Conexiones de audio balanceadas vs no balanceadas

Obtener el mejor sonido de la configuración de sus auriculares puede ser un acto de equilibrio, pero ¿tiene que serlo?

Una fuente de auriculares típica ( amplificador , DAP, etc.) admite una desequilibrado conexión de auriculares Piensa en ese redondo ¼” toma de auriculares en su estéreo o la toma de 3,5 mm en su teléfono (no i). Sin embargo, cada vez es más común que los fabricantes también incluyan equilibrado conexiones de auriculares en sus dispositivos.

Si bien una vez el ámbito de gama ultra alta

o equipo profesional, las conexiones balanceadas han encontrado recientemente su camino hacia productos de consumo de menor precio. La idea, sin embargo, no es nueva. De hecho, el HeadRoom cabeza de toro auriculares balanceados amplificador fue introducido allá por 1999.

A menos que una conexión o dispositivo esté específicamente etiquetado como "salida balanceada", es seguro asumir que solo admite una conexión de auriculares no balanceada.

Para confundir las cosas, algunos amplificadores tendrán salidas etiquetadas equilibrado y de un solo extremo , en vez de equilibrado y desequilibrado . Entonces, ¿qué es single-ended y es diferente de desequilibrado? Para responder a esta pregunta, tenemos que dar un pequeño rodeo a través de la teoría de la amplificación.

¿Extremo único o diferencial? ¿Desequilibrado o Equilibrado?

Todos los amplificadores siguen una de las dos estructuras de circuito básicas relacionadas con la forma en que tratan las señales y las tierras: unipolares o diferenciales.

Una estructura básica del circuito amplificador se conoce como de un solo extremo . En un amplificador de un solo extremo, la señal siempre permanece completa y es manejada en su totalidad por los dispositivos amplificadores (tubos o transistores). En este tipo de estructuras de circuitos solemos tener dos referencias de tensión importantes: la propia señal y la tierra.

La otra estructura amplificadora básica se conoce como diferencial (o empujar tirar ). Un amplificador diferencial tiene pares de dispositivos, cada mitad de un par amplifica fases opuestas de la señal. La amplificación diferencial puede lograr una mayor potencia y una mayor eficiencia que la amplificación de un solo extremo (con las mismas partes).

Un amplificador diferencial solo se preocupa por la diferencia entre las fases, por lo que las no linealidades, la ondulación de la fuente de alimentación y la interferencia tienden a cancelarse una vez que se recombinan las fases. Las fases (positiva y negativa o fría y caliente) son las dos referencias de tensión importantes para la amplificación diferencial.

Todas las conexiones son balanceadas o no balanceadas y todos los amplificadores son unipolares o diferenciales.

Si bien los amplificadores de un solo extremo tienden a tener conexiones no balanceadas y las salidas balanceadas tienden a ser impulsadas por amplificadores diferenciales, estas no son reglas escritas en piedra. Este cuadro incluye solo un puñado de amplificadores más conocidos, pero es de esperar que ilustre las taxonomías involucradas.

Nuestra discusión sobre conexiones no balanceadas y balanceadas se refiere a conexiones cableadas analógicas en lugar de digitales. Esto significa USB, SPDIF y Bluetooth , etc. conexiones no se aplican a este artículo.

Conexiones de nivel de línea

Las conexiones no balanceadas y balanceadas son posibles entre dispositivos (por ejemplo: fuente o CAD a amplificador , incluyendo entradas y salidas) y también entre una fuente o amplificador a los auriculares (solo salida). Estas conexiones no son, de hecho, las mismas.

La conexión entre dispositivos se considera un nivel de línea conexión y está relativamente estandarizada entre los dispositivos de consumo, a diferencia de la conexión de salida a los auriculares.

Las conexiones de nivel de línea no balanceadas generalmente se implementan con conectores RCA para audio, mientras que las conexiones de nivel de línea balanceadas generalmente utilizan conectores XLR duales de 3 pines para la entrada y la salida. En ambos casos, normalmente se utiliza un conector para cada canal de audio (izquierdo y derecho).

