חיבור Balanced בשמע

עקב וויכוחי כבלים, השפעתם והתאמת הציוד למניעת השפעה או הגברת השפעתם, בחרתי להכנס לנושא ולפרט עליו מעט. חיבורי Balanced או Differential בשמע נפוצים בציוד מקצועי (PRO) וקיימים בחלק מציוד ה-HI END. החיבור הפיזי נעשה ע"י מחברי XLR ובו 3 פינים. (http://en.wikipedia.org/wiki/XLR_connector)
פין 1 הוא אדמה, ואליו מחובר הסיכוך.
פין 2 הוא הקו החם של האות
פין 3 הוא הקו תחזיר
(בחיבור Unbalanced התחזיר הוא דרך האדמה ובכבל זה הסיכוך).
ע"פ התקן בציוד PRO דרגת הדחיפה (Driver) של קו Balanced נועד לדחוף עומס מאוזן (1*) של Ω600. יחד עם אימפדנס יציאה (מתואם) של Ω50 לכל פין (סה"כ Ω100). יחד עם תאום העכבות, האות מוגבר לפני יציאתו ב-6dB (פי 2 במתח) ומונחת ב-6dB (פי 2) ע"י דרגת הכניסה ברכיב הקולט. זאת לטובת שיפור העמידות ברעש שעשוי להתלבש על הקו בדרך. יתרון נוסף של חיבור Balanced נובע מהפרדה מוחלטת של חוג זרמי האדמה מחוג האות. בעוד בחיבור Unbalanced, כל זרם התחזיר + זרמי אדמה זורמים דרך הסיכוך (אדמה).
בהשוואה לקו Unbalanced, שמוגן בדרגת היציאה בנגד טורי של Ω100, ונקלט ע"י מעגל כניסה עם נגד טורי לאדמה של KΩ47, בעוצמה רגילה (LINE), מדובר ביחס אימפדנס של 1:78, ובהתחשב בשינוי האות (X2) מדובר ביחס של 1:150 בין Unbalanced ל-Balanced. יש באפשרות הכבילה לשנות את האות הנכנס (בהינתן שהכבילה אינה רק מוליך (R) אלה מכילה גם קיבול (C), ויוצרת מסנן LPF. ע"י שילוב נתוני RC עם נגד היציאה והכניסה בחוג הזרם, בין היחידה הדוחפת (Driver) ליחידה הקולטת (Receiver) ניתן לשנות את ערכי ה-LPF.
מניין מגיע ה-RC לכבל?
כבל שעשוי תיל נחושת הוא בעל התנגדות (טורית), וזו מקבלת ביטוי ע"י אורך הכבל, שטח החתך שלו, והחומר ממנו הוא בנוי. החומר בד"כ נחושת, ובכבילת Interconnect מדובר בד"כ בכבל דק. באורכים של 1-2 מ' הנתון R זניח. בכבלים לאולפנים, במות וכו', באורך עשרות וגם יותר מ', המספר עשוי לטפס ל-Ω בודדים. הרכיב הקיבולי נובע ממבנה הכבל, בו מוליך (או 2) מוקפים בידוד והבידוד בסיכוך. לשתי המוליכים יש שטח חתך משוף, וחומר או מקדם דיאלקטרי ביניהם: זו ההגדרה של קבל. ברם, מדובר בקיבול בעל ערכים קטנים מאוד (פיקו פארדים), כל עוד לא מדובר בכבל ארוך, או כבל שנבנה במיוחד להגדיל את רכיב ה-C בתוכו. רכיב השראותי בכבל קטן עד כדי זניח, בשל המבנה שלו. לכן התכן, כמו הסקירה מתעלמים ממנו.
כדי לייצר מסנן (Filter) מכבל, על הנגד (R) והקבל (C) להיות כמה שיותר גדולים בערכם. לטובת החלק ההתנגדותי (R) יש לקחת בחשבון גם את עכבת היציאה של ה- Driverואת עכבת הכניסה של ה- Receive. לטובת החלק הקיבולי (C), גם למחבר יכולה להיות השפעה. נתון נוסף וחשוב במסנן RC נוגע בתדר. בכבל תקין ומוקפד, שבו רכיבי ה-RC מזעריים, נקודת ה--3dB בתדר, גבוהה למדי (מעל 300KHz). לכבל תקין ומוקפד, לא צריכה להיות שום השפעה על תדרים נמוכים. כאמור בהתחשב ביחס ההשפעה של כבלים, בין Unbalanced ל- Balanced, המצב ב- Balancedטוב פי 150 מאשר בקו שהוא Unbalanced, לאותו סוג כבל.
ההבדל בין כבילה משפיעה לכבילה שאינה משפיע:
בהפרדת המרכיבים, הכבל תורם את השפעתו בעיקר ע"י רכיב ה-RC, ואילו מעגלי הכניסה והיציאה תורמים את השפעתם ע"י עכבת (בעיקר התנגדות) היציאה והכניסה, שיחד עם הכבל יוצרים את חוג הזרם (המעגל החשמלי). מכאן, שכדי לייצר כבל משפיע, על יצרן הכבילה לוודא שמרכיבי ה-RC יהיו גדולים ככל שניתן. לשם כך, יש כמה דרכים להשיג את המבוקש:
מבנה: מבנה פחוס, במיוחד ע"י הגדלת שטח החפיפה של המוליכים בכבל, וגם ע"י שינוי חומר הבידוד (המקדם הדיאלקטרי) או העובי של הבידוד (המרחק הפיזי בין המוליכים), ישנו את ערכו של הרכיב הקיבולי (C).
המוליך: הקטנת ערכו ההתנגדותי (R) בקבל Interconnect די זניחה. זאת כל עוד לא מדובר בכבל ארוך. מרכיב ההתנגדות של דרגת הדחיפה והקליטה גדולים בסדרי גודל מזה של הכבל. במיוחד במערכת שמע עם חיבורים יחסית קצרים. ע"פ טבלת ה-#AWG לחוט בעובי 24# (או 0.5 ממ"ר) יש התנגדות של mΩ84.22 למטר, או Ω8.4 ל-100 מ' כבל. עבור קבל מסוג Balanced האורך כפול, וכך ההתנגדות (Ω17)! ברם עבור כבל של 1 מ' לציוד בייתי, מדובר ב-Ω0.17 בלבד, מול התנגדות יציאה של Ω100 והתנגדות כניסה של Ω600.
מחבר: החלק המהותי ביותר במחבר הוא המגע שלו. ככל שהמגע יותר טוב, כך עדיף, במיוחד לנושא ההארקה או האדמה. לטובת Shielding טוב, על נק' המגע בין המחבר לאדמה של המכשיר צריכה להיות נמוכה מאוד והיא מכונה Bonding. נקודה חשובה נוספת היא ביצירת כלוב פרדי לקטע שבין סיום הכבל לכניסה לקופסה. בכך מחברי ה-XLR ממש טובים ויוצרים מבנה מתכת מושלם סביב האות.
תקינה ואי תקינה של דרגת הכניסה והיציאה בציוד שמע.
בתחום ה-PRO הטופולוגיה של מבנה Driver Balanced או Receive Balanced מגדירים את עכבת הכניסה והיציאה, ויצרן שחורג מהם, עושה זאת על דעת עצמו. הסיבות לכך בידי היצרנים השונים שחורגים מהמקובל? בתחום השמע הביתי (Balanced ) דין הדברים כשל ה-PRO. הממשק "חייב" להגדיר לא רק את החיבור הפיזי (XLR) אלה את כל מה שמשתמע ממנו: עכבת, גודל האות, אימוץ מספרי הפינים וכו'. בתחום השמע הביתי (Unbalanced) מקובל לשים נגד של Ω100 במוצא להגנה בפני קצר, ונגד כניסה של ΩK47 לייצג התנגדות כניסה גבוהה (משיקולי השפעה על האות). גם פה, שינוי המספרים עשוי ליצור שוני בהשפעת הממשק בין ציוד אחד לאחר, שבהם נעשה שינוי בערכים. שינוי הערכים יצור במקרים מסויימים בידול, וכך גם העדפה.
החיים הטובים
בהינתן 2 כבלים בעלי אותו אורך (נניח Balanced ) ללא קשר למחירם או מי ייצר אותם, שבהם נעשה שימוש במחברים טובים, וכבל בעל תכונות RC מזעריות, לא צריכה להיות השפעה בסאונד בהחלפתם. השפעה, במיוחד השפעה ניכרת מצביעה על שוני במרכיבי ה-RC של הכבילה או בעיה במעגלי הכניסה / יציאה של הציוד אליהם חוברו.
מבחינה הגיונית (וכך מקובל בתחום ה-PRO) לא צריכה להיות השפעה בין כבל לכבל. כך ניתן להחזיק מלאי חלפים, ולבצע החלפות או שליפת כבל שרירותית מהארגז בעל אותם אורכים, מבלי לחשוש להשפעתו על התוצאה. יצור כבל כזה אינו מייקר אותו. עלות כבל כזה לאורך עד 2 מ' אינה צריכה לעבור את ה-50$.
מבחינה זו, לחשוב שכבילה שמשנה (ולפעמים הרבה...) וגם עולה הון, היא דבר רצוי תמוהה בעיני. על אף שהשינוי עשוי להיות מבורך בהנתן שתרומתו רצויה, עדין יש בעיה באי ידיעת השפעתו (במה הוא נוגע) ומדוע. מה גם שפתרון הבעיה שנוצרה משילוב הציוד, ע"י כבילה, מזכיר את האמרה על ההבדל בין חכם לפיקח...

