Планирую однажды построить полностью балансный тракт, в котором от источника до динамиков будут взаимно поглощаться все помехи (в том числе характер самой аппаратуры, чтобы получить на выходе такой звук, каким он вышел из источника). Для этого мне нужен балансный источник звука. Собираюсь собрать устройство, которое превращает любой обычный небалансный источник в балансный. Оно будет представлять из себя металлическую коробочку, со входом AUX и 2 балансными выходами XLR, а также разъёмом для зарядки.
Казалось бы, зачем изобретать? На рынке полно ЦАПов уровня 15-20 тысяч с балансными выходами, или даже профессиональных звуковых карт. Я уже пробовал несколько ЦАПов, и разочаровался в них! Сейчас у меня нет балансного источника, однако есть небалансный неттоп, на котором я настраивал звук в linux много лет, и который хотел бы использовать в гипотетическом балансном тракте! Он теперь звучит гораздо лучше, чем любые ЦАПы, которые я покупал.
А ещё - это очень дёшево и достаточно просто для понимания! Ну и конечно, слушать по балансу можно не только ЦАП, а вообще любое устройтво! Представьте, как круто - подключить по балансу винил или ленту! Готов поспорить, настоящие аудиофилы уже захотели попробовать)))
Принцип работы устройства
В балансном источнике не один сигнал, а два. Кратко, один сигнал прямой (горячий), а другой зеркально перевёрнутый по фазе (холодный). Подробно зачем это нужно и как работает написал в своей статье. Таким образом, устройство из одного сигнала получает 2 зеркально отражённых.
Что необходимо для сборки устройства?
Для реализации идеи понадобится всего лишь пара двухканальных (или 4 одноканальных) одинаковых операционных усилителя и powerbank для их питания!
Решил сам не выбирать то, в чём не разбираюсь, а просто взять за основу популярные операционные усилители OPA 1612, которые устанавливают китайские бренды в свои ЦАПы. Плюс, что они ещё и двухканальные, поэтому понадобится всего 2 штуки.
Зачем здесь нужны операционники?
Очень просто. Давайте рассмотрим распиновку OPA 1612, что там есть:
Как видим, здесь 2 канала A (слева) и B (справа). В каждом канале операционного усилителя 2 входа: +IN (не инвертированный - обычный) и -IN (инвертированный, т.е. перевёрнутый) и 1 выход OUT. Нас как раз интересует -IN, который и будет зеркально переворачивать сигнал. Если на него направить обычный сигнал, то на выходе OUT он станет инвертированным, что нам и нужно! Это будет "холодный" балансный сигнал на выходе устройства.
А второй канал нужен только для того, чтобы звук по тональности и уровню громкости не отличался от "холодного"- то есть нужно просто пропустить сигнал через +IN, и на выходе получить "горячий" балансный сигнал.
Пошаговая схема соединения деталей внутри устройства
Питание
С питанием операционников всё просто, однако нужно подумать о правильной разводке земли (готового решения у меня нет, но думаю, нужно соединить корпус с землёй в том месте, где она распараллеливается, и от этой же точки брать все земли для аудио входов и выходов - как вы думаете?):
Но я не уверен, что повербанк можно использовать для питания операционных усилителей. Могут ли мне подсказать специалисты (в комментариях пожалуйста). В datasheet есть сведения о питании:
Я так понял, что этим операционникам можно скормить любое напряжение от 4.5 до 36В. Или я не прав? Но хватит ли мощности повербанка, если взять с USB стандарта 3.0. Выбрал именно этот источник питания как самый простой, пока не увидел смысла возиться со стабилизаторами напряжения и сетевыми блоками питания. Плюс повербанк добавит автономности, и его наверное можно будет использовать даже с наушниками в дороге!
Подключение входа
Показывать далее буду на примере одно (левого) канала, иначе будет столько много линий с пересечениями, что трудно разобраться. Сигнал от входа распараллеливается. Не забываем, что в одном канале (пины слева) мы просто пропускаем звук через операционник (соблюдая распиновку), но во втором канале операционника (пины справа) мы инвертируем сигнал (распиновку надо "перепутать").
Обратите внимание, как идёт земля от входа! Она не идёт напрямую от входа на операционники, а сначала на точку, о которой шла речь в абзаце про питание. Уже от этой "нулевой" точки, земля поступает на операционники. Одновременно с этим, сигнальный кабель (желтый) нужно использовать не одножильный, а экранированный (не стал рисовать), и для каждого канала операционника тянуть свой собственный, а не перекидывать перемычку, иначе получится сдвиг фазы (мне кажется так, или я не прав?). Экран должен быть соединён с землёй на входе только с одной стороны, чтобы защищал от помех.
Подключение выходов
Земли для выходов тоже берём от общей нулевой точки, для каждого канала своим проводом! Балансные сигналы горячий и холодный берём от выходов OUT операционника. Наверное, их тоже не помешает экранировать, используя кабель в оплётке, соединённой с землёй (как вы думаете?). Но всё же они балансные, и помехи в теории должны взаимно уничтожиться, а ещё от внешних помех будет защищать корпус. Ещё землю на выходе нужно посадить на корпус напрямую, без конденсаторов, чтобы корпус работал как экран!
Дополнительно
В дополнение, можно сделать не просто преобразователь, но ещё и предусилитель, добавив в схему потенциометр. Понадобится один квадро или 2 стерео, однако можно сэкономить и регулировать сигнал до входа в операционники, одним стерео-потенциометром, но я думаю, это не по-аудиофильски (а вы как считаете?)
Также можно предусмотреть в корпусе смотровое окошечко, чтобы через него было видно уровень заряда на штатном индикаторе от повербанка!
Разумеется, у меня пока не хватает знаний и средств, нужно проводить опыты, а ещё необходимы деньги. Если вы бы хотели меня проспонсировать, то можете сделать это здесь. Сами усилители стоят очень дёшево, а вот всё остальное... Мне нужны балансные кабели, что-то решать с корпусом (покупать готовый или где-то заказывать), повербанк... Если вы хотели бы мне помочь - я был бы счастлив!
Дополнение от 09.04.2025: разобрался ещё больше, схему нужно переделывать (к операционникам нужно добавить пару резисторов - переделаю, когда будут деньги на реализацию), а питание нужно двухполярное, так как это необходимо, чтобы перевернуть сигнал, поэтому повербанком не отделаться. Нужен полноценный линейный блок питания.
Посмотрел, доставка деталей дорогая (по цене товара), корпус отдельно стоит около 1000 без неё, трансформатор тоже. Считаю, самый правильный вариант - это найти с рук небольшой усилитель от мультимедийных колонок в металлическом корпусе (за 1000) - там сразу и блок питания, и разъёмы есть. Просто вытащить лишнее и установить внутри операционники (можно даже без платы, а приклеить их внутри и припаять провода). Обойдётся всего 1500-2000.
Дополнение от 15.04.2025: идея получила развитие, вообще без колхоза и пайки, но нужна помощь программистов: читать здесь
Ставьте лайки и читайте другие статьи на канале! В частности, статью про полностью балансный тракт, которая является логическим продолжением. Впереди ещё много интересного о звуке!