“En estas conexiones de nivel de línea de caja a caja, una interfaz equilibrada puede proporcionar mejoras sustanciales en el rendimiento. Las interfaces de nivel de línea balanceadas rechazan el zumbido y el ruido al tiempo que proporcionan un nivel de voltaje más alto. Los niveles de señal más altos pueden mejorar la SNR (relación señal/ruido) del sistema de audio”. – Sistemas de medios de referencia

Si encuentra estas conexiones depende de la complejidad de su configuración personal y si la fuente, CAD

, y amp todos están contenidos dentro de un dispositivo integrado o están conectados a través de cabos . Ciertamente, las conexiones de nivel de línea balanceadas normalmente solo aparecen en equipos de gama alta.

A la industria le gustaría equiparar conexiones balanceadas con costosas, gama alta , y la máxima fidelidad, sin embargo, este no es necesariamente el caso. En este artículo discutiremos la tecnología detrás de las conexiones balanceadas y no balanceadas y si hace una mejora apreciable, o incluso una diferencia, en la calidad del sonido.

Fuentes o amplificadores balanceados

Como se explicó anteriormente, el término “equilibrado amplificador ” es algo así como un nombre inapropiado. Equilibrado y desequilibrado son tipos de interconexiones entre dispositivos; estos términos no se refieren a amplificador arquitecturas Por lo general, cuando ve la frase "equilibrado amplificador ” se refiere a un diferencial amplificador sin tierras compartidas y salidas balanceadas.

“Un verdadero Equilibrado amplificador

se equilibrará desde la entrada hasta la salida. amplificador operacional Los divisores se utilizan a menudo para convertir la entrada y la salida de un solo extremo a balanceada. Hay ventajas y desventajas en este método. Esto es más barato de producir, pero no es un verdadero circuito balanceado y puede que no suene tan bien como si toda la cadena hubiera sido balanceada”. – audio luna

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Una ruta de señal verdaderamente equilibrada y diferencial desde la fuente hasta la carga requiere el doble de circuitos y, por lo tanto, es más costosa de fabricar, pero puede producir una mejora audible. Esto a veces se denomina 'mono dual' para indicar que cada canal está completamente aislado del otro.

“. Se ha promovido que los circuitos internos completamente equilibrados producen un rango dinámico 3 dB mejor, aunque a un costo mayor que los diseños de un solo extremo”. – Wikipedia

Conexiones desequilibradas

En los términos más simples, transferir una señal de audio a un solo auricular conductor

requiere un par de cables para crear un bucle. Este bucle conecta el audio fuente y el carga (auricular conductor ). Para un par de auriculares, hay dos cables conectados a cada canal: dejó 'L' y derecha 'R' . Cada par de cables proporciona una referencia de voltaje; es la diferencia entre estas referencias lo que impulsa nuestros auriculares. Funciona de la misma manera para conexiones de nivel de línea entre componentes.

Las conexiones no balanceadas derivan su nombre del relativo impedancia a tierra de las dos conexiones en cada canal: caliente o positivo '+' y suelo o negativo '-' . Porque el impedancia a tierra difiere, llamamos a la conexión desequilibrada.

En una configuración de auriculares desequilibrada, las conexiones a tierra de ambos lados suelen estar unidas, por lo que es posible que los auriculares cable solo puede constar de 3 hilos: L, R y tierra compartida. Sin embargo, la mayoría de los auriculares de buena calidad tienen un cable separado desde cada terminal negativo del controlador de los auriculares a lo largo del cable. cable . Estas tierras individuales se unen en el conector de enchufe.

El tipo de conector de auriculares más común es el no balanceado y tiene tres contactos para L+, R+ y compartido -. Esto se conoce como TRS (Punta, Anillo, Manguito) conector.

Inconvenientes de las conexiones desequilibradas

Un posible efecto secundario negativo de una conexión desequilibrada (nivel de línea o auriculares) es la posibilidad de ruido , interferencia o tararear para ser introducido a la señal. Debido a que la tierra está conectada, las corrientes descarriadas de las fugas del transformador de la fuente de alimentación o capacidad puede convertirse en parte de la señal de audio.