(1*)
Analog Dialog
http://waltjung.org/PDFs/Op_Amps_in_Lin ... its_P2.pdf
RC
http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7% ... 2%D7%9C_RC
#AWG
http://en.wikipedia.org/wiki/American_wire_gauge

מאמץ גדול עשית ועל כך תודה.

שתי הערות קטנות:
1.
באודיו מקצועי כאשר משמשים בעכבת קו של 600 אום, אין שם 50 או מאה כמו שציינת.

דוגמא טובה היא AP1 (שנמצא היום אצל איציק פאר)

2.
עבור רוב חובבי אודיו המאמר טכני מדי, אפילו לי קשה להתרכז ולעקוב אחריו. אם יש טעם בהצגת חומר טכני, צריך לנסות הפשטה, קיצור, איורים ופחות מלל טכני. לעניות דעתי לפחות.

ועלה והצלח!

שלום
יהיה נחמד לבדוק את ה-2 ב-AP בבדיקת FR ולראות מי משניהם באמת יותר טוב (פחות מסנן).
משם, תוכל לפחות לדעת אם אתה מעדיף ("אתה לא מאמין איזה הבדל, לטובת הסילטק כמובן") כבל שאינו מסנן או כבל שמסנן?
מיותר לחפור באמירה שכבל לא יכול להוסיף, רק לגרוע, מעצם היותו פאסיבי.

+1

היי מיכאל
אם להתייחס לחיבור Balanced בקצרה - עיקר השימוש בציוד ה - PRO כאשר קיימים גורמים חיצוניים שמכניסים רעשים לכבל, בהתחשב באורכי הכבלים.
ב - Consumer Audio וביחוד שהיחידות נמצאות אחת על השנייה, הכבל צריך להיות לא ארוך מ - 15 ס"מ.
באורכי כבל קטנים מחצי מטר אין צורך מיחד (חוץ מהמקרי קיצון) בחיבור Balanced, אלה חיבור Unbalanced RCA המקובל במקרה הזה.
במקום להשקיע ביציאות מאוזנות, הייתי משקיע בהורדת אימפדנס היציאה ל - 0 (הכוונה לקרוב ל -0).
לגבי הדברים שכתבת - כל הכבוד על ההשקעה !!!על אף שאני קצת מסכים עם יוסי לגבי הסיבוכיות, וכמות האינפורמציה. קשה לי להאמין שיש הרבה שיקראו את זה עד הסוף ובעיון.

