音响系统连接技巧（如何正确连接平衡与非平衡）

音响系统互连

RaneNote 110，写于1985年；最近修订11/15

发布者:Rane技术人员

中文翻译/注释黄英哲

原文连结:https://www.ranecommercial.com/kb_article.php?article=2107

本文當中提及的圖像與文字著作權利屬於原作者所有

导读: 我们焊1-3脚短路的平衡卡农对非平衡6.35 真的是对的吗? 会不会短路了设备输出甚至导致不正常的震荡? 可是又有些设备却没事? 输入电平也没少过? 这都是由于平衡输出样式的多样 如何正确连接平衡与非平衡 本文给你全新的观点 当中也提到aes48的正确接法 卡农一脚要接机壳地而不是信号地!! 为甚么? 非常值得一读

ü 接地回路的原因和预防

ü 界面平衡和不平衡

ü 正确的引脚连接和接线

ü 机箱接地与信号接地

ü 接地悬浮开关

介绍

该说明最初写于1985年，至今仍是我们最有用的参考文献之一。

它之所以一直流行，是因为人们连接音频设备而又不希望遭受各种怪异的声音，HUM嗡嗡声，BUZZ嗡嗡声，whistles口哨声等的困扰，这总是持续不断的困扰，更不用说付出极高的经济，生理和心理代价了。

随着技术的进步，电子设备及其接线” wiring“不可避免地需要不断改进。自1985年以来，音频行业已经有了许多进步，但是不幸的是，接线并不是其中之一。

但是，最终，音频工程协会（AES）发布了用于专业音频设备互连的标准文件。它是AES48，标题为“AES48-2005：互连的AES标准-接地和EMC规范-包含有源电路的音频设备中连接器的屏蔽。”

Rane的对于音频行业的政策是适应而不是发出命令。

(原文:Rane'spolicy is to accommodate rather than dictate.)

但是，本文档会包含有关外部接线更改的建议，不担保因为接线所产生附带或间接损害的责任。

理想情况下，这仅应由经过培训的技术人员来实施。

依照安全规定要求，工厂提供的所有原始接地装置应完好无损，以便安全运行。

（换句话说，不要修改电缆，或者尝试自己的接地方式，除非您真正了解必须连接的输出和输入类型。）

原文: Rane's policy is to accommodate rather than dictate. However, thisdocument contains suggestions for external wiring changes that should ideallyonly be implemented by trained technical personnel. Safety regulations requirethat all original grounding means provided from the factory be left intact forsafe operation. No guarantee of responsibility for incidental or consequentialdamages can be provided. (In other words, don't modify cables, or try yourown version of grounding unlessyou really understand exactly what type of output and input you have toconnect.)

接地环路GroundLoops

几乎所有的噪声情况都可以直接追溯到 ground loops接地环路, grounding接地或 lack thereof.接地缺少。

重要的是要理解引起接地噪声的机制，以便有效地消除它。

音响系统的每个组件都在内部产生自己的地面。此地通常称为音频信号接地 signal ground.。

连接设备和电缆互连可以通过电缆中的导体将两个设备的信号接地绑在一起。

但是当两个单元的接地也都在另一个地方绑在一起时，就会发生接地环路：通过电源线中的第三根电线，通过机架导轨将设备金属机箱外壳锁在一起…等等。这些情况会形成一个电路，电流可能流过该电路从一个单元的地面到第二个单元，再回到第一个单元形成一个闭合“回路”。

产生嗡嗡声的不仅仅是有电流的存在，而是电流真实的流过设备的音频信号接地才会产生的嗡嗡声。

接地环路图片来自于网络公开图片

实际上，即使没有接地环路，也总是有一点噪声电流流过每条互连电缆

（即，不可能完全消除这些电流）。

全平衡式的互连，在抑制接地环路和其他噪声电流方面非常出色。

平衡式连接的发展是为了不受这些噪声电流的影响，这些噪声电流永远无法完全消除。

总是接地环路电流大到足以影响音频信号,并让人感到不悦的状况,才会受到注意。

不幸的是，许多平衡音频设备制造商对内部接地系统存在设计不当，

从而造成了平衡设备无法对于电缆电流噪声免疫。就是平衡互连有时名声不佳的原因之一。

平衡互连的坏名声的第二个原因是:

总有一些人会认为将不平衡设备连接到“较好的”平衡设备应该会有所改善。

对不起! 平衡式与不平衡连接不相容。

不平衡系统（家庭音频）的物理特性就是小，电缆短，也包含这些接地环路噪声电流。然而，不平衡系统中的电流永远不会变大，但也不至于影响音频质量到一种令人讨厌的地步。

(原文:However, the currents inunbalanced systems never get large enough to affect the audio to the pointwhere it is a nuisance.)