Estas corrientes pueden introducir zumbidos audibles no deseados u otras interferencias en conexiones desequilibradas. Además, se culpa al suelo compartido entre canales desequilibrados diafonía . La diafonía es esencialmente una fuga de señal no deseada (o acoplamiento) entre canales de audio. Si bien la diafonía es una de las medidas de audio básicas, tenga en cuenta que rara vez provocaaudibleproblemas en los equipos modernos.

Estos inconvenientes hicieron que los equipos de audio profesionales requirieran un método de conexión diferente para evitar el ruido no deseado o la degradación del audio. Así nacieron las conexiones balanceadas.

Conexiones equilibradas

A equilibrado la conexion tiene dos fases de la señal por canal Cada fase tiene un valor igual impedancia en relación con el suelo, de ahí el nombre equilibrado. La ventaja de las conexiones balanceadas sobre las conexiones no balanceadas es rechazo de ruido de modo común .

Se denomina ruido de "modo común" porque la dirección de las corrientes de ruido que aparecen simultáneamente en los lados positivo y negativo es la misma; no aparece un diferencial de voltaje de ruido en los dos lados. El ruido de modo común puede generar interferencias de radiofrecuencia (RFI) en cabos

.

Debido a que cualquier interferencia se imprime por igual en el igual de las dos fases impedancia , esa interferencia de modo común se cancela. Esto puede ser especialmente útil en configuraciones profesionales que requieren una transmisión muy larga. cabos (como micrófonos) con poco ruido.

“Nuevamente, se usan dos cables, pero esta vez en lugar de uno que lleva la señal (variable) rodeado por otro que lleva la tierra (constante), ambos llevan la señal variable, excepto que uno lleva una “imagen especular” ( 180 grados fuera de fase) señal. Ambos cables son idénticos, generalmente trenzados juntos, y no hay conexión a tierra entre las unidades. El cable que lleva la señal real normalmente se denomina "+" o "no invertido", y el cable que lleva la señal de fase invertida normalmente se denomina "-" o "invertido". – Foros de música de Steve Hoffman

Una mirada matemática a la señal y el ruido

En términos matemáticos, podemos ver cómo se elimina el ruido de una conexión balanceada.

Señal: S

Ruido: norte

Conductores: C1 y C2

Desequilibrado	Equilibrado
C1 = S y C2 = 0	C1 = S/2 y C2 = -S/2

• Para una conexión no balanceada, cada señal viaja a lo largo de un conductor.
• Para una conexión balanceada, cada conductor contiene la mitad de la señal desfasada.

Cuando se agrega ruido a cada conductor, las ecuaciones anteriores se convierten en:

Desequilibrado	Equilibrado
C1 = S + N y C2 = 0	C1 = S/2 + N y C2 = -S/2 + N Relacionado:Construyendo el amplificador de auriculares Millett NuHybrid C1 - C2 = (S/2 + N) - (-S/2 + N) = 2S/2 + N - N = S

• Para una conexión no balanceada, el ruido se agrega de manera desproporcionada al conductor de señal de alta impedancia, lo que resulta en una contribución neta de ruido en la salida.
• Para una conexión balanceada, el ruido se agrega a ambas fases por igual y se cancela, dejando solo la señal.

Con conexiones no balanceadas, cualquier interferencia o ruido introducido en el cable es captado por el conductor de señal de impedancia relativamente alta y se agrega a la salida. Con conexiones balanceadas, cualquier interferencia o ruido se capta igualmente pero se cancela en la salida.

Inconvenientes de las conexiones equilibradas

A primera vista, las conexiones balanceadas parecen tener muchas ventajas sobre las no balanceadas, ¡así que claramente balanceadas deben ser la elección del audiófilo! Desafortunadamente, nada es tan fácil como parece. Aunque en ciertas aplicaciones una conexión balanceada es, de hecho, superior, no viene sin inconvenientes.

