ระดับสาย

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทาง ข้ามไปที่การค้นหา

ระดับไลน์คือความแรงของสัญญาณเสียงที่ระบุซึ่งใช้ในการส่งสัญญาณเสียงแอนะล็อกระหว่างส่วนประกอบต่างๆ เช่นเครื่องเล่นซีดีและดีวีดีโทรทัศน์เครื่อง ขยาย สัญญาณ เสียงและมิกซ์คอนโซล

ระดับเส้นจะอยู่ระหว่างสัญญาณเสียงระดับอื่นๆ มีสัญญาณที่อ่อนกว่า เช่น สัญญาณจากไมโครโฟน ( ระดับไมโครโฟนหรือ ระดับ ไมโครโฟน ) และปิ๊ กอัพเครื่องดนตรี ( ระดับเครื่องดนตรี ) และสัญญาณที่แรงกว่า เช่น สัญญาณที่ใช้ขับหูฟังและลำโพง ( ระดับลำโพง ) "ความแรง" ของสัญญาณต่างๆ เหล่านี้ไม่ได้หมายถึงแรงดันไฟขาออกของอุปกรณ์ต้นทางเสมอไป นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตและความสามารถด้านกำลังขับ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่เกี่ยวข้องกับเสียง (เช่นการ์ดเสียง ) มักจะมีขั้วต่อที่ระบุสายเข้าและ/ หรือออก Line outให้เอาต์พุตสัญญาณเสียง และline inรับสัญญาณอินพุต การเชื่อมต่อสัญญาณเข้า/ออกในอุปกรณ์เสียงสำหรับผู้บริโภคมักไม่สมดุลโดยมีขั้วต่อมินิแจ็ค TRS แบบ 3 ตัวนำ ขนาด 3.5 มม. (0.14 นิ้ว) ขนาด 3.5 มม. (0.14 นิ้ว) ที่ ให้กราวด์ ช่องสัญญาณซ้าย และช่องสัญญาณขวา หรือสเตอริโอแจ็คอาร์ซีเอ อุปกรณ์ระดับมืออาชีพมักใช้การเชื่อมต่อแบบสมดุลบน TRS . 6.35 มม. (1/4 นิ้ว)แจ็คโทรศัพท์หรือ ขั้ว ต่อXLR อุปกรณ์ระดับมืออาชีพอาจใช้การเชื่อมต่อที่ไม่สมดุลกับแจ็คโทรศัพท์ TS (1/4 นิ้ว)

ระดับที่กำหนด

แรงดันเทียบกับเวลาของคลื่นไซน์ที่ระดับอ้างอิงและเส้น โดย V RMS , V PKและ V PPถูกทำเครื่องหมายสำหรับระดับสาย +4dBu

ระดับเส้นอธิบายระดับสัญญาณเล็กน้อย ของเส้น ว่าเป็นอัตราส่วน ซึ่งแสดงเป็นเดซิเบลเทียบกับแรงดันอ้างอิงมาตรฐาน ระดับเล็กน้อยและแรงดันอ้างอิงที่แสดงขึ้นอยู่กับระดับสายที่ใช้ แม้ว่าระดับปกติจะแตกต่างกันไป แต่ก็มีแรงดันอ้างอิงเพียงสองตัวเท่านั้น: เดซิเบลโวลต์ (dBV)สำหรับการใช้งานของผู้บริโภค และเดซิเบลที่ไม่ได้โหลด (dBu)สำหรับการใช้งานระดับมืออาชีพ

แรงดันอ้างอิงเดซิเบลโวลต์คือ1 V RMS = 0 dBV [1] แรงดันอ้างอิงที่ไม่โหลดเดซิเบล0 dBuคือแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่จำเป็นในการผลิต พลังงาน 1 mWผ่าน อิมพีแดนซ์ 600 Ω (ประมาณ0.7746 V RMS ) [2] หน่วยที่น่าอึดอัดใจนี้เป็นส่วนที่หลงเหลือจากมาตรฐานโทรศัพท์ในยุคแรกซึ่งใช้แหล่งกำเนิดและโหลด 600 Ωและวัดกำลังงานที่กระจายเป็นเดซิเบล - มิลลิวัตต์ ( dBm ) อุปกรณ์เครื่องเสียงสมัยใหม่ไม่ได้ใช้โหลดที่ตรงกัน 600 Ω จึงไม่โหลด dBm ( dBu )