然而，把平衡和不平衡设备混合是完全不同的情况，因为平衡和不平衡互连确实不兼容。本注释的其余部分将体现所有这些互连状况的几个物理连接建议方式。

在一个系统当中,两个或多个单元的各自独立接地( independent grounds)会产生电动势或电压差距,将会推动这些噪声电流通过电路。该电路的阻抗很低，即使电压很低，电流也很高，(U=IR,R极低 I极大)

这要归功于Ohm奥姆先生，没有他的帮助，我们将不会发现这些问题。

测量钢制机箱或机架导轨的阻抗需要非常高精度的奥姆表。我们说的是mΩ毫欧。因此，尝试评估这些东西不一定会对您有帮助。我们只是想警告你。

(翻译小编解说:请注意”两个或多个单元的各自独立接地”其实无须独立接地,接地环路电流会因为线缆距离,墙内未成束电源线对于接地线的感应差别而产生)

绝对最佳的正确方法TheAbsolute Best Right Way To Do It

AES48指定的方法是使用平衡线，

并将电缆屏蔽层接在电缆两端的金属机架上

（进入机器的正确方式）。

图1a。正确的方法。

图1b。建议的做法。

左边是过往错误的做法右边是重新定义的

(翻译小编解说: 综合 1A 1B两张图来看比较容易理解:

平衡线需要三个独立的导体，其中两个是信号（ 和-）和一个屏蔽（请参见图1a）。屏蔽层可防止恶劣环境下敏感的音频线受到干扰。只有通过平衡线路互连可以”担保guarantee”无嗡嗡声的效果（是的，保证）。务必使用双绞线。机箱两端的屏蔽层也对于 RFI（射频干扰）和其他噪声（霓虹灯，调光器）提供了最佳保护。

Neil Muncy是电声顾问，并且是有大量系统设计成功经验的资深人士，主持了AES标准委员会（SC-05-05）的研究工作。他孜孜不倦地环游世界，举办研讨会并分享有关如何成功连接专业音频设备的信息2。

他淡淡的说:”您无法从外面几个不同的制造商那里购买专业音频设备，购买标准的现成的电缆组件，回到家里将它们全部接起来，使它工作时没有嗡嗡声和噪音”，即插即用这是荒谬的!!

遗憾的是，尽管”无噪音连接技术和规则” 已经有60多年的历史，并且有文献记载，但从来几乎没有这样没有干扰的情况发生（有关完整信息，请参见参考数据）。

It all boils down to using balanced lines,

only balanced lines,

and nothing but balanced lines.

这一切可以归结为使用平衡线，

就仅使用平衡线，无须质疑。

这就是为什么它们被开发出来!并且，将屏蔽层连在机箱上，在屏蔽层进入机箱的位置，以及电缆的两端（稍后将详细介绍“两端”）。

由于标准XLR电缆的屏蔽层的两端分别绑在引脚1上（线缆上的外壳并没有绑在一起，也不需要绑），这意味着:

使用XLR型 3针连接器的设备

必须将引脚1连接到机箱上

（通常称为机箱接地chassis ground）

-这并不是我们最常见与认知的音频信号接地。

“Not using signal ground isthe most radical departure from common pro-audio practice.”