Si bien las conexiones balanceadas reducen el zumbido y la interferencia, los enfoques diferenciales habituales para impulsar las salidas balanceadas también pueden afectar la calidad del audio porque el salida de fuente impedancia se duplica efectivamente . El ruido de salida aleatorio también se duplicará porque hay dos amplificadores en lugar de uno.

"El factor de amortiguamiento se degradará por un factor de 2 porque ambos amplificadores contribuir a la fuente impedancia del equilibrado amplificador (producción impedancia se duplica). La distorsión generalmente aumentará porque cada amplificador está obligado a conducir la mitad del impedancia que sería visto por un desequilibrado amplificador .” – Sistemas de medios de referencia

Las conexiones y los circuitos diferenciales balanceados son, por su propia naturaleza, más complicados que los de un solo extremo no balanceados. Esto puede introducir aún más imperfecciones audibles. Aunque los efectos sobre el papel de los circuitos adicionales generalmente se consideran inaudibles, es posible que el sonido se degrade debido a cómo se implementa el circuito.

“…una interfaz de voltaje balanceado no tiene ningún propósito útil cuando se usan auriculares. La verdad es que una unidad de auriculares convencional de un solo extremo es técnicamente superior a una unidad balanceada”. – Sistemas de medios de referencia

La calidad de la implementación del circuito balanceado es primordial; de lo contrario, es posible que los beneficios teóricos no superen los problemas potenciales de interferencia o ruido con una conexión no balanceada.

“El audio balanceado es ideal para uso profesional con largas cabos

y entornos eléctricamente hostiles. Pero generalmente es más una responsabilidad que un activo en el equipo de audio para el hogar. En igualdad de condiciones, las etapas balanceadas generalmente tienen un ruido y una distorsión generales más altos que sus contrapartes no balanceadas. Auricular conductores no funcionan mágicamente de alguna manera mejor cuando son impulsados ​​​​por una fuente equilibrada ". – NwAvGuy

Las conexiones equilibradas son más potentes y rápidas

Un par de cosas surgen a menudo cuando se discuten los beneficios de las conexiones balanceadas. Equilibrado proporciona más potencia y una respuesta más rápida. Si bien es cierto, ¿ofrece esto alguna ventaja en el mundo real?

“…una salida balanceada puede entregar 4 veces la potencia para un voltaje de fuente de alimentación dado… La salida balanceada no ofrecería ninguna ventaja real en un alimentador de CA amplificador .” – Sistemas de medios de referencia

Si bien una gran mejora en la potencia parece una ventaja, es importante tener en cuenta que más potencia no equivale a una mejor calidad de audio. Si los auriculares pueden manejarse fácilmente con el amplificador

, una abundancia de poder no necesariamente ofrece ningún beneficio sónico.

Proponentes equilibrados como Headphone.com declarar que "la unidad balanceada ofrece un aumento notable en el rendimiento de audio debido a la duplicación del voltaje del amplificador velocidad de subida …”. La velocidad de respuesta habla de la velocidad de un amplificador . Se define como la velocidad máxima a la que un amplificador puede responder a un cambio abrupto del nivel de entrada.

Nuevamente, es importante considerar que 'suficientemente poderoso'y 'suficientemente rapido'son conceptos reales. Es muy posible diseñar componentes mucho más allá de los niveles audibles. Si algo no es audible, mejorarlo aún más no produce ninguna mejora. NwAvGuy va más allá decir ,

“... existe el mito de que una velocidad de respuesta más rápida es muy deseable y algunos sitios de bricolaje y miembros del foro arrojan números de velocidad de respuesta impresionantes. Pero un amplificador de auriculares solo necesita alrededor de 1 V/uS de velocidad de respuesta para manejar cualquier señal realista que pueda ver”.

Cables y conectores para auriculares

Es importante poder reconocer un auricular desbalanceado o balanceado cable y conector. un equilibrado cable se puede utilizar en una fuente no balanceada con el adaptador adecuado. Sin embargo, intentar utilizar un desequilibrado cable con una fuente balanceada *generalmente* no es posible, y probablemente dañará la fuente. Una excepción notable se detalla a continuación.