ระดับปกติที่สุดสำหรับอุปกรณ์ระดับมืออาชีพคือ+4 dBu (ตามแบบแผน ค่าเดซิเบลจะถูกเขียนด้วยสัญลักษณ์ที่ชัดเจน) สำหรับอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภค คือ-10 dBVซึ่งใช้เพื่อลดต้นทุนการผลิต [3]

แสดงในรูปแบบสัมบูรณ์ สัญญาณที่-10 dBVเทียบเท่ากับ สัญญาณ คลื่นไซน์ที่มีแอมพลิจูดสูงสุด (V PK ) ประมาณ0.447 โวลต์หรือสัญญาณทั่วไปใดๆ ที่0.316 โวลต์ ค่าเฉลี่ยราก ที่สอง (V RMS ) สัญญาณที่+4 dBuเทียบเท่ากับสัญญาณคลื่นไซน์ที่มีแอมพลิจูดสูงสุดประมาณ1.736 โวลต์ หรือสัญญาณทั่วไปใด ๆ ที่ประมาณ 1.228 V RMS

Peak-to-peak (บางครั้งย่อว่าpp ) แอมพลิจูด (V PP ) หมายถึงการแกว่งของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดของสัญญาณ ซึ่งเป็นสองเท่าของแอมพลิจูดสูงสุดของสัญญาณ ตัวอย่างเช่น สัญญาณที่มีแอมพลิจูดสูงสุด±0.5 Vมี แอมพลิจู ppที่1.0 V

ระดับสายและระดับแรงดันไฟที่ระบุโดยประมาณ
ใช้ ระดับที่กำหนด ระดับที่กำหนด V RMS แอมพลิจูดสูงสุด V PK แอมพลิจูดสูงสุดสู่จุดสูงสุด V PP
เครื่องเสียงมืออาชีพ +4 dBu 1.228 1.736 3.472
เครื่องเสียงสำหรับผู้บริโภค -10 dBV 0.316 0.447 0.894

สัญญาณระดับสายเป็นสัญญาณกระแสสลับที่ไม่มี DC offset ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าจะแปรผันตามกราวด์สัญญาณจากแอมพลิจูดสูงสุด (เช่น+1.5 V ) ไปจนถึงแรงดันลบที่เท่ากัน ( −1.5 V ) [4]

อิมพีแดนซ์

โดย ทั่วไปแล้ว ไลน์ไดรเวอร์จะใช้เพื่อขับเคลื่อนเอาต์พุตสัญญาณแอนะล็อกระดับไลน์ [5]เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลระหว่างเอาต์พุตของสายและอินพุตของสายจะสั้นมากเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นของสัญญาณเสียงในสายเคเบิลจึงสามารถละเว้นเอฟเฟ กต์ของ สายส่ง ได้ และ ไม่จำเป็นต้องใช้การจับคู่อิมพีแดนซ์ วงจรระดับสายใช้ หลักการ บริดจ์อิมพีแดนซ์แทน ซึ่งเอาต์พุตอิมพีแดนซ์ต่ำจะขับอินพุตอิมพีแดนซ์สูง การเชื่อมต่อไลน์เอาต์ทั่วไปมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตตั้งแต่ 100 ถึง600 Ωโดยมีค่าต่ำกว่าปกติในอุปกรณ์รุ่นใหม่กว่า อินพุตสายมีอิมพีแดนซ์ที่สูงกว่ามาก โดยทั่วไปคือ10 kΩหรือมากกว่า [6]

