밸런스 라인

통신 및 프로페셔널오디오에서 밸런스드라인 또는 밸런스드신호쌍은 같은 유형의 2개의 도체로 구성된 회로로, 둘 다 길이에 따라 동일한 임피던스를 가지며 접지 및 기타 ^[1]회로에 대한 임피던스가 동일합니다.밸런스 라인 포맷의 주된 장점은 변압기나 차동 ^[2]증폭기 등의 차동 장치에 공급될 때 공통 모드 노이즈와 간섭을 잘 제거하는 것입니다.

녹음과 재생에 널리 사용되는 밸런스 라인은 밸런스 오디오라고 불립니다.

평형 라인의 일반적인 형태는 무선 주파수 신호에 사용되는 트윈 리드 및 저주파수에 사용되는 트위스트 페어입니다.이러한 케이블은 리턴 도체를 접지에 접속하도록 설계된 동축 케이블이나 리턴 도체가 실제로 접지된 회로와 같은 불균형한 회선과 대조되어야 합니다(접지 리턴 전신 참조).밸런스 회로와 언밸런스 회로는, 바란이라고 불리는 디바이스를 사용해 인터페이스 할 수 있습니다.

평형회선을 구동하는 회로는 평형회선의 이점을 유지하기 위해 평형회선을 구동해야 합니다.이는 변압기 커플링(코일 반복) 또는 각 도체의 임피던스 균형을 맞추는 것으로 달성할 수 있습니다.

대칭 신호(진폭이 같지만 각 다리에서 극성이 반대)를 전달하는 선은 종종 "균형"이라고 잘못 불리지만, 실제로는 차동 신호입니다.밸런스 회선과 차분 시그널링은 함께 사용되는 경우가 많지만, 같은 것은 아닙니다.차동 시그널링에서는 회선의 균형이 잡히지 않으며, 평형 케이블에서의 노이즈 제거에도 차동 시그널링이 필요하지 않습니다.

설명.

균형 잡힌 회선을 통해 신호를 전송하면 외부 부유 전계에 의한 노이즈 또는 간섭의 영향을 줄일 수 있습니다.외부 신호원은 회선상에서 공통 모드 신호만을 유도하는 경향이 있으며, 접지에 대한 평형 임피던스를 통해 표류 전계에 의한 차동 픽업을 최소화할 수 있습니다.각 도체가 원치 않는 노이즈를 유발할 수 있는 외부 자기장에 균등하게 노출되도록 도체를 서로 꼬는 경우가 있습니다.

일부 밸런스 라인에는 정전 차폐 기능이 있어 발생하는 노이즈의 양을 줄일 수 있습니다.케이블은 보통 포일, 구리 와이어 또는 구리 브레이드로 감깁니다.이 실드는 RF 간섭에 대한 내성을 제공하지만 자기장에 대한 내성을 제공하지는 않습니다.

일부 밸런스 라인에서는 4개의 별 쿼드 케이블을 사용하여 자기장에 대한 내성을 제공합니다.케이블의 지오메트리는 자기장이 평형회로의 양쪽 레그에 균등한 간섭을 일으키도록 합니다.이 평형 간섭은 변압기 또는 평형 차동 ^{[3][4][5][6][7]}수신기에 의해 쉽게 제거할 수 있는 공통 모드 신호입니다.

밸런스된 회선을 사용하면, 차분 리시버는 공통 모드의 간섭을 배제하고, 접속상의 노이즈를 저감 할 수 있습니다.라인은 접지에 대한 임피던스가 동일하기 때문에 간섭 필드 또는 전류가 양쪽 와이어에서 동일한 전압을 유도합니다.리시버는 와이어 간의 차이에만 반응하기 때문에 유도 노이즈 전압의 영향을 받지 않습니다.각 도체에서 접지까지의 임피던스가 다른 불균형 회로에서 밸런스 라인을 사용하는 경우, 개별 도체에서 유도되는 전류에 따라 접지에 다른 전압 강하가 발생하여 전압 차이가 생성되어 라인이 노이즈의 영향을 받기 쉬워집니다.트위스트 페어에는 카테고리5 케이블이 있습니다.

불균형 회선에 비해 균형 잡힌 회선을 사용하면 거리당 노이즈의 양이 줄어들기 때문에 케이블 접속 시간이 길어집니다.이는 전자파 간섭이 두 신호 모두에 동일한 방식으로 영향을 미치기 때문입니다.한쪽 신호가 다른 쪽 신호에서 감산되면 전송로 끝에서 두 신호 간의 유사성이 자동으로 제거된다.