Auricular cabos vienen con una variedad de conectores, y puede ser difícil para los no iniciados diferenciar entre balanceado y no balanceado. Para el propósito de esta discusión, nos estamos enfocando en el final del cable que se conecta a la fuente, no a los auriculares (ya que el conector de la copa de los auriculares no determina que no estén balanceados o balanceados; todos los controladores de los auriculares están intrínsecamente balanceados).

Tipos de conectores de auriculares no balanceados

Si los auriculares cable

viene con un estándar de 3 polos TRS conector estéreo, debe estar no balanceado, sin importar si es un conector más grande de 6,35 (¼”) o más pequeño de 3,5 mm (⅛”). Una conexión de 3 polos significa que las tierras están unidas y no funcionarán con una salida balanceada típica.

No es posible convertir un auricular no balanceado cable a una conexión balanceada con un adaptador ya que no hay forma de desatar estas tierras. Sin embargo, reemplazar el enchufe con un conector balanceado es una opción.

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“Por ejemplo, si usa un adaptador cable

de una hembra ¼” o ⅛” toma de auriculares a un XLR balanceado de 4 pines y conéctelo a un amplificador balanceado, esencialmente está haciendo un cortocircuito a tierra en 2 patas del circuito, lo que hace que el amplificador sea de un solo extremo. Esto también puede dañar potencialmente su amplificador balanceado dependiendo del diseño”. – audio luna Una conexión Pentaconn de 4,4 mm es un caso especial, ya que, a diferencia de una conexión balanceada XLR de 2,5 mm o de 4 pines, contiene 5 conductores en lugar de 4. El conductor adicional es la conexión a tierra común, lo que permite convertir una salida balanceada de 4,4 mm en un conector de un solo extremo.

• Pentaconn L- (primer anillo desde la punta) y R- (tercer anillo desde la punta) no deben conectarse.
• Tierra Pentaconn (manguito) a tierra SE TRS (manguito).
• Pentaconn L+ (punta) a SE TRS L+ (punta).
• Pentaconn R+ (segundo anillo desde la punta) a SE TRS R+ (anillo).

Por el contrario, un auricular balanceado cable se puede convertir fácilmente para su uso con una salida no balanceada. Esto simplemente requiere un adaptador compatible que una las dos líneas negativas y tenga un conector que se ajuste a la fuente.

Es bastante común encontrar 3.5mm TRRS

conectores en auriculares no balanceados cabos . Estos cabos normalmente contienen un cable de micrófono. El cuarto polo no se usa para una conexión balanceada sino como un canal para el micrófono o, a veces, como una conexión de video para dispositivos Apple.Los auriculares balanceados y los auriculares no balanceados son lo mismo, solo se diferencian en el conector al final del cable . Para convertir auriculares no balanceados en balanceados, simplemente vuelva a cable con un enchufe de conector diferente.

Tipos de conectores de auriculares balanceados

Tradicionalmente de 4 pines XLR Se han utilizado conectores para la conexión entre auriculares balanceados cabos y un auricular amplificador . Si bien son apropiados en situaciones de audio profesional donde se aprecia el tamaño más grande y la construcción resistente, los XLR son conectores de auriculares domésticos pesados ​​​​y torpes. Para dispositivos portátiles, son francamente ridículos.

Algunos fabricantes adoptan el enfoque "más es mejor" y en realidad usan conexiones XLR duales de 3 pines entre un auricular balanceado y el amplificador

. Uno para cada canal izquierdo y derecho (lo mismo que se hace con las interconexiones balanceadas a nivel de línea).

2,5 mm TRRS Las conexiones se están convirtiendo rápidamente en la norma para el uso de auriculares balanceados portátiles. El tamaño más pequeño no solo es ideal para dispositivos pequeños, sino que también prohíbe la inserción accidental de un enchufe de 3,5 mm de un solo extremo y proporciona los 4 polos discretos necesarios para un funcionamiento equilibrado.

