音频信号两种连接方式的原理与区别及转换方式分析

目前广播音频设备连接系统为电压源互连系统，是指具有较低的信号源阻抗设备与较高的输入阻抗设备互相连接，通常称为跨接方式连接，此时信号源设备驱动功率较低，因而发热少，工作效率高，输出级失真小和互相连接线路拾取的噪声较低。系统设备之闻连接方式有平衡和非平衡两种。

1 平衡、非平衡信号传输的原理和区别

为了减少在信号传输中的感应噪声和它们之间的信号互串，音频设备之间采用平衡连接。平衡式信号传输的原理是把音频信号分为正相信号（热端）和反相信号（冷端）传输，两者对地阻抗相同而极性相反。平衡信号的热端和冷端在传输过程中，外界的干扰信号对它们来说是同相的，这样可以在传输电缆线的终端，利用接收音频信号设备的输入级的差分放大器来抑制和抵消传输过程中由各种电磁、电源、湿度造成的外界噪声或内部噪声干扰。

非平衡音频信号只有热端和接地，传输音频信号的幅度比平衡式传输的幅度小，此结果可以通过以下实验得出。用音频测试仪输出1 kHz正弦波信号进行自环测试，信号源传输为平衡传输时，测试得如图1所示；将XLR接头的冷端去掉，测得如图2所示。

比较两图，在非平衡传输信号时，幅度减小了一半，电平减少了6dB。在音频连接系统运行时，往往会遇到传输中音频信号减小的情况，可能就是连接头松动或接触不良引起的。

常见的音频设备平衡式方式采用3芯的XLR插头／座，大3芯TRS插头／座等；而非平衡方式采用RCA(俗称莲花插头)插头/座，大2芯TS插头／座等。XLR插头／座有三个针脚，针脚“1”是始终被用作地线的，通常将连接正相信号的针脚称为“热端”，将连接反相信号的针脚称为“冷端”，即将针脚“2”作为“热端+”，将针脚“3”作为“冷端，”；大3芯TRS插头的“TIP”为热端，“RING”为冷端，“SLEEVE”端接地。RCA插头／座只有一个针脚，始终被用作“正端+”，而周围的四瓣（或二瓣）脚则被作为“负端-”大2芯TS插头的“TIP”为热端，“SLEEVE”端接地。

如采用两芯屏蔽线，假设内芯为红、白两种颜色线，制作连接前端设备的RCA插头时，将红色芯线与RCA插头的“正端+”相连，白色芯线与屏蔽线并联起来接RCA插头的“负端一”；制作连接设备的XLR插头时，将针脚“1”“地线”与屏蔽线相连，针脚“2"‘热端+”与红色芯线相连，将针脚“3”“冷端-”与白色芯线相连。

2 平衡与非平衡信号传输的转换

平衡式音频信号转换成不平衡式音频信号或者不平衡式音频信号转换成平衡式音频信号，可以通过专门的转换电路或设备来实现，从而实现阻抗、电平的完全匹配。设备的平衡输出电路有两种方式，变压器输出或差动电路输出。

在设备连接时，会出现二芯插头和三芯插头的使用混淆情况，因为它们的外形尺寸是一致的，二芯插头可以插入三芯的插座，三芯的插头也可以插入二芯的插座。对于信号输入，将二芯插头插入三芯插座一般可以自动实现不平衡一平衡的连接，此时二芯插头将三芯插座内信号冷端与地相连；对于信号输出端，则要先明确内部电路形式，才可将二芯插头插入三芯插座。当设备平衡输出为变压器输出时，将二芯插头插入三芯的输出插座即可实现平衡一不平衡转换，此时将变压器的输出冷端接地；对于采用差动电路进行平衡输出的情况，一般不能用二芯插头三芯插座的方法来实现平衡一不平衡转换，将二芯插头插入三芯的输出插座，将造成平衡输出的冷端对地短路，对输出放大器有损害，同时输出电压也减小一半，输出电平会下降6dB。

需要进行平衡与不平衡转换时，最好使用转换器。目前常用的转换器有两种：变压器转换器和差动转换器，其线路图如图3所示。

3 常见的几种接插件接法

1)采访机的输出连接

如图4，立体声耳机输出插头的“TIP”为左声道，“RING”为右声道，“SLEEVE”端接地；因此时作为立体声输出时，信号是非平衡，与调音台连接时，将“TIP”左声道作为一个端口XLR连接头的热端，“RINC”右声道作为另一端口XLR连接头的热端，然后将两个XLR的“1”和“3”端并联接地。

2)采访机的输入连接

如图5，采访机立体声输人口需要立体声信号，而话筒输出单声道信号，所以将XLR连接头的“2”热端同时连接至小三芯的“TIP”和“RING”端作为左右立体声信号源，将“1”“3”并联连接至“SIEEVE”端接地。

3)耳机放大器的连接

因为编组输出为单声道输出，而耳机放大器立体声输入口需要立体声信号，接法如图6。

只有当变压器平衡输出时,才能直接将二芯插头插入调音台三芯的输出插座，实现平衡与不平衡转换，见图7。