El audio balanceado es un método para interconectar 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 al mismo tiempo 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 conectores telefónicos XLR de tres pines o TRS de 1 ⁄ 4 de pulgada (6,35 mm) . Cuando se usa de esta manera, cada cable transporta un canal, por lo que el audio estéreo (por ejemplo) requeriría dos de ellos.
Un error común es pensar 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 controlan activamente sólo un lado de la línea, pero lo hacen con una impedancia 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 señales de modo común introducidas en 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 largos de micrófono sean especialmente susceptibles a las interferencias electromagnéticas . Por lo tanto, las interconexiones de micrófonos son 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 una megafonía están situados a cualquier distancia de la mesa de mezclas , también es normal utilizar líneas balanceadas para los caminos de la señal desde la mesa de mezclas hasta estos amplificadores. Muchos otros componentes, como los ecualizadores gráficos y las unidades de efectos, tienen entradas y salidas balanceadas para permitirlo. En grabación y en cables cortos en general, es necesario llegar a un equilibrio entre la reducción de ruido que ofrecen las líneas balanceadas y el coste que suponen los circuitos adicionales que requieren.
Algunos dispositivos, generalmente con salida de transformador, proporcionan una salida balanceada que es "flotante" con respecto a tierra; la impedancia a tierra desde 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 activado, se tiene cuidado de asegurar que la impedancia a tierra sea igual a la impedancia del lado activado.
Las conexiones de audio balanceadas utilizan varias técnicas para reducir el ruido.
Un cable balanceado típico contiene dos alambres idénticos, que se tuercen 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 equilibrado proviene del método de equilibrar la impedancia de cada cable del 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 sólo responde a la diferencia de voltaje entre las dos líneas de señal, se rechaza el ruido 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 del 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 es cancelado por el dispositivo diferencial del receptor. Si la fuente de ruido está extremadamente cerca del cable, entonces es posible que se induzca en una de las líneas más que en la otra, y no se cancelará también, pero la cancelación aún ocurrirá en la medida de la cantidad de ruido. ruido igual en ambas líneas.
El blindaje separado que comúnmente se proporciona en un cable de audio balanceado también brinda una ventaja de rechazo de ruido sobre una disposición desequilibrada de dos conductores (como la que se usa en los equipos estéreo domésticos típicos ), donde el blindaje también debe actuar como cable de retorno de señal. Por lo tanto, cualquier corriente de ruido inducida en un blindaje de audio balanceado no se modulará directamente en la señal, mientras que en un sistema de dos conductores sí lo será. Esto también evita problemas de bucle de tierra , al separar el blindaje/chasis de la señal de tierra.
Las señales a menudo se transmiten a través de conexiones balanceadas usando el modo diferencial , lo que significa que los cables transportan señales que son iguales en magnitud pero de polaridad opuesta entre sí (por ejemplo, en un conector XLR , el pin 2 transporta 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 rechazar el ruido. Mientras las impedancias estén equilibradas, el ruido se acoplará por igual en los dos cables (y será rechazado por un amplificador diferencial), independientemente de la señal presente en ellos. [1] [2] Un método simple para conducir una línea balanceada es inyectar la señal en el cable "caliente" 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 denomina salida cuasi balanceada o balanceada por impedancia , aunque, de hecho, está completamente balanceada y rechazará la interferencia de modo común.
Sin embargo, existen algunos beneficios menores al conducir la línea con una salida totalmente diferencial:
Los productos de audio profesionales (grabación, megafonía, etc.) generalmente proporcionan entradas y salidas balanceadas, generalmente a través de conectores telefónicos XLR o TRS . Sin embargo, en la mayoría de los casos, el circuito interno está completamente desequilibrado.
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 proporcionando rutas de señal internas idénticas (reflejadas) tanto para los conductores "calientes" como para los "fríos". En aplicaciones críticas, un diseño de circuito 100% balanceado puede ofrecer una mejor integridad de la señal al evitar las etapas de amplificación o transformadores adicionales necesarios para el desequilibrio frontal y el reequilibrio final. [3]
Los conectores XLR de tres clavijas y los conectores telefónicos TRS de un cuarto de pulgada (¼" o 6,35 mm) se usan comúnmente para interfaces de audio balanceadas. Actualmente, muchos conectores están diseñados para aceptar enchufes telefónicos XLR o TRS. A veces, los equipos destinados a instalaciones a largo plazo usan Regletas de terminales o conectores Euroblock . Algunas conexiones de auriculares balanceadas también utilizan un conector TRRRS Pentaconn de 4,4 mm .
Con los conectores XLR, los pines 1, 2 y 3 se suelen utilizar para el blindaje (idealmente conectado al chasis) y los dos cables de señal, respectivamente. (La frase "tierra, vivo, retorno", correspondiente a "X, L, R", a menudo se ofrece como ayuda para la memoria, aunque el segundo cable de señal no es un "retorno" en el caso de señalización diferencial) En el teléfono TRS enchufes, la punta es de señal/no inversora, el anillo es de retorno/inversor y el manguito es tierra del chasis.
Si se conecta una señal estereofónica u otra señal binaural a dicho conector, un canal (generalmente el derecho) se restará del otro (generalmente el izquierdo), dejando una señal L − R (izquierda menos derecha) no escuchable en lugar de la L monofónica normal. + R (izquierda más derecha). Invertir la polaridad en cualquier otro punto de un sistema de audio balanceado también producirá este efecto en algún momento cuando luego se mezcle con su otro canal.
Las líneas telefónicas también transmiten audio a través de circuitos balanceados, aunque ahora esto generalmente se limita al bucle local . Se llama así porque los dos cables forman un bucle equilibrado a través del cual viajan ambos lados de la llamada telefónica . Como los teléfonos requieren alimentación de CC para funcionar y permitir una detección sencilla de colgado/descolgado, se desarrolló un circuito adicional en el que un cable de señal se alimenta desde el bus de alimentación de la central, normalmente −50 voltios, y el otro se conecta a tierra, ambos a través de inductores de igual valor que tienen Aproximadamente 400 ohmios de resistencia 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, siguiendo normalmente el estándar AES3 (AES/EBU). Utiliza conectores XLR y cable de par trenzado con impedancia de 110 ohmios. Por el contrario, la interfaz coaxial S/PDIF que se ve comúnmente en equipos de consumo no está 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 alimentar 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 salida balanceada a entrada no balanceada, la salida negativa se puede conectar a tierra, pero en ciertos casos la salida negativa se debe dejar desconectada. [4]
Sólo el equilibrio de impedancia de modo común del controlador, la línea y el receptor desempeña un papel en el rechazo del ruido o la interferencia.
Esta propiedad de rechazo de ruido o interferencia es independiente de la presencia de una señal diferencial deseada.