전화 시스템

균형 회선에 대한 첫 번째 적용은 전화 회선이었다.전신 시스템에 거의 영향을 미치지 않는 간섭(본질적으로 디지털)은 전화 사용자에게 매우 방해가 될 수 있습니다.초기 포맷은 2개의 단일 와이어 언밸런스 전신선을 쌍으로 사용하는 것이었습니다.그러나 이는 같은 경로를 이용하는 경향이 있는 송전량의 증가로 불충분하다는 것이 판명되었다.전력선을 따라 수 마일을 달리는 전화선은 한쪽 다리가 전력선에 더 가깝기 때문에 다른 쪽 다리보다 더 많은 간섭을 유발하게 됩니다.이 문제는 크로스오버로 수백 야드마다 두 다리의 위치를 바꿔서 양쪽 다리가 동일한 간섭을 유발하고 공통 모드 제거로 작업을 수행할 수 있도록 함으로써 해결되었다.전화 시스템이 성장함에 따라 공간을 절약하고 악천후 시 성능 저하를 피하기 위해 개방된 유선보다 케이블을 사용하는 것이 선호되게 되었다.균형 잡힌 전화 케이블에 사용되는 케이블 구조는 트위스트 페어였지만 리피터 앰프를 사용할 수 있을 때까지 널리 보급되지 않았습니다.증폭되지 않은 전화 회선의 경우 트위스트 페어 케이블은 최대 30km의 거리만 관리할 수 있습니다.반면, 낮은 캐패시턴스를 가진 개방형 와이어는 엄청난 거리에 사용되었습니다. 가장 긴 와이어는 1893년에 건설된 뉴욕에서 시카고까지 1500km입니다.케이블로 얻을 수 있는 거리를 개선하기 위해 부하 코일을 사용했지만,^{[8]: 323} 1912년에 앰프가 설치되기 시작할 때까지 이 문제는 결국 해결되지 않았습니다.트위스트 페어 밸런스 회선은 각 가입자의 구내를 각각의 ^{[8]: 314–316} 교환기에 접속하는 회선인 로컬루프에도 널리 사용되고 있습니다.

전화 트렁크 회선, 특히 주파수 분할 다중 캐리어 시스템은 보통 2-와이어 회선이 아닌 4-와이어 회선이며(또는 적어도 광섬유가 보급되기 전에는) 다른 종류의 케이블이 필요합니다.이 형식을 사용하려면 컨덕터를 송신(이동) 신호용과 리턴 신호용 두 쌍으로 구성해야 합니다.이러한 종류의 전송에 있어서의 최대의 간섭원은, 통상, Go 회선과 리턴 회선간의 크로스 토크입니다.가장 일반적인 케이블 형식은 스타 쿼드이며, 대각선으로 반대되는 도체가 쌍을 형성합니다.이 지오메트리는 두 쌍 간에 최대 공통 모드 제거를 제공합니다.대체 포맷은 DM(Dieselhorst-Martin) 쿼드로, 서로 다른 ^{[8]: 320} 피치의 트위스트 페어 2개로 구성됩니다.

오디오 시스템

밸런스 라인의 예는 프로페셔널 시스템의 믹서에 마이크를 연결하는 것입니다.전통적으로 다이내믹 마이크와 콘덴서 마이크 모두 차동 모드^{[citation needed]} 신호를 제공하기 위해 변압기를 사용했습니다.변압기는 여전히 대부분의 현대 다이내믹 마이크에 사용되고 있지만, 최근의 콘덴서 마이크는 전자 드라이브 회로를 사용할 가능성이 높습니다.신호에 관계없이 각 레그는 접지와 동일한 임피던스를 가져야 합니다.쌍 케이블(또는 스타 쿼드와 같은 쌍 유도체)은 코어의 균형 잡힌 임피던스를 유지하기 위해 사용되며, 코어의 근접 비틀림을 통해 모든 간섭이 두 도체에 공통적으로 발생하도록 보장합니다.수신측(통상은 믹싱 콘솔)이 라인 밸런스를 방해하지 않고, 공통 모드(노이즈) 신호를 무시하고, 차분 신호를 추출할 수 있는 경우, 시스템은 유도 간섭에 대한 뛰어난 내성을 갖게 됩니다.

마이크 등 일반적인 프로페셔널 오디오소스는 3핀 XLR 커넥터를 갖추고 있습니다.하나는 실드 또는 섀시 접지에 접속하고, 다른 2개는 신호 도체용입니다.신호 와이어는 반대 극성(차동 신호 전달)을 가진 동일한 신호의 두 복사본을 전송할 수 있지만, 그렇게 할 필요는 없습니다.이러한 핀은 종종 "핫(hot)"과 "콜드(cold)"로 불리며 AES14-1992(r2004) 표준[및 EIA 표준 RS-297-A]는 변환기의 양기 압력에서 발생하는 양의 신호를 전달하는 핀은 "핫(hot)"으로 간주할 것을 제안한다.핀 2는 '핫' 핀으로 지정되었으며, 이 지정은 시스템의 나머지 부분에서 일정한 극성을 유지하는 데 유용합니다.이러한 도체는 소스로부터 목적지까지 동일한 경로를 이동하기 때문에, 모든 간섭이 양쪽 도체에 동일하게 유도된다고 가정합니다.신호를 수신한 어플라이언스는 두 신호의 차이(종종 전기 접지를 무시함)를 비교하여 유발되는 전기 노이즈를 무시할 수 있습니다.유도 노이즈는 각각 평형 신호 도체에 동일한 양으로 동일한 극성으로 존재하므로 두 신호 간의 차이는 변하지 않습니다.원하는 신호로부터의 유도 노이즈의 성공적인 제거는 부분적으로 동일한 간섭의 양과 유형을 수신하는 균형 잡힌 신호 도체에 달려 있습니다.이것에 의해, 통상, 균형 잡힌 신호 전송에 사용하기 위해서, 꼬임, 편조, 또는 동재킷 케이블로 연결됩니다.