“不使用信号接地是最根本的背离了常见的专业音讯实践。”

(这句话却好似否定了AES48连接到机壳地的标准要求),并不是说对它的有效性有任何争论。

没有!!这是正确的方法!那么为什么音讯设备不能这样连接呢？

嗯，有些是这样做的，自从1993年以来，更多的的产品也遵循了。从那时起，RANE开始生产一些平衡输入和输出的产品，并将引脚1连接到机箱。那为什么每个人都不这样做呢？

因为生活是杂乱无章的，有些事情很难改变，而且在使用中总会有一些设备是在正确的接地实践生效之前制造的。

不平衡的设备则是另一个问题：它无处不在，易于获得且价格便宜。

消费类设备上的所有那些RCA和1/4“ TS（非平衡6.35）连接器；

调音台上的效果环路effect-loops和插入断点；信号处理盒；准-专业数字和仿真磁带录音机；计算器声卡；调音台等…等等

本说明的其余部分提供了有关如何成功解决连接不平衡设备的提示。

当不平衡的设备与完全平衡的设备被“盲目”连接时，

会发出嗡嗡声和不良操作，需要采取额外措施来纠正这种情况。

The Next Best Right WayTo Do It

下一个最好且正确的方法

连接平衡和不平衡的最快，最安静，最简单的方法是:

将所有不平衡连接用变压器隔离(transformer isolate all unbalancedconnections)。参见图2。

图2.变压器隔离

注意 TS 端的地不能连到壳体 XLR 1脚插座要连到壳体

CASELUGMAY CONNECT TO CHASSIS(NOT REQUIRED)

连接器壳体可以连接到机箱（不是必要）

屏蔽外壳应该选用铁材(电场屏蔽/磁波引导)

许多制造商提供了多种工具来完成此任务，包括Rane（请参阅BB22，BB44和LT22）。请咨询您的音频经销商，以获取可用的选项。

这些转换器的使用目的是允许使用标准平衡式电缆。

使用这些变压器隔离箱，您无需修改电缆组件。

实际上，任何两个音频设备都可以成功连接，而不会产生不必要的嗡嗡声和噪音。

创建必要隔离的另一种方法是使用DIRECT BOX DI盒。最初因为将其用于将电吉他,以便将高阻抗，高电平输出”直接”转换为适应调音台的低阻抗，低电平输入而得名(相对于透过音箱 话筒拾音)，它允许乐手“直接”插入调音台。现在，该术语通常被用于描述将不平衡线转换为平衡线的任何盒子。

最后的正确方法TheLast Best Right Way To Do It

如果不能选择隔离变压器，则不得使用特殊的电缆组件。

The key here is to prevent the shield currents from flowing into a unitwhose grounding scheme creates ground loops (hum) in the audio path (i.e., mostaudio equipment).

这里的关键是在音频路径（即大多数音频设备）中防止屏蔽电流流入设备单元进而对其接地产生接地回路（hum）的方案。

从理论上讲，连接屏蔽的两端是连接设备的最佳方法，尽管这是假定互连的设备内部都正确接地。但由于大多数设备的内部接地不正确，因此通常不需要同时连接屏蔽两端，因为这样做通常会产生噪声互连。

(翻译小编解说:这边解释了真实原因,但是大多数人倒因为果!文中提及了:

1.特殊的电缆脚位是最后手段

2. 设备正确做好接地,并连接屏蔽的两端到机壳地是最佳方法)

应对这些嘈杂的HUM嗡嗡声和BUZZ声噪音问题,一种常见解决方案是断开屏蔽的一端，

但是在断开一端的情况下也无法购买现成的电缆。即使最佳端的断开连接端点是接收端。

如果屏蔽层的一端断开，则嘈杂的嗡嗡声电流将停止流动，嗡嗡声因此消失，但仅限于HUM低频。

仅有将屏蔽端点连接到机壳接地端点，才可以最大程度地减少ＲＦ高频（射频无线电）干扰的可能性，因为它可以防止屏蔽变成下一个输入的天线。

(翻译小编解说:这边点出了为何是接收端开路,因为如果是源头端开路,屏蔽层就是一个天线)

因此许多公司的产品会通过一个小电容（0.1或0.01微法陶瓷圆盘）来创建射频路径以减少这种潜在的射频干扰，该电容从屏蔽的跳空端(lifted end)被连接到机箱。（这称为“混合屏蔽终端”"hybrid shield termination"）这是将发送端绑定到机箱，接收端则用电容耦合。其中*Neutrik ®EMC-XLR 就是一个例子

