Передача сигнала состоит из двух линий: для передачи сигнала (сигнальная линия) и соответствующего опорного провода. Исходя из сущности балансного соединения: общее сопротивление по отношению к земле должно быть одинаково для обеих линий. Большинство балансных входов/выходов сегодня изготавливаются с использованием интегральных электронных цепей, обычно операционных усилителей или аналогичных. Классические балансные интерфейсы реализовывались с помощью аудио трансформаторов. В настоящее время в аудио устройствах трансформаторы практически не используются. Обратим внимание, что линии передачи называются «сигнальная» и «общая» и отличаются от сигнальной земли внутри компонента.
Быстрый поиск покажет множество доступных микросхем, обеспечивающих балансные входы-выходы.
Имеется ещё одна проблема, о которой необходимо знать, если применяются электронные входы и выходы с балансным соединением (в противовес трансформаторам на одном или обоих концах). Несмотря на то, что балансный вход использует только сигнал между двумя линиями (сигнальной и опорной), важно, чтобы обе линии имели относительно небольшой потенциал по отношению к земле. Несоблюдение этого правила снижает подавление синфазной помехи. Давайте, для примера, посмотрим на ламповый дифференциальный усилитель, у которого оба его входа, подключенные к сеткам, находятся на плюс или минус 50 В (по отношению к земле – прим. перев.). В этом критическом случае лампы будут или полностью открыты или закрыты. Поэтому, важно обеспечить соединение земель между источником и приёмником сигнала*.
* - Примечание переводчика: Приведён крайне неудачный пример. Во-первых, во всех случаях включения лампы используются резисторы для замыкания паразитных токов сетки, т. о., на сигнальной земле будет ровно половина напряжения между потенциалами сигнальной и опорной линий. Во-вторых, постоянная составляющая, как правило, исключается, за счёт конденсаторов на выходе или входе в устройство. Так что говорить о постоянном потенциале вообще невозможно. В третьих, исходя из парадигмы автора, сигнальные земли соединены в любом случае (через защитное заземление) и определяют ту самую абстрактную категорию «земли», которую автор всё никак не может обнаружить в своих рассуждениях.
Аудио трансформаторы.
Трансформатор? Да, трансформатор. Трансформаторы получили нехорошую репутацию для высококачественного потребительского сектора аудио. Упоминалось, что они большие и тяжёлые, не обеспечивают приемлемых частотных характеристик, вносят большие искажения, а также достаточно дороги. Что касается размера и веса, то речь идёт о линейных трансформаторах, а не о трансформаторах, применяемых для ламповых выходных каскадов. Например, линейный трансформатор Lundahl LL1690 впаивается на печатную плату, легче и меньше чем многие плёночные и фольговые конденсаторы, которые я использую для развязки. Давайте взглянем на частотную характеристику и искажения Jensen JT‐10KB‐D: по уровню -3дБ частотная характеристика простирается от 0,5 Гц (меньше 1 Гц, друзья!) до 180 кГц, при этом общие гармонические искажения составляют меньше 0,001% на частоте 1000 Гц. Это только пара примеров. Как Lundahl, так и Jensen выпускают несколько линейных трансформаторов под любые ваши нужды. Высококачественные трансформаторы дороги, обойти этот факт не удастся. Вы получаете ровно столько, за сколько платите, предполагаю, что большинство плохих отзывов возникло из-за использования дешёвых трансформаторов. Bill Whitlock написал целую главу по аудио трансформаторам в его книге Handbook for Sound Engineers (Справочник звукоинженера), что даёт вам возможность больше узнать о них.
Хорошо, так что же мы выигрываем, применяя трансформаторы? Гальваническая изоляция и прекрасное подавление синфазной помехи — главные преимущества, однако можно также получить дополнительное усиление (по напряжению) или уменьшение сигнала, а вместе с этим — возможность уменьшить полное выходное сопротивление. Самое главное преимущество балансного входа на трансформаторах по отношению к балансному входу на активных элементах — значительное подавление синфазной помехи. Данный феномен объяснён в разделе 3.2 книги Bill Whitlock-а Understanding, Finding, & Eliminating Ground Loops in Audio & Video Systems (Объяснение, нахождение и устранение земляных петель в аудио-видео системах).
Хорошее введение в преимущества балансных цепей и трансформаторных входов/выходов представлено в книге So You Thought Your Amplifier Was Balanced? (Думаешь, твой усилитель — балансный?), написанной Andy Grove и Peter Qvortrup.
