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如圖所示,這是我們常見的立體聲使用的3.5mm[6.25mm]接口同理,它們的插頭被分為三段,分別對應三根導線,它們的有標準定義,所有音頻設備在使用3.5mm立體聲輸入輸出時,都按此規范連接.如圖所示,根部的一段用于連接地線,導出系統噪聲.而頂部是右聲道信號,接下來時左聲道信號.黑色部分是絕緣環.

而另一類接口,我們聲卡上常用的RCA接口,也是非平衡信號輸入輸出的接口.一般標準定義RCA接口分為紅色和白色兩根,紅色為右聲道、白色為左聲道,插頭和插座的外邊為接地,中心為信號.

非平衡輸出的接口顯然占據了大多數音頻設備的主流,至于為什么?規范就是如此被傳承的.而要使用平衡接口,對于功放或音源設備來說就需要提供平衡放大的電路.而"平衡"被更多用于領域,就是因為平衡功放電路的優勢所致.嚴格的說,談"平衡"需要的就是它的"平衡功率放大電路".

什么是平衡輸出/輸入?

非平衡的定義是相對平衡而來的.平衡沒有被推廣在民用,和功放,成本和整體標準制定都有一定關系,沒有必要糾結是為什么.而要使用平衡輸入輸出,并利用到它的優點,核心就是功放.由于它的輸出形式不同,所以接口自然要有所不同.

從接口來看,平衡輸入和輸出每個聲道需要提供正負兩根接入信號的源[接線],至于為什么要這么做?我們在下面平衡功放工作原理中談到.因此,我們常見的用于平衡輸入輸出的插頭插座,大概有三種.,6.25mm的三段[三芯]插頭;第二,XLR三芯卡農插頭;第三,XLR四芯卡農插頭.

6.25mm的三芯插頭:它相對XLR來說可以省不少的體積,所以在很多音頻接口上可以見到.甚至一些比較入門級的USB聲卡,例如E-MU 0204USB等.6.25mm插頭與3.5mm插頭其實并沒有什么不同,只是更粗一些.而將它用于應用的原因,恐怕有兩個,,看上去就;第二,尺寸大,接觸面大,插拔比3.5mm更穩固.第三,標準所致.當6.25mm的三芯插頭用作平衡信號接入時,它的根部仍然定義為連接地線,而中間是信號正極,頂部為信號負極.一個插頭只負責一個聲道.

XLR卡農插頭:相對6.25mm插頭來說,XLR插頭的插拔穩定性、可靠性顯然要更好一些.如圖所示,是四芯XLR卡農插座和三芯XLR卡農插座的示意圖.圖中下方黑色部分為卡農插頭特有的"卡子"鎖死設計.

我們常見的XLR接口,為三芯標準,它的插頭和插座沒有"公""母"定義.而插頭或插座上都會標明1,2,3的數字.按照規范,單個平衡信號輸入輸出使用一個三芯的XLR卡農插頭,1口為接地.根據不同規范,2和3為正負極.它與6.25mm 三芯平衡插頭用法類似.

四芯XLR在平衡信號連接中如何定義?作為平衡功放的輸出而言,在負載上[例如音箱,耳機]它并不需要地線構成回路,所以我們確實可以省去地線連接[如果愿意,外殼可以接地],所以就有了四芯XLR.它的方便之處在于一個接口四根連線,每聲道對應兩根,可以實現立體聲輸入輸出.1234接口的定義分別為左﹢左﹣右﹢右﹣.

其實卡農接口只是一種接口的形式,它大多被用于應用,也有五芯標準的卡農接口.

為什么要用平衡輸入輸出?

雖然非平衡接口是我們常見的接口,而平衡接口更多應用于設備,但以上眼花繚亂的介紹估計已經讓人昏頭了?可是這只是表面現象,我們為什么要用平衡接口呢?嚴格的說,平衡接口的存在就是為了對應平衡功放的輸出[三芯麥克風XLR接口作用不同],如果沒有平衡功放配合,使用平衡接口理論上并沒有實際意義.那么什么是平衡功放?