อิมพีแดนซ์ทั้งสองสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่มีองค์ประกอบ shunt ที่สัมพันธ์กับขนาดขององค์ประกอบแบบอนุกรม ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณเพียงเล็กน้อยจะถูกปัดลงกราวด์และความต้องการในปัจจุบันจะลดลง แรงดันไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่เอาต์พุตยืนยันจะปรากฏบนอิมพีแดนซ์อินพุตและแทบไม่มีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมเอาต์พุตเลย [6]อินพุตสายทำหน้าที่คล้ายกับโวลต์มิเตอร์อิมพีแดนซ์สูงหรืออินพุทออสซิลโลสโคปวัดแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตยืนยันในขณะที่ดึงกระแสไฟน้อยที่สุด (และด้วยเหตุนี้พลังงานน้อยที่สุด) จากแหล่งกำเนิด ความต้านทานสูงของเส้นในวงจรไม่ได้โหลดเอาท์พุตของอุปกรณ์ต้นทางลง

นี่คือสัญญาณแรงดันไฟ (ตรงข้ามกับสัญญาณปัจจุบัน) และเป็นข้อมูลสัญญาณ (แรงดัน) ที่ต้องการ ไม่ใช่กำลังขับ ท รานสดิวเซอร์ เช่น ลำโพงหรือเสาอากาศ ข้อมูลจริงที่แลกเปลี่ยนระหว่างอุปกรณ์คือความแปรปรวนของแรงดันไฟฟ้า มันเป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่ถ่ายทอดข้อมูลทำให้กระแสไม่เกี่ยวข้อง

ไลน์เอาท์

ไลน์เอาต์ symbol.svg    สาย wave03-0-out.png    ไลน์ wave03-1-out.png    วงกลมเส้น out.png    สัญลักษณ์ไลน์เอาท์ PC Guide สี  สีเขียวมะนาว

ไลน์เอาท์พุตมักจะแสดงอิมพีแดนซ์ต้นทาง ที่100 ถึง 600 โอห์ม แรงดันไฟฟ้าสามารถเข้าถึงได้ถึง 2 โวลต์จากจุดสูงสุดสู่จุดสูงสุดโดยมีระดับอ้างอิงถึง -10 dBV (300 mV) ที่10 การตอบสนองความถี่ของอุปกรณ์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่มีการโฆษณาอย่างน้อย 20 Hz ถึง 20 kHz ซึ่งสอดคล้องกับช่วงปกติของการได้ยินของมนุษย์ ไลน์เอาท์พุตมีวัตถุประสงค์เพื่อขับเคลื่อนโหลดอิมพีแดนซ์ 10,000 โอห์ม; ด้วยแรงดันไฟเพียงไม่กี่โวลท์ จึงต้องใช้กระแสไฟเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

การเชื่อมต่ออุปกรณ์อื่นๆ

การเชื่อมต่อโหลดอิมพีแดนซ์ต่ำ เช่น ลำโพง (โดยปกติคือ4 ถึง 8 Ω ) กับสายสัญญาณออกจะทำให้ วงจรเอาท์พุตลัดวงจร โหลดดังกล่าวจะอยู่ที่ประมาณ 1/1000 ของอิมพีแดนซ์ที่ไลน์เอาต์ออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อน ดังนั้น ไลน์เอาท์จึงมักจะไม่ได้ออกแบบมาเพื่อจ่ายกระแสไฟที่จะถูกดึงโดยโหลด 4 ถึง 8 โอห์มที่แรงดันไฟสัญญาณไลน์เอาต์ปกติ ผลที่ได้จะเป็นเสียงที่เบามากจากลำโพงและอาจจะทำให้วงจร Line Out เสียหายได้

เอาต์พุตหูฟังและเอาต์พุตสายบางครั้งสับสน หูฟังยี่ห้อและรุ่นต่างกันมีอิมพีแดนซ์ต่างกันมาก ตั้งแต่20 Ωถึงไม่กี่ร้อยโอห์ม ค่าต่ำสุดเหล่านี้จะให้ผลลัพธ์คล้ายกับลำโพง ในขณะที่ค่าสูงสุดอาจใช้งานได้ดีหากอิมพีแดนซ์ของไลน์เอาท์ต่ำเพียงพอและหูฟังมีความไวเพียงพอ