许多现代安装人员仍遵循这一“单端接地” “one-end-only rule”法则并取得了一致的成功，

这一事实表明这样的解决方案和其他可以解决射频问题的方案需求是存在的，但是因为越来越多地使用数字和无线技术，这将大大增加了未来出现射频问题的可能性。

*Neutrik ®是 Neutrik公司的注册商标

如果您曾经将嗡嗡声问题隔离在特定的设备上，

那么很有可能的是，即使设备档当中指出了机箱已正确接地，但这是一个内部接地可能不正确的可疑单元。

在这里，如图3所示的特殊电缆测试线将能确实派上了用场。这个测试线使您可以:

ü 在输入端之前:将屏蔽层连接到机箱接地，

ü 或连接到插针1，

ü 或提起屏蔽层的一端。

当您隔离的单元具有多个输入和输出时，任务将变得更加困难。在可疑设备上如果具有多根电缆的，你应该尝试对每个连接进行各种配置，

(翻译小编解说:记得拔除那些已经插着的连接器它们可能已经建立了一些错误连接)

这将找出设备的真实接地状态,并能确定稍后是否需要在多个点上使用特殊的电缆组件,

(翻译小编解说:并且表明正确有效的接脚)

图3.平衡的音频测试电缆(用在对输入端做接地测试)

(翻译小编解说:这个方式可能存在安全隐患,如果某些设备保护接地失效在触碰测试线与夹子时两手间可能存在较大电压)

文中提及测试	实际测试方式	无噪音表示
连接到插针1	夹1	1.插座已经与机壳以最短路径短接(很好) 2.设备没有做接地
屏蔽层连接到机箱接地	夹碰机壳	插座与机壳没有做好接地
提起屏蔽层的一端	夹跳空	两端间存在压差与接地环路

*这是一个很傻也很有用的作法,您无需再从卡农公头焊接一条接地线出来测试

因为某些设备的母座外壳甚至是没有接点的

您只需要直接将测试夹碰触机壳裸露的导电点即可

有关特定互连需求的建议电缆组件，请参见图4。

先在左侧直行找到合适的输出配置，然后在顶部横列将其与正确的输入配置匹配。

然后参考以下接线图。

CROSS-COUPLED OUTPUT ONLY: CONNECT PIN1 TO PIN3AT THIS END AND SET GROUND LIFT SWITCH TO GROUNDED(IF PRESENT)仅在交叉耦合输出状态下实施：针脚1-3在这端短路连接，并将接地悬空开关设置为接地（如果存在）

CROSS-COUPLED OUTPUT ONLY: CONNECT RING TO SELEEVE AT THIS END AND SETGROUND LIFT SWITCH TO GROUNDED(IF PRESENT)仅在交叉耦合输出状态下实施：将环/地在这端短路连接，并将接地悬空开关设置为接地（如果存在）

CROSS-COUPLED OUTPUT ONLY: CONNECT BLACK TO SHIELD AT THIS END AND SETGROUND LIFT SWITCH TO GROUNDED(IF PRESENT)仅在交叉耦合输出状态下实施：将黑绿在这端短路连接，并将接地悬空开关设置为接地（如果存在）

图4.互连图，用于找到正确的电缆组件。

注意：（A）此配置使用标准的“现成”电缆。

注意：（B）此配置导致6 dB的信号损失。通过“将系统调高” 6 dB进行补偿。

Ground Lifts接地悬空许多设备都配备了接地悬空开关。仅在少数情况下，可以证明接地提升开关可改善与接地面相关的噪声。（接地悬空开关真的对您有用吗？）实际上，接地悬空开关的存在大大降低了设备“正确”接地的能力，因此不会受到接地回路hum嗡嗡声和buzz声的影响。接地悬空开关它仅仅是在出现接地问题时可以快速尝试接地方式的一种”创可贴”(简易外伤保护手段)。，事实上，一个由正确接地的设备组成的整个系统，当没有接地提升开关，却可以保证不会发出嗡嗡声（是的，可以保证）。问题是出在于大多数设备（包括内部和外部，交流系统）没有正确接地。Most units with groundlifts are shipped so the unit is "grounded" -- meaning the chassis isconnected to audio signal ground. (This should be the best and is the"safest" position for a ground lift switch.)大多数带有接地悬空的设备都是通过“接地”方式传输的，这意味着音频信号接地是与机壳相连。（这应该是接地悬空开关的最佳位置，也是“最安全”的位置。）如果在连接系统后，它显示出过多的HUM嗡嗡声或BUZZ声，则系统的接地配置中存在不兼容。除了这些特殊的电缆组件可能会有所说明外，这里还有其他一些东西可以尝试：

1. 有接地悬空开关的设备上尝试组合使用带有接地悬空（或连接）的。请在关闭电源的情况下做这样才是明智的！

(原文:Try combinations of lifting grounds on units supplied with lift switches(or links). It is wise to do this with the power off!)

