará el ajuste y uso. Además, algunos equipos de procesamiento de sonido, especialmente los procesadores de efectos, para adaptarse tanto a instrumentos electroacústicos como a sistemas de audio profesional, tienen función de conversión de nivel de interfaz. Este interruptor generalmente está en la parte posterior del equipo y se puede configurar en +4 dB, -10 dB, -20dB. Al usar sistemas de refuerzo de sonido, se debe ajustar a +4dB.
3. Forma de conexión de señal débil
Los terminales de entrada y salida de los equipos de audio profesional tienen varias formas: no balanceados, balanceados por transformador, balanceados diferenciales, etc. Los puertos balanceados con balanceados, no balanceados con no balanceados, pueden conectarse directamente; en ocasiones con requisitos más altos, entre puertos balanceados y no balanceados, se debe pasar por un convertidor especial para conectarse entre sí. Generalmente hay tres tipos de convertidores: convertidor de transformador sin fuente, convertidor de medio voltaje y convertidor diferencial de amplificador con fuente.
En algunas situaciones con requisitos no muy altos, los terminales de señal no balanceados y balanceados aún pueden conectarse directamente. El método de conexión es: el terminal caliente (hot) del lado balanceado se conecta al terminal de señal del lado no balanceado, el terminal frío (cold) del lado balanceado se conecta al terminal de tierra del lado no balanceado, y el terminal de tierra del lado balanceado se conecta a la capa de blindaje del cable de alimentación de señal.
Excepto la transmisión de potencia entre el amplificador y los altavoces, para mejorar la capacidad antiinterferente del sistema y garantizar la relación señal/ruido, la conexión de señal en el sistema de audio profesional debe utilizar tanto como sea posible el método balanceado. Los equipos de audio profesional generalmente también proporcionan funciones de entrada y salida balanceadas.
El método de transmisión de señal balanceado utiliza un sistema de tres hilos. Se conecta con cable blindado de dos núcleos, la capa de blindaje se usa como cable de tierra, los otros dos núcleos se conectan respectivamente al terminal caliente (hot, referencia positiva) y al terminal frío (cold, referencia negativa). Dado que las corrientes de señal que fluyen en los dos núcleos de señal son del mismo tamaño pero en direcciones opuestas, la interferencia electromagnética externa inducida en la línea de transmisión se cancelará por resta en la entrada.
Los sistemas de audio profesional a veces también utilizan algunos equipos fuente de sonido domésticos, su salida es no balanceada. Además, instrumentos electroacústicos como guitarras eléctricas, bajos eléctricos, teclados eléctricos, sintetizadores, etc., también utilizan salida no balanceada. Por lo tanto, la conexión del sistema de audio inevitablemente utilizará algunas conexiones no balanceadas. Aquí se debe prestar especial atención a dos puntos: primero, al usar el método no balanceado, especialmente al transmitir niveles bajos, se debe acortar lo más posible la longitud del cable de conexión. Si es necesario, se puede instalar un amplificador cerca del equipo de salida no balanceado para aumentar el nivel y convertirlo en salida balanceada antes de la transmisión de larga distancia, o usar un transformador para convertir la señal en modo balanceado antes de la transmisión de larga distancia. Dado que existen equipos de transmisión de señal no balanceados en el sistema, se plantea el problema de conversión balanceado/no balanceado, no balanceado/balanceado. A veces esta conversión no es difícil, pero a veces es necesario recurrir a un transformador para resolverlo mejor.
La conexión e instalación del sistema de audio involucra muchos problemas de ingeniería, incluido el diseño y construcción de la sala de control de audio, la ingeniería de tuberías y cables del sistema de audio, la alimentación del sistema, etc. Aquí discutiremos algunos problemas a los que se debe prestar atención en la transmisión de señales del sistema de audio.
1. Adaptación de impedancia
El puerto de entrada de señal es la carga del puerto de salida de señal. ¿En qué rango debe estar su adaptación de impedancia para cumplir con los requisitos? Generalmente, depende de los requisitos de diseño del dispositivo de salida de señal. Para lograr el mejor estado de transmisión de la señal de audio eléctrica, la impedancia de entrada de la interfaz de señal debe satisfacer los requisitos de adaptación de impedancia de carga de la interfaz de salida de la fuente de señal. De lo contrario, afectará el estado de funcionamiento del equipo de audio, causando distorsión en su señal de salida. En casos graves, incluso podría dañar el equipo fuente de sonido.
Teóricamente, cuando la impedancia de salida es igual a su impedancia de carga, la eficiencia de transmisión de la señal es la más alta. Si la impedancia de salida es mayor que la impedancia de carga, la mayor parte de la energía de la señal se perderá en el circuito de salida de la señal, lo que obviamente no es propicio para la transmisión de la señal.
