El audio balanceado es un método de interconexión de equipos de audio mediante interfaces balanceadas. Este tipo de conexión es muy importante en la grabación y producción de sonido porque permite el uso de cables largos y reduce la susceptibilidad al ruido externo causado por interferencias electromagnéticas. La interfaz balanceada garantiza que el ruido inducido aparezca como voltajes de modo común en el receptor que pueden ser rechazados por un dispositivo diferencial.
Las conexiones balanceadas suelen utilizar cables de par trenzado blindados y conectores de tres conductores. Los conectores suelen ser XLR de tres pines o conectores telefónicos TRS de 1 ⁄ 4 de pulgada (6,35 mm) . Cuando se utilizan de esta manera, cada cable transporta un canal, por lo que el audio estéreo (por ejemplo) requeriría dos de ellos.
Un error muy común es creer que el audio balanceado requiere que la fuente de señal entregue formas de onda iguales de polaridad opuesta a los dos conductores de señal de la línea balanceada. Sin embargo, muchos dispositivos balanceados activan activamente solo un lado de la línea, pero lo hacen a una impedancia que es igual a la impedancia del lado no activado de la línea. Este equilibrio de impedancia permite que el receptor de línea balanceada (etapa de entrada del siguiente dispositivo) rechace las señales de modo común introducidas a los dos conductores mediante acoplamiento electromagnético.
Muchos micrófonos funcionan a niveles de voltaje bajos y algunos con alta impedancia de salida (hi-Z), lo que hace que los cables de micrófono largos sean especialmente susceptibles a la interferencia electromagnética . Las interconexiones de micrófonos son, por lo tanto, una aplicación común para una interconexión balanceada, que permite al receptor rechazar la mayor parte de este ruido inducido. Si los amplificadores de potencia de un sistema de megafonía están ubicados a cualquier distancia de la mesa de mezclas , también es normal utilizar líneas balanceadas para los caminos de señal desde el mezclador hasta estos amplificadores. Muchos otros componentes, como ecualizadores gráficos y unidades de efectos, tienen entradas y salidas balanceadas para permitir esto. En grabación y para tiradas de cable cortas en general, es necesario un compromiso entre la reducción de ruido dada por las líneas balanceadas y el costo introducido por la circuitería adicional que requieren.
Algunos dispositivos, generalmente con una salida de transformador, proporcionan una salida balanceada que es "flotante" con respecto a tierra; la impedancia a tierra de cada lado de la salida es alta. Más comúnmente, los dispositivos controlan uno o ambos lados de la interfaz balanceada con una señal referenciada a tierra. Cuando un lado no está controlado, se toman precauciones para asegurar que la impedancia a tierra sea igual a la impedancia del lado controlado.
Las conexiones de audio balanceadas utilizan una serie de técnicas para reducir el ruido.
Un cable balanceado típico contiene dos cables idénticos, que se trenzan entre sí y luego se envuelven con un tercer conductor (lámina o trenza) que actúa como blindaje . Los dos cables forman un circuito que puede transportar una señal de audio .
El término balanceado proviene del método de equilibrar la impedancia de cada cable en el circuito; la línea y todos los circuitos conectados directamente a ella (como el controlador y el receptor) deben tener impedancias idénticas con respecto a algún punto de referencia. Esto significa que gran parte de la interferencia electromagnética inducirá un voltaje de ruido igual en cada cable. Dado que el dispositivo diferencial en el extremo receptor solo responde a la diferencia de voltaje entre las dos líneas de señal, se rechaza el ruido que es idéntico en ambos cables. Este método se puede implementar con un amplificador diferencial . También se puede utilizar un transformador en lugar de una etapa de entrada activa.
Un par trenzado hace que el área de bucle entre los conductores sea lo más pequeña posible y garantiza que un campo magnético que pase por igual a través de bucles adyacentes induzca niveles iguales de ruido en ambas líneas, que se cancelan mediante el dispositivo diferencial en el receptor. Si la fuente de ruido está extremadamente cerca del cable, es posible que se induzca en una de las líneas más que en la otra y no se cancele tan bien, pero la cancelación se producirá de todos modos en la medida de la cantidad de ruido que sea igual en ambas líneas.
El blindaje independiente que se proporciona habitualmente en un cable de audio balanceado también ofrece una ventaja en el rechazo de ruido en comparación con una disposición de dos conductores no balanceados (como la que se utiliza en los equipos de música domésticos típicos), en la que el blindaje también debe actuar como cable de retorno de la señal. Por lo tanto, las corrientes de ruido inducidas en un blindaje de audio balanceado no se modularán directamente sobre la señal, mientras que en un sistema de dos conductores sí lo harán. Esto también evita problemas de bucle de tierra , al separar el blindaje/chasis de la tierra de la señal.