ในทางกลับกัน เอาต์พุตหูฟังโดยทั่วไปมีอิมพีแดนซ์ต้นทางเพียงไม่กี่โอห์ม (เพื่อให้มีการเชื่อมต่อแบบบริดจ์กับหูฟัง 32 โอห์ม) และจะขับอินพุตสายได้อย่างง่ายดาย

ด้วยเหตุผลที่คล้ายกัน ไม่ควรใช้ "wye"-cables (หรือ "Y-splitters") เพื่อรวมสัญญาณ line out สองสัญญาณเข้าเป็นบรรทัดเดียว แต่ละเอาต์พุตของสายจะขับเอาต์พุตของสายอื่นเช่นเดียวกับอินพุตที่ต้องการ อีกครั้งส่งผลให้มีภาระที่หนักกว่าที่ออกแบบไว้มาก ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการสูญเสียสัญญาณและอาจเกิดความเสียหายได้ ควร ใช้เครื่องผสมแบบแอคทีฟ เช่นop-ampsแทน [7] ตัวต้านทานขนาดใหญ่ในอนุกรมที่มีเอาต์พุตแต่ละตัวสามารถใช้ผสมเข้าด้วยกันได้อย่างปลอดภัย แต่ต้องได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมสำหรับอิมพีแดนซ์โหลดและความยาวสายเคเบิล

บรรทัดใน

บรรทัดใน symbol.svg    สาย wave03-2-in.png    สาย wave03-3-in.png    วงกลมเส้นใน.png    สัญลักษณ์ไลน์อิน PC Guide สี  ฟ้าอ่อน.

นักออกแบบมีจุดประสงค์เพื่อให้สายออกจากอุปกรณ์เครื่องหนึ่งเชื่อมต่อกับอินพุตสายของอีกเครื่องหนึ่ง อินพุตสายได้รับการออกแบบให้ยอมรับระดับแรงดันไฟฟ้าในช่วงที่เอาต์พุตของสายมีให้ ในทางกลับกันอิมพีแดนซ์นั้นจงใจไม่จับคู่จากเอาต์พุตไปยังอินพุต อิมพีแดนซ์ของอินพุตสายโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ10 เมื่อขับเคลื่อนโดยอิมพีแดนซ์ต่ำตามปกติของเอาต์พุตไลน์ที่ 100 ถึง 600 โอห์ม จะเป็นการสร้างการเชื่อมต่อแบบ "บริดจ์" ซึ่งแรงดันไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่เกิดจากแหล่งกำเนิด (เอาต์พุต) จะลดลงตามโหลด (อินพุต) และกระแสไฟน้อยที่สุด เนื่องจากโหลดมีอิมพีแดนซ์ที่ค่อนข้างสูง

แม้ว่าอินพุตสายจะมีอิมพีแดนซ์สูงเมื่อเทียบกับเอาต์พุตไลน์ แต่ก็ไม่ควรสับสนกับอินพุตที่เรียกว่า "Hi-Z" (Z เป็นสัญลักษณ์สำหรับอิมพีแดนซ์ ) ซึ่งมีอิมพีแดนซ์47 ถึงมากกว่า1 MΩ อินพุต "Hi-Z" หรือ "เครื่องมือ" เหล่านี้โดยทั่วไปมีอัตราขยายที่สูงกว่าอินพุตบรรทัด ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้กับ เช่น ปิ๊กอัพกีต้าร์ไฟฟ้าและกล่อง " Direct Input " แหล่งเหล่านี้บางส่วนสามารถให้แรงดันและกระแสไฟเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และอินพุตอิมพีแดนซ์สูงได้รับการออกแบบมาเพื่อไม่ให้โหลดมากเกินไป