אכן. לפני שלוש שנים רכשתי כבל אולפני מאוזן 2 מטר מחנות סאונד מקצועית. הכבל היה דומה מאוד לזה שתיאר מתנוש - הכבל עצמו מתוצרת מוגאמי (מסוכך בתצורת סטאר קוואד) והקונקטורים של ניוטריק (איכותייים, כמו שציין המתנוש). חיברתי אותו בשימחה רבה ואכן כשהפעלתי את המערכת שמעתי סאונד ויכולתי לזהות צלילים של הקלטות מוכרות.
מאז, כאמור, עברו שלוש שנים. יש לי ארבעה כבלים מאוזנים בביתת - אחד של קרדס, שניים של מעבדות דה (dhlabs) - האחד כסף והשני נחושת+כסף. כולם עם מחברים (איכותיים, כמו שציין מתנוש) של ניוטריק. המחיר של כולם היה גבוה מזה של הכבל המקצועי אבל לא בהרבה מאוד, היות והמרכיבים נרכשו בנפרד על ידי.
בעיני, המבחן היחיד של רכיב במערכת (כמו כבל למשל) הוא מבחן התוצאה המתמשכת: לא מבחן עיוור קצרצר, לא היצרן, המחיר הגבוה או הנמוך, לא המראה, לא האורך ולא הקונפיגורציה. רק אם הכבל מספק את הסחורה (מבחינתי) לאורך זמן וללא בעיות.

הכבל המקצועי כשל במבחן הזה: הכבלים עוברים רוטציה אצלי מדי פעם, בהתאם למצב הרוח או החלפות של הרכיבים שהכבלים אמורים לגשר ביניהם. היחיד שנשאר מיותם בקופסא הוא הכבל המקצועי. הסיבה לכך שבכל פעם שאני מחבר אותו התוצאה המתקבלת גרועה באופן ברור מזו שאני מקבל עם הכבלים האחרים. זה נכון היום, כשהישום היחיד של כבל מאוזן במערכת שלי הוא בין הפרה לפאור, והיה נכון גם בעבר, כשהיה לי קדם שקיבל כבלים מאוזנים (גם מגבר הפונו וגם הדאק שברשותי הם בעלי יציאות מאוזנות). זה היה נכון גם כששיניתי (באופן זמני, רק לצורכי לימוד עצמי) את הגיין בדאק מ 4.5 וולט (הסטנדרט לחיבור מאוזן) ל 2 וולט, המתאים ליותר לחיבורי סינגל אנדד.

ד"א התוצאה הזו רק מעידה על איזושהי קונסיסטנציה - יש לי כבל סינגל אנדד שהמוליך בו הוא מוגמי והקונקטור הוא נחושת- התוצאה מזכירה מאוד את הכבל המקצועי וגם הוא מושלך ככלי אין חפץ בו בקופסת המלאי למכירת החצר הקרובה. כך שאפילו אי אפשר לטעון שמדובר בהעדפה של מה שאני בניתי..

באופן כללי, התוצאה שאני מקבל בחיבור מאוזן - שקטה ומפורטת יותר. מאפיני הצליל עצמם תלויים ברכיבי הכבל.

חמוד המתנוש הזה אה ?
חטף ממני ולא הזיז שריר חוץ מחיוך [ = "ניצח" ]
זה פילטר שקשה לעבור

שלום ותודה
להבדיל מ-Consumer Audio אני מכיר את חוסר הצורך ב-Balanced לכבלים קצרים עד 1 מ'.
15 ס"מ לא מעשי בחיבור, וגם לא מכיר חברה שמייצרת כבילה כל כך קצרה.
עשיתי שימוש בכבלי Balanced ב-SETUP של מע' שבה ההגברה הייתה קרובה לרמקולים, לקצר למינימום את הכבילה שלהם
(עכבת נמוכה ונצילות נמוכה / מגבר כוח חזק), ואילו את הקדם והמקורות מיקמנו קרוב לישיבה, לנוחות שליטה (למרות שהיה שלט),
ויכולת החלפה של CD. עבד מצוין. לימים, המיקום השתנה וכל המע' מוקמה בחזית, והחיבור עבר ל-Unbalanced.
גם שם התוצאה טובה.
ב-PRO יש אכן חשיפה ליותר רעש (RF) ולאורכי כבילה מהותיים (אולפנים, במות וכו'). בזמנו, כאשר הייתי מופקד על כתיבת ההצעה
ל-VOA בערבה, ביקרנו ברשות השידור ולמדנו את הנושא מיועץ שאח"כ הושכר. תחום ה-PRO רחוק ממה שנדמה למי שמגיע
מתחום השמע הביתי ובמיוחד ה-HI END.