如圖所示,這是一張平衡橋式連接輸入和輸出圖.作為平衡式功放而言,無論它的輸入信號是平衡的或是非平衡的,都可以通過電路將它分為相位相差π[180°]的兩路信號.如圖所示左右兩側即相位相反的一對信號[注:如果用于立體聲放大這是一個聲道的示意圖].這兩個信號理論上完全相同,只是相位極性相反.每一組放大器都是差動雙端輸入的方式[注意,這里是輸入信號相位極性相反].

圖中R負載,可以看做是音箱或者耳機.通過功放放大后,輸出端的信號同樣是相位極性相反,而其他性質完全一致的信號.將輸出端分別連接在負載[如耳機]的正極和負極,信號極性調轉過來,但在功放電路中產生的共模噪聲的極性因此發生了變換.所以,在負載上[如耳機]兩個信號強度得以增強一倍,而噪聲因為互為反相而被抵消.

平衡式放大的輸出形式,就是BTL輸出形式.有很多人問BTL[Balanced Transformer Less]平衡橋式負載輸出和平衡輸出有什么不同?答案顯而易見.BTL是指輸出的電路工作形式,而我們習慣所說的"平衡輸出"似乎要包括了它的輸入形式、連接方式以及功放的工作方式.當然,很多時候也被片面的理解.例如,看到一個XLR接口,大家就會說這是平衡接口,而不去考慮它的功放工作方式等等.

平衡輸出的優勢顯然必須要平衡功放才可以體現.它并不在乎系統輸入信號是否平衡[當然,平衡信號輸入更],而是在功放電路輸入端強制將信號分成相位極性相反的平衡信號.這兩組信號分別使用一套電路放大,在輸出端分別連接在極性相反的負載兩段,此時有用信號極性通過兩次翻轉,形成疊加,輸出功率增大一倍.而由于功放內部的噪聲只經過輸出端一次相位翻轉,所以在負載上耦合,共模噪聲被抵消.

平衡功放的這種工作方式,也許可以算的上用"空間"換"品質".在單端非平衡功放中,我們要增加功率一般的方法就是增加功放的電壓或電流.而平衡功放的方式是將輸入端一分為二,增加一組放大電路,在輸出端耦合疊加.在供電電壓一定的情況下,平衡功放可以做到更大的輸出功率.

平衡功放和耳機改線如何使用?

平衡功放功放的工作方式和優點我們已經簡單介紹清楚了.那么,我們該如何使用呢?首先,傳統的三芯XLR卡農接口的音箱自然不少見,如果你有配套的平衡輸出音源、功放,則可以考慮.

為什么很多發燒友去改線,讓耳機具有四芯XLR接口來使用呢?

從上文介紹大家應該已經明白.如果不考慮接地,平衡輸出對應的接口每個聲道只需要2根連線,這樣3.5mm的四芯插頭正好可以滿足這個要求.原本3.5mm四芯插頭是被用于帶麥克風的立體聲插頭.它的定義頂部兩個為左﹢右﹢,而靠根部的兩個根據標準不同,一個為接地另一個為麥克風接口.而在HiFiMan的平衡接口上,它將這四芯正好定義為左﹢右﹢左﹣右﹣.所以,這樣的插頭是不能在其他3.5mm播放器上使用的,同理,沒有這樣的插頭也是不能體驗平衡功放的作用的,而且會因為接地線串到負相信號,而聲音混亂.

而在發燒友中還有一部分將耳機的原本三芯插頭改成XLR四芯插頭,是怎么做的呢?又是出于什么目的呢? 

改線對于一些耳機來說并不是容易的是,比如飛利浦SHP9000.我們知道,SHP9000、以及一些AKG耳機,它的輸出接口是一個特別的三芯插頭.這說明連接到耳機單元的線其實只有三根,如果打算讓它使用平衡接口,顯然是不行的.所以,這位網友在SHP9000的另一側打了一個洞……直接把導線連接到了單元上引出.這樣左右聲道各兩根線,實現了XLR四芯的接口配對.而森海塞爾HD650等左右聲道分別入線的耳機,改裝自然就方便不少.