Por lo tanto, la conexión general de equipos de audio puede funcionar normalmente siempre que la impedancia de carga sea mayor que la impedancia de salida de la señal. Pero la impedancia de entrada del equipo de audio no debe diseñarse demasiado alta o demasiado baja; demasiado alta reducirá la resistencia a interferencias de su cable de alimentación, demasiado baja causará un deterioro en su índice de respuesta de frecuencia.
2. Nivel de transmisión de la señal
El propósito de conectar el sistema de audio es transmitir señales. El mejor estado de transmisión de la señal de audio requiere que el valor de nivel de salida de la fuente de señal sea mayor o igual que la sensibilidad de la interfaz de entrada; de lo contrario, se deteriorará el índice de relación señal/ruido. Las ganancias de los circuitos de entrada y salida de línea en los equipos de audio profesional generalmente se fijan en 0dB, es decir, el equipo no amplifica ni atenúa la señal de entrada o salida, manteniendo su valor de nivel sin cambios durante la transmisión, principalmente para garantizar que el ajuste de la unidad de control de nivel tenga un valor numérico.
En la conexión del sistema, se debe prestar atención a la coincidencia de los niveles de entrada y salida. De lo contrario, puede causar distorsión por recorte o excitación insuficiente de la señal, lo que resulta en una disminución de la relación señal/ruido de todo el sistema. Generalmente, la conexión entre equipos de audio (consola de mezcla, equipos periféricos, amplificador de potencia) transmite señales a nivel de línea. Generalmente hay dos estándares de línea, uno es +4dB (1.228V), el otro es 0dB (0.775V). Es mejor unificar el nivel de línea de los equipos utilizados en el sistema, lo que facilitará el ajuste y uso. Además, algunos equipos de procesamiento de sonido, especialmente los procesadores de efectos, para adaptarse tanto a instrumentos electroacústicos como a sistemas de audio profesional, tienen función de conversión de nivel de interfaz. Este interruptor generalmente está en la parte posterior del equipo y se puede configurar en +4 dB, -10 dB, -20dB. Al usar sistemas de refuerzo de sonido, se debe ajustar a +4dB.
3. Forma de conexión de señal débil
Los terminales de entrada y salida de los equipos de audio profesional tienen varias formas: no balanceados, balanceados por transformador, balanceados diferenciales, etc. Los puertos balanceados con balanceados, no balanceados con no balanceados, pueden conectarse directamente; en ocasiones con requisitos más altos, entre puertos balanceados y no balanceados, se debe pasar por un convertidor especial para conectarse entre sí. Generalmente hay tres tipos de convertidores: convertidor de transformador sin fuente, convertidor de medio voltaje y convertidor diferencial de amplificador con fuente.
En algunas situaciones con requisitos no muy altos, los terminales de señal no balanceados y balanceados aún pueden conectarse directamente. El método de conexión es: el terminal caliente (hot) del lado balanceado se conecta al terminal de señal del lado no balanceado, el terminal frío (cold) del lado balanceado se conecta al terminal de tierra del lado no balanceado, y el terminal de tierra del lado balanceado se conecta a la capa de blindaje del cable de alimentación de señal.
Excepto la transmisión de potencia entre el amplificador y los altavoces, para mejorar la capacidad antiinterferente del sistema y garantizar la relación señal/ruido, la conexión de señal en el sistema de audio profesional debe utilizar tanto como sea posible el método balanceado. Los equipos de audio profesional generalmente también proporcionan funciones de entrada y salida balanceadas.
El método de transmisión de señal balanceado utiliza un sistema de tres hilos. Se conecta con cable blindado de dos núcleos, la capa de blindaje se usa como cable de tierra, los otros dos núcleos se conectan respectivamente al terminal caliente (hot, referencia positiva) y al terminal frío (cold, referencia negativa). Dado que las corrientes de señal que fluyen en los dos núcleos de señal son del mismo tamaño pero en direcciones opuestas, la interferencia electromagnética externa inducida en la línea de transmisión se cancelará por resta en la entrada.
Los sistemas de audio profesional a veces también utilizan algunos equipos fuente de sonido domésticos, su salida es no balanceada. Además, instrumentos electroacústicos como guitarras eléctricas, bajos eléctricos, teclados eléctricos, sintetizadores, etc., también utilizan salida no balanceada. Por lo tanto, la conexión del sistema de audio inevitablemente utilizará algunas conexiones no balanceadas. Aquí se debe prestar especial atención a dos puntos: primero, al usar el método no balanceado, especialmente al transmitir niveles bajos, se debe acortar lo más posible la longitud del cable de conexión. Si es necesario, se puede instalar un amplificador cerca del equipo de salida no balanceado para aumentar el nivel y convertirlo en salida balanceada antes de la transmisión de larga distancia, o usar un transformador para convertir la señal en modo balanceado antes de la transmisión de larga distancia. Dado que existen equipos de transmisión de señal no balanceados en el sistema, se plantea el problema de conversión balanceado/no balanceado, no balanceado/balanceado. A veces esta conversión no es difícil, pero a veces es necesario recurrir a un transformador para resolverlo mejor.