Si bien no es un auricular cable

, se debe tener en cuenta que se puede presentar un posible problema de zumbido al conectar una fuente portátil a un dispositivo no portátil con una conexión a tierra verdadera. Por ejemplo, una batería CAD o DAP conectado a un auricular doméstico amplificador . Si bien no es un problema con las conexiones no balanceadas, usar una conexión balanceada de 4 polos (como la de 2,5 mm TRRS ) puede producir ruido no deseado debido a las diferencias entre las referencias de tierra.

“Hay una nueva conexión que esperamos sea adoptada por más fabricantes. Se llama 4,4 mm. TRRS . Este enchufe tiene 5 contactos para una conexión balanceada y el quinto contacto elimina el problema de conexión a tierra. Sony está impulsando esta conexión y algunas empresas están comenzando a adoptarla, como Sennheiser. Lo hemos adoptado en nuestro audio. cabos y lo implementaremos en futuros diseños de amplificadores de auriculares”. – audio luna

Como habrás adivinado, la falta de estandarización es sin duda un factor con los conectores balanceados, lo que genera una gran cantidad de adaptadores y mucha confusión. Hay siete tipos diferentes de conexiones balanceadas para auriculares y una adicional específica para electrostático auriculares:

• XLR de 4 pines (auriculares comunes no portátiles) amplificador
  estándar)
• XLR doble de 3 pines (estándar)
• Mini XLR de 4 pines
• TRRS
  3,5 mm (utilizado en una conexión de copa balanceada en Oppo PM-3, Hifiman HM-901 y Geek Out v2)
• TRRS 2,5 mm (utilizado por Astell y Kern, Onkyo, HiFiMan y Little Bear)
• Kobicon miniatura Auto-IRIS de 4 pines (relativamente raro pero encontrado en Ray Samuels RSA y amplificadores de auriculares balanceados Centrance)
• Pentaconn de 4,4 mm y 5 polos (utilizado por Sony)
• Conector de 5 polos para auriculares electrostáticos

Ejemplos de conexión balanceada de Blog de audio de bricolaje :

Conclusión

Como hemos visto, no existe una respuesta simple y clara para saber si una conexión equilibrada o desequilibrada es superior a la otra. Si una conexión balanceada proporciona una ventaja depende de los circuitos dentro de un dispositivo y de lo que proporciona la mejor ruta de señal con la menor degradación. De esta forma, la fuente, más que los auriculares, es el componente crítico.

En verdad, un amplificador de un solo extremo bien diseñado con conexiones no balanceadas es capaz de ofrecer un rendimiento de audio realmente excelente. Ciertamente, puede ser superior a un diseño equilibrado mal implementado. La inversa también es cierta.

Por lo general, lo único que diferencia a los auriculares como no balanceados o balanceados es el enchufe del conector en el cable

. Dado que muchos auriculares tienen enchufes reemplazables por el usuario cabos , hay un montón de opciones disponibles por ahí.

Incluso si el cable se fija a la copa de los auriculares, el cable El conector a menudo se puede reemplazar con un conector balanceado, y se puede usar un adaptador simple en ese punto para cambiar entre fuentes balanceadas y de un solo extremo. Esto es exactamente lo que hice con mis propios auriculares Beyerdynamic T1.

Balanced tiene ventajas claras en aplicaciones de audio profesional y entornos ruidosos, pero para nosotros, entusiastas de los auriculares, realmente se reducirá al componente (o componentes) individuales en la cadena de audio. Hay igualmente muchos casos en los que las soluciones desequilibradas simples implementadas correctamente (en lugar de equilibradas) serán las claras ganadoras.

Es demasiado fácil dejarse llevar por un caso de'upgradeitis', donde perseguir cada ajuste y mejora potencial promocionada es la norma. El hecho de que lea la afirmación de un fabricante o escuche de un gurú de audiófilos en línea que el balanceado es 'siempre superior' no lo convierte en un hecho en todos (o quizás incluso en la mayoría) de los casos.

Si su fuente tiene la opción de salidas no balanceadas y balanceadas, nada mejor que probarlas usted mismo. Escuchar. Ve con lo que te suene mejor. Esa es la respuesta 'correcta' a qué conexión es superior.

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