2. 如果您有一个完全平衡的系统，为了安全保护理由和消除HUM嗡嗡声，请确认所有机箱都连接到良好的接地上。

完全不平衡的系统则不将任何东西接地（除了有线电视，通常是接地回路来源）。

原文:Completely unbalanced systems never earth groundanything (except cable TV, often a ground loop source).

(翻译小编解说 :对于这点请依照当地法令要求与设备状况实施,通常家用设备为了降低成本通常使用塑料外壳,因此缺省保护接地是被忍受的, 但也不乏使用金属机壳的设备, 非平衡连接器外壳(trs外壳也会)可能导致配插动作之间存在感电风险

如果你有一个混合平衡和不平衡的系统，帮你自己一个忙，使用隔离变压器，

或者，如果你不能做到这一点，尝试上文所描述特殊的电缆组件，

但是你得预计它需要很多小时才能让噪音安静下来(你需要很多尝试)。愿原力与你同在(祝您一切顺利的戏谑说法)。

3. 平衡设备带有外置电源的（可能是在墙上的变压器或是带线的变压器）这类通常不会通过电源线将机箱接地。通过使用星形垫圈将外壳与接地连接，确保此类装置被牢固接地，以确保可靠接触。（Rane始终将此外壳接点制作成为为外部螺钉的带有齿垫圈的形式提供您接地的必要。）任何带有3叉交流插头的设备（如放大器）都可以用作接地点。根据螺钉位置和喷漆作业，机架导轨可能可以用于此目的，也可能不用于此目的。

翻译小编添加的示意图,这是用于调音台的变压器是否接地需要确认

Floating, Pseudo, and Quasi-Balancing浮动，准平衡

在检查过程中，您可能会遇到1/4“输出，称为浮动不平衡(floatingunbalanced)，有时也被称为伪平衡psuedo-balanced或准平衡 quasi-balanced。

在这种配置中，输出级sleeve地接点的未与装置内部连接，并且Ring环接点已连接（通常通过一个小电阻器）到音频信号地，这样即使输出电路不平衡，也可以使T尖端和R环以“等阻抗” "appear"的形式出现，这是”不完全的”平衡的输出级，即使输出电路是不平衡的。

(原文:This allows the tip and ring to "appear"as an equal impedance, not-quite balanced output stage, even though the outputcircuitry is unbalanced.)

浮动不平衡通常可以驱动平衡输入或不平衡输入，具体取决于是否插入了TS或TRS标准电缆。当有HUM嗡嗡声时，您会需要一根特殊的电缆。请参阅图＃11和＃12，并且不要进行将R环和S接地拧在一起的修改。

(翻译小编解说:上述的浮动不平衡(floating unbalanced) 目前较为少见

目前许多调音台的输出是这样的变形 被称为阻抗平衡,广泛的用在调音台的各种输出,但是外壳通常被接地，如果是金属的插座由于会与机壳碰触短路通常都是被接地的塑料绝缘的插座较有机会是浮动不平衡您可以透过拔除电源之后以阻抗档做检查）

阻抗平衡　图片来自eevblog

Summary概括

如果您无法正确执行操作（例如:使用完全平衡的布线，并且在信号入口处将屏蔽层绑在机壳上，或者没有变压器将所有不平衡的信号与平衡的信号隔离开），

则无法保证可以实现无HUM嗡嗡噪音的完美连接，也没有其他的方案可以确保所有配置中的无噪声运行。

Winning the Wiring Wars赢得接线大战(的指导原则)

• 尽可能使用平衡的连接，屏蔽层的两端应连接到金属机壳上。
• 用变压器将所有不平衡连接与平衡连接隔离。(需要正确的变压器)
• 当不平衡的线路无法通过变压器隔离时，请使用特殊的电缆组件。
• 任何不平衡的电缆长度必须保持在十英尺（三米）以下。超过此长度将放大不平衡电路接地回路的所有不良影响。
• 当所有其他方法都失败时，将所有信息数字化，使用光缆进入一个全新的领域。(其他问题会接着而来)

References参考

1. Neil A. Muncy，“仿真和数字信号处理系统中的噪声敏感性” "Noise Susceptibility in Analog and Digital Signal ProcessingSystems," presented at the 97th AES Convention of Audio EngineeringSociety in San Francisco, CA, Nov. 1994.

