【音制市集 Vol.4】音频设备之间到底该怎样连接? - 阻抗的秘密 & 信号类型

时间:2020-09-03 浏览:133

仅针对音频系统中的电路进行说明


· 在对电路施加电压时,电阻抗是对电路中交流电的抵抗力的度量。

· 阻抗以欧姆为单位(类似于电阻)测量,并且可以认为是交流电路中的一种“交流电阻”。

· 音频信号是交流电压,因为它们同时具有负电压和正电压(信号的正振幅和负振幅)。因此,音频信号是交流电(具有负电流和正电流)。

· 仅当上级设备输出连接到前置放大器(或串联的下一个音频设备)时,音频信号才会通过。上级设备的输出必须创建一个带有负载的电路,以使音频信号流动。

                       


在音频系统的连接中,有各式各样的设备进行设备串联

首先说两个概念


1.输出阻抗: 音频设备输出端上的固有阻抗。

2.负载阻抗: 音频设备下一级(通常是前置放大器)的输入阻抗,该阻抗与上级的输出共同构成电路。


在音频行业内,行业规定输入接口的阻抗应为输出阻抗的10倍以上,这样才能保证音频信号的传输质量。

这样的“阻抗匹配”其实是为了“电压匹配”,而不是传统电学概念中的输入输出等阻抗的“阻抗匹配”。


源输出阻抗和输入阻抗之间的电压传递公式:

VL = ZL• VS /(ZS + ZL)

VL输入端 =前置放大器输入端的电压。

VS输出端 =麦克风输出端的电压。

ZL输入端 =前置放大器的输入阻抗(麦克风负载阻抗)。

ZS输出端 =麦克风输出阻抗。


可以将其可视化为简单的分压器:


                       

不难推算,如果其他所有条件保持不变,增加负载阻抗“ Z输入端”可使上级设备的输出电压与前置放大器的输入电压之间的匹配度更高。


Z输入端起码要达到Z输出端的10倍以上,电压才可达到源输出端电压的90%,但是我们也不希望输入端的阻抗过大,因为阻抗过高会增加线路出现噪音的可能。


这种最大化的电压传输称为“阻抗桥接”,或者称为“电压匹配”。



不同音频信号类型的区别



HOLA,在了解完阻抗的秘密之后,在这里我们简单说一下各个种类的信号等级和阻抗的差异。我们在这说下经常遇到的三类信号:麦克风信号、线路信号、乐器信号。


懒得看字儿的可以直接看图


                       

麦克风信号很好理解,就是麦克风输出的信号,其电平大概在 -60dBV和-40dBV(0.001V - 0.010V)之间,通常需要前级放大器的放大才能正常使用,麦克风的输出阻抗通常在150Ω至200Ω之间。所以呢,你的声卡或者话放的Mic Input(麦克风输入)接口的阻值应至少该有1500Ω。

                       麦克风信号输入接口


线路信号也就是Line Level Signal,一般由TRS(大三芯)平衡线缆传递,比如一些播放器、效果器的输出信号都为线路信号,其电平约为0dBV(1V),是麦克风信号电平的100倍-1000倍;其输出阻抗通常在100Ω至600Ω之间,Line Input(线路信号输入)接口的阻抗通常大于10,000Ω。有些音频接口有独立的Line Input,有的则是复合型。比如M-Audio Air192 | 4

                       M-Audio Air192 | 4 


乐器信号 - Instrument Level Signal,乐器信号的电平位于麦克风信号和线路信号之间,通常以TS(大两芯)线缆传递,通常需要前级放大器将其提升到合适的线路电平等级;电吉他、电贝斯、带有拾音器的原声乐器输出的信号均为乐器信号,通常这些乐器的输出阻抗非常高,约在7,000Ω至15,000Ω甚至更高。因此你经常能看到话放、声卡的线路输入通道上有“Hi-Z(高阻抗)”或者“Line/Instrument”切换开关,能使线路输入接口的阻值增加,以适配乐器信号输入,有些音频接口则直接独立出来高阻乐器输入接口。乐器输入接口阻值通常在1MΩ(100万欧姆)左右。


           M-Audio Air192 | 4 


在前文说过,如果乐器输入接口阻值过低时,信号会失真、高频丢失,声音听起来会很沉闷;而阻值过高时,会增加线路出现噪音的可能。而有一类设备能完美的解决这一问题,让你随心所欲的调节满意的音色。比如:



IK Multimedia的Z‑Tone系列产品可对这些变量进行控制,通过使用高质量的前置放大器,并配备可调的输入阻抗,以使各种拾音器都能发出其完美的声音。Z-Tone系列有两款相关产品,有体积较大的Z‑Tone DI和更紧凑的Z‑Tone Buffer Boost。

详情请戳


⬇️

           IK Z‑Tone Buffer Boost


实际应用


最后,提醒大家伙儿一点。如果将高阻抗输出输入到低阻抗麦克风电平输入中,它通常会使前置放大器过载。这将导致失真,甚至可能损坏前置放大器的电路!例如,如果你想将合成器、吉他等高阻信号插入调音台、音频接口的麦克风(XLR)输入,建议你使用DI盒转换,将高阻抗信号转换为低阻抗信号。

           使用Z-Tone DI录制箱琴



注意:最好将DI盒尽可能靠近高阻抗输出源,较长的走线应将转换后的低阻抗信号传送到调音台或声卡。通俗点说就是,连接时,两芯线短,卡农线长。这将有助于节省更多的音频信号高端频率。



那么有的好奇的同学会问,低阻抗的输出接入高阻抗会怎样呢?按理论来说,低阻出,高阻入,很完美呀!但是…


举个栗子,我们的麦克风是低阻输出,你的吉他单块效果器是高阻输入,串联在一起是理想的选择,也有一些朋友想实现这样的操作,让声音变得更有意思。但是你直接拿XLR卡农转TS大两芯,从麦克风插到效果器上,这样是有问题的。


问题在于,线路或乐器输入需要线路或乐器信号等级。线路和乐器信号的电压比麦克风信号高得多。


将低阻抗麦克风插入高阻抗乐器或线路输入会产生很低的电平信号。音频信号将接近接收端设备本底噪声,因此当你提升放大器的增益时也会产生更大噪声,这种不良的信噪比是很令人绝望的。


这时候你就需要Re-amp盒或者类似AXE I/O这种带有Re-amp功能的音频接口来实现你的这一想法。

IK Multimedia AXE I/O




本期内容就到这啦,以后,在选择输入输出端的各类音频设备时,相信你已经明白如何让匹配正确的阻抗和信号等级了!如果你觉得本文对你有帮助的话,欢迎转发点赞留言!


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