Las señales se transmiten a menudo a través de conexiones balanceadas utilizando el modo diferencial , lo que significa que los cables llevan señales que son iguales en magnitud pero de polaridad opuesta entre sí (por ejemplo, en un conector XLR , el pin 2 lleva la señal con polaridad normal y el pin 3 lleva una versión invertida de la misma señal). A pesar de la creencia popular, esta disposición no es necesaria para el rechazo de ruido. Siempre que las impedancias estén balanceadas, el ruido se acoplará de manera igualitaria en los dos cables (y será rechazado por un amplificador diferencial), independientemente de la señal que esté presente en ellos. [1] [2] Un método simple para controlar una línea balanceada es inyectar la señal en el cable "activo" a través de una impedancia de fuente conocida y conectar el cable "frío" a la referencia de tierra local de la señal a través de una impedancia idéntica. Debido a conceptos erróneos comunes sobre la señalización diferencial, esto a menudo se conoce como una salida cuasi balanceada o balanceada por impedancia , aunque, de hecho, está completamente balanceada y rechazará la interferencia de modo común.
Sin embargo, hay algunos beneficios menores al conducir la línea con una salida totalmente diferencial:
Los productos de audio profesionales (grabación, megafonía, etc.) suelen ofrecer entradas y salidas balanceadas, normalmente a través de conectores telefónicos XLR o TRS . Sin embargo, en la mayoría de los casos, el circuito interno está totalmente desbalanceado.
Se ha diseñado una pequeña cantidad de productos de audio con una ruta de señal completamente balanceada desde la entrada hasta la salida; el circuito mantiene su equilibrio de impedancia en todo el dispositivo. Este diseño se logra al proporcionar rutas de señal internas idénticas (en espejo) para los conductores "activos" y "fríos". En aplicaciones críticas, un diseño de circuito 100% balanceado puede ofrecer una mejor integridad de la señal al evitar las etapas amplificadoras adicionales o los transformadores necesarios para el desequilibrio del extremo frontal y el reequilibrio del extremo posterior. [3]
Los conectores XLR de tres pines y los conectores telefónicos TRS de un cuarto de pulgada (¼" o 6,35 mm) se utilizan comúnmente para interfaces de audio balanceadas. Muchos conectores están diseñados actualmente para aceptar conectores telefónicos XLR o TRS. Los equipos destinados a instalaciones a largo plazo a veces utilizan regletas de terminales o conectores Euroblock . Algunas conexiones de auriculares balanceadas también utilizan un conector TRRRS Pentaconn de 4,4 mm .
En los conectores XLR, los pines 1, 2 y 3 se utilizan normalmente para el blindaje (que se conecta idealmente al chasis) y los dos cables de señal, respectivamente. (La frase "tierra, vivo, retorno", que corresponde a "X, L, R", se ofrece a menudo como ayuda para recordar, aunque el segundo cable de señal no es un "retorno" en el caso de la señalización diferencial). En los conectores telefónicos TRS, la punta es señal/no inversora, el anillo es retorno/inversión y el manguito es tierra del chasis.
Si se conecta una señal estereofónica u otra señal binaural a un conector de este tipo, se restará un canal (normalmente el derecho) del otro (normalmente el izquierdo), lo que dejará una señal L − R (izquierda menos derecha) inescuchable en lugar de la señal L + R (izquierda más derecha) monofónica normal. Invertir la polaridad en cualquier otro punto de un sistema de audio balanceado también provocará este efecto en algún momento cuando se mezcle posteriormente con su otro canal.
Las líneas telefónicas también transmiten audio a través de circuitos balanceados, aunque esto generalmente ahora se limita al bucle local . Se llama así porque los dos cables forman un bucle balanceado a través del cual viajan ambos lados de la llamada telefónica . Como los teléfonos requieren energía de CC para funcionar y permitir una detección simple de encendido/apagado, se desarrolló un circuito adicional donde un cable de señal se alimenta desde el bus de energía de la central, generalmente de −50 voltios, y el otro se conecta a tierra, ambos a través de inductores de igual valor que tienen aproximadamente 400 ohmios de resistencia de CC, para evitar cortocircuitos en la señal de CA deseada y mantener el equilibrio de impedancia.
Las conexiones de audio digital en entornos profesionales también suelen ser balanceadas, normalmente siguiendo el estándar AES3 (AES/EBU). Para ello se utilizan conectores XLR y cable de par trenzado con una impedancia de 110 ohmios. Por el contrario, la interfaz coaxial S/PDIF que se suele ver en los equipos de consumo no es balanceada.
Los circuitos balanceados y no balanceados se pueden interconectar mediante el uso de un balun , a menudo a través de una unidad DI (también llamada "caja DI" o "caja directa").
Como último recurso, se puede conectar una línea de audio balanceada a una entrada no balanceada y viceversa, siempre que se conozca el diseño electrónico utilizado para la etapa de salida. En el caso de una salida balanceada a una entrada no balanceada, la salida negativa se puede conectar a tierra, pero en ciertos casos la salida negativa debe dejarse desconectada. [4]
Sólo el equilibrio de impedancia en modo común del controlador, la línea y el receptor desempeña un papel en el rechazo de ruido o interferencia. Esta propiedad de rechazo de ruido o interferencia es independiente de la presencia de una señal diferencial deseada.