균형 잡힌 차이점

균형 라인에 대한 많은 설명은 대칭 신호(즉, 크기는 같지만 극성은 반대인 신호)를 가정하지만, 이는 신호 대칭과 균형 라인이 ^[2]서로 매우 독립적이라는 두 가지 개념의 혼동을 초래할 수 있습니다.밸런스 라인에서는, 드라이버, 라인, 및 리시버의 2개의 도체에 있어서의 임피던스가 같은 것이 중요합니다(임피던스 밸런싱).이러한 조건에 의해, 외부 노이즈가 회선의 각 레그에 균등하게 영향을 주어,^[2] 수신기에 의해서 거부되는 공통 모드 신호로서 인식됩니다.다리 사이에 뛰어난 공통 모드 임피던스 밸런스를 갖추고 있지만 대칭 ^[9][10]신호를 제공하지 않는 밸런스드 드라이브 회로가 있습니다.대칭 차동 신호는 헤드룸과 관련이 있으며 간섭 ^[11]제거에 필요하지 않습니다.

발룬스

균형잡힌 회선과 불균형한 회선을 상호 연결하려면 풍선이 필요합니다.예를 들어, CAT5 실행의 양단에서 한 쌍의 발룬을 사용하여 동축 케이블(불균형)을 통해 라인 레벨의 오디오 또는 E-캐리어 레벨1 신호를 송신할 수 있습니다.신호가 균형 잡힌 라인을 통과하면 노이즈가 유도되어 신호에 추가됩니다.CAT5 라인은 신중하게 임피던스밸런싱되어 있기 때문에 노이즈는 양쪽 컨덕터에서 동일한(공통 모드) 전압을 유도합니다.수신단에서는 발룬은 2개의 도체간 전압차이에만 반응하므로 도중에 포착된 노이즈는 배제하고 원래 신호는 그대로 유지된다.

텔레비전 수신기의 안테나 단자에서 한때 일반적인 무선 주파수 풍선의 응용이 발견되었습니다.보통 300옴 밸런스형 트윈 리드 안테나 입력은 케이블TV 시스템에서 발룬을 경유하여 동축 케이블에만 접속할 수 있습니다.

특성 임피던스

전송 라인의 특성 $임피던스{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {Z\mathrm{}}_{}}$ 0$(\$ Z_${0})$은 높은 동작 주파수에서 중요한 파라미터입니다.병렬 2-와이어 전송 라인의 경우,

${\displaystyle Z_{0}=frac {1}{\pi }}{\frac {\frac }}\ln \leftfrac {l}+{sqrt {l} {l}\right}^2}-1}~{\right}$

$여기$서$$l {\$displaystyle$ l$}$은 와이어 중심 간 거리의 절반, $R{\displaystyle }${\$displaystyle$ R$}$은 와이어 반지름,$$μ {\$displaystyle \mu$},$display$ {\displaystyle $\epsilon }$은 각각 주변 매체의 투과율 및 유전율입니다.와이어 간격이 와이어 반지름보다 훨씬 크고 자성 물질이 없을 때 유효한 일반적으로 사용되는 근사치는 다음과 같습니다.

$({displaystyle Z_{0}=flac {120}{\filon _{r}}}}\ln \flac {2l}{R}}\right})$

여기서 ${\displaystyle {\delta }_{}}$r \ $displaystyle$\ $acclon$_ {$r}$은 주변 매체의 상대 유전율입니다.

전력선

송전에서는 3상전압의 순간합이 명목상 제로가 되기 때문에 3상전송에 사용되는 3개의 도체를 평형선로라고 한다.단, 이 필드의 균형은 소스와 부하의 대칭을 가리킵니다.회선 자체의 임피던스 균형, 즉 통신에서의 의미 감각과는 관계가 없습니다.

철도 전화 시스템에 사용되는 단상 전력 전송의 경우, 2개의 도체를 사용하여 동상 및 동상 전압을 전달하여 라인이 균형을 이루도록 합니다.

각 극이 접지를 향해 동일한 전압으로 동작하는 바이폴라 HVDC 라인도 평형 라인입니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 차동 쌍
• Twinaxial 케이블
• 트위스트 페어 케이블

균형 잡힌 전송 표준

• 트위스트 페어 위의 이더넷
• RS-422
• RS-485
• 저전압차동신호(LVDS)

레퍼런스

외부 링크

• 균형선, 팬텀 전원 공급, 접지 및 기타 아케인 미스터리– Mackie사