ระดับเส้นในเส้นทางสัญญาณดั้งเดิม

เสียงอะคูสติก (เช่นเสียงหรือเครื่องดนตรี ) มักถูกบันทึกด้วย ท รานสดิวเซอร์ ( ไมโครโฟนและปิ๊ กอั พ) ที่ผลิตสัญญาณไฟฟ้าอ่อน สัญญาณเหล่านี้ต้องถูกขยายเป็นระดับไลน์ ซึ่งจะถูกควบคุมโดยอุปกรณ์อื่น ๆ เช่นมิกซ์คอนโซลและเครื่องบันทึกเทปได้ง่ายขึ้น การขยายเสียงดังกล่าวดำเนินการโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่า พรี แอมพลิฟายเออร์หรือ "พรีแอมป์" ซึ่งเพิ่มสัญญาณให้อยู่ในระดับสาย หลังจากการปรับที่ระดับสายสัญญาณ โดยทั่วไปแล้วสัญญาณจะถูกส่งไปยังเพาเวอร์แอมป์ซึ่งจะถูกขยายไปยังระดับที่สามารถขับหูฟังหรือลำโพง ได้. สิ่งเหล่านี้แปลงสัญญาณกลับเป็นเสียงที่สามารถได้ยินผ่านอากาศ

คาร์ทริดจ์ แผ่นเสียงส่วนใหญ่มีระดับเอาต์พุตต่ำและต้องใช้ปรีแอมป์ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องขยายเสียงหรือเครื่องรับแบบรวมโฮมสเตอริโอจะมีอินพุตแบบท่วงทำนองพิเศษ อินพุตนี้ส่งผ่านสัญญาณผ่านพรีแอมป์แบบท่วงทำนองซึ่งใช้การปรับ RIAAกับสัญญาณรวมทั้งเพิ่มระดับสาย

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. ^ ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับเสียงเทคที่จับต้องได้
  2. เกล็น เอ็ม. บัลลู, เอ็ด. (1998). คู่มือสำหรับวิศวกรเสียง: ไซโคลพีเดียเสียงใหม่ ฉบับที่สอง โฟกัสกด. หน้า 761. ISBN 0-240-80331-0.
  3. ^ วินเนอร์ อีธาน (2013). ผู้เชี่ยวชาญด้านเสียง: ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับเสียง โฟกัสกด. หน้า 107. ISBN 978-0-240-82100-9.
  4. ^ การวัดออสซิลโลสโคปสำหรับสัญญาณระดับสาย
  5. ^ บิชอป โอเว่น (2011). อิเล็กทรอนิกส์ - วงจรและระบบ . เลดจ์ หน้า 250. ISBN 9781136440434. สืบค้นเมื่อ18 เมษายน 2559 .
  6. a b Dennis Bohn (พฤษภาคม 1996). "ข้อกำหนดปัจจุบันของการขับขี่บนเส้นทางที่ใช้งานได้จริง" . เร นโน้ต เรเน่ คอร์ปอเรชั่น. สืบค้นเมื่อ2022-01-12 . ในทางปฏิบัติ ทฤษฎีสายส่งทางวิศวกรรมไฟฟ้าใช้ไม่ได้กับสายสัญญาณเสียงในโลกแห่งความเป็นจริง ... นี่เป็นการปูทางสำหรับการสร้างแบบจำลอง RC อย่างง่ายของสายสัญญาณเสียงของเรา
  7. เดนนิส โบห์น (เมษายน 2547). “ทำไมไม่ไวย์” . เร นโน้ต เรเน่ คอร์ปอเรชั่น. ดึงข้อมูลเมื่อ2012-07-15 . เอาต์พุตมีอิมพีแดนซ์ต่ำและต้องเชื่อมต่อกับอินพุตอิมพีแดนซ์สูงเท่านั้น ไม่เคย ไม่เคยผูกเอาต์พุตสองเอาต์พุตเข้าด้วยกันโดยตรง ไม่เคยเลย หากคุณทำเช่นนั้น แต่ละเอาท์พุตจะพยายามขับอิมพีแดนซ์ที่ต่ำมากของอีกอันหนึ่ง บังคับให้เอาท์พุตทั้งสองมีค่าจำกัดกระแสและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้ อย่างน้อยที่สุด ผลการสูญเสียสัญญาณที่รุนแรง

ลิงค์ภายนอก