2. Neil Muncy和Cal Perkins设计并举办的研讨会”仿真和数字信号处理系统中的接地，屏蔽和互连：了解基础知识”Grounding, Shielding, andInterconnections in Analog & Digital Signal Processing Systems:Understanding the Basics; at the 97th AES Convention of AudioEngineering Society in San Francisco, CA, Nov. 1994.

3. 《 AES Journal》1995年6月的，第1卷。，请参阅第43卷第6期， The entire June1995 AES Journal, Vol. 43, No. 6, available .from the Audio EngineeringSociety, 60 E. 42nd St., New York, NY, 10165-2520.

4. Phillip Giddings，音频系统设计和安装Audio SystemDesign and Installation (SAMS, Indiana, 1990).

5. 拉尔夫·莫里森（Ralph Morrison），《噪声和其他干扰信号》Noise and OtherInterfering Signals (Wiley, New York, 1992).

6. Henry W. Ott，《电子系统的降噪技术》 Noise ReductionTechniques in Electronic Systems, 2nd Edition (Wiley, New York, 1988).

7. Cal Perkins，“用于调试电子系统及其仪器的测量技术” ，第11届国际AES会议论文集：音频测试与测量，俄勒冈州波特兰，"Measurement Techniques for Debugging Electronic Systems and TheirInstrumentation," TheProceedings of the 11th International AES Conference: Audio Test &Measurement, Portland, OR, May 1992, pp. 82-92 (Audio EngineeringSociety, New York, 1992).

8. Macatee，Rane注： “接地和屏蔽音频设备”， RaneNote "Groundingand Shielding Audio Devices," Rane Corporation, 1994.

9. Philip Giddings，“声音和视频的接地和屏蔽” "Grounding and Shielding for Sound and Video," S&VC, Sept. 20th, 1995.

10. AES48-2005：关于互连的AES标准“接地和EMC做法-包含有源电路的音频设备中的连接器的屏蔽层”AES standard on interconnections"Grounding and EMC practices -- Shields of connectors in audio equipmentcontaining active circuitry" (Audio Engineering Society, New York, 2005).

创可贴Band-Aid是琼森Johnson & Johnson公司的注册商标

下面是我们所整理的特殊连接线指导原则

其他知识点补充：

Floating unbalanced浮动不平衡

https://www.sweetwater.com/insync/floating-unbalanced-line/?lctid=620209&lcid=1614060627_3_2802906

浮动不平衡(floating unbalanced)，有时也称为伪平衡psuedo-balanced或准平衡quasi-balanced。

在这种配置中，输出级sleeve地接点的未与装置内部连接，并且Ring环接点已连接（通常通过一个小电阻器）到音频信号地，这样即使输出电路不平衡，也可以使T尖端和R环以“等阻抗” "appear"的形式出现，这是不完全的平衡的输出级，即使输出电路是不平衡的。

Cross-coupled交叉耦合输出

通常称为“交叉耦合“cross-coupled”或“伺服”平衡“servo” balanced的电路。这通常使用三个运算放大器，并在2脚和3之间能提供全电压，即使其中一个输出接地也是如此，这将与使用变压器输出但是做不平衡配置的状态相同。

这种输出电路配置旨在仿真变压器的效果，虽然它比一个好的变压器便宜得多，但与简单的运算放大器逆变器相比，它需要更多的零件。当将这种类型的输出电路连接到不平衡输入时，3脚应该始终接地。这可以有效地将输出电路的两个支路串联起来。通过将3脚接地，可以在连接到2脚和地的不平衡输入看到全部信号电压，而不是一半。

引述自https://www.prosoundweb.com/balanced-and-unbalanced-connections/

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