从图1，可以看得很清楚。有用的音频信号，是在两根芯线之间传输，跟屏蔽层（地线）没有关联。二根芯线上的信号，电压相等，相位相反。而干扰信号造成的干扰电压，则是电压相等，相位也相等。由于平衡传输系统对两根芯线之间的电压差才有传输作用，对同相位的干扰电压没有传输作用（因为干扰电压是建立在地和二根芯线之间的，而不是建立在二根芯线互相之间的），故此，平衡传输系统，对传输过程中混入的干扰视而不见，只传输有用信号，因此，平衡传输系统得到了广泛的应用。
而不平衡接口，信号则在信号端和地线二端传输。干扰电压会之间跟有用信号电压叠加在一起，无法彻底根除。
当年的电话线传输中，使用的隔离变压器，阻抗统一为600Ω，为能够传输最大功率（要注意，重复一次，那个时候没有有源放大器，所以线路需要考虑减少传输功率的损失，现在这一点早已被抛诸脑后了，现在的传输线，我们只要求传输电压即可），所有端口阻抗需要匹配。因此在电话线路中，所有地方的阻抗都是600Ω。
二个概念
以下内容，有些干了一辈子音响工程的，音频器材维修的，到退休的时候都没有真正搞清楚，只在脑子里有一笔糊涂账，时不时就将好多相似概念，相似单位混为一谈，或者避而不谈，只说dB，没有后面的东西了。这些概念就是
dBm的概念
为建立电话线路上传输电压的统一标准，人们提出了dBm的概念。规定，0dBm=0.775V(rms)。为什么0dBm＝0.775V呢？那就是因为，最初的0dBm，是以电话线上传输一毫瓦强度的电功率信号时所对应的信号电压。当功率是0.001W，电阻600Ω的时候，根据P=V*V/R的公式，由于P=0.001，R=600Ω，因此V=0.774596V(rms)。dBm后面的那个m，就是毫瓦的那个m。
dBu的概念
dBu采用与dBm同样的电压标准，但是不考虑功率，只考虑电压。因此你可以认为dBu是跟阻抗（源阻抗，负载阻抗）无关的电平单位。它的数字跟dBm一样，所以0dBu=0.775V，+4dBu=1.228V
dBV的概念
在非平衡的场合，使用dBV单位的时候也比较多。dBV的概念很简单，直接对电压有效值取对数，1V(rms)就是0dBV，因为1的对数值等于0，就是这么来的。
所以，以后要再说起什么平衡输出电平啊，VU表对应的输出电平之类的时候，麻烦您说清楚到底是dBm,dBu还是dBV，它们是不同的哦！
平衡与不平衡接口的标准电平
对于专业音频设备，平衡接口的统一信号电压是，当接口（无论输入还是输出）电平是机器的0VU的时候，端子的电平必须是+4dBm（相当于1.228Vrms），对于专业音频设备的非平衡接口（例如大二芯耳机插口），一般情况下标准的信号电压是-10dBV，相当于0.3V（精确值是0.3162V）左右。对家用音频设备的接口―――随便您，没标准！不过一般情况下，家用音响器材的RCA接口的额定电压一般低者只有不到几十mV，高者则可以超过1V，完全是厂家自己决定的。
由此可见，平衡接口与不平衡接口的电压，前者比后者高好多。所以当平衡输出给不平衡的时候，需要衰减。当不平衡输出给平衡的时候，需要放大。
第二节 平衡接口的内部结构以及接口转换
变压器平衡接口
平衡接口来源于电话线路，由此隔离变压器是平衡接口不可或缺的东西。有了变压器之后，就可以把原先某一端给电源地之间的信号电压，隔离掉直流，并且变成变压器（初）次级二个端子之间的电压。因为变压器次级对地是绝缘的（也就是悬浮的），所以，信号电压是存在于变压器（初）次级的二个端子之间的，对地是没有任何电压的。所以，平衡接口如果其中一个端子断路的话，靠另外一个端子和地线，是得不到任何信号的。同样对于输入接口，如果平衡接口其中一端断路的话，信号也不能进入变压器的次级。在变压器平衡传输线路中，地线的作用只是提供屏蔽减少干扰，并且让一些设备有共同的参考地电位而已，它是不传输任何信号的。
（转帖者注：其实现在某些国内外实际产品存在各种奇葩，还不限于此，还真的有另一种情况，就是犹如我那培训老师说的，热端故意削掉负半波，冷端故意削掉正半波，是奇葩之一，某款国砖的AES/EBU接口为何“和部分音响数字卡农接口不兼容”，原因就摆在这，工业标准如果真被遵守了，世界早就真正太平了，问题是，现在的奇葩，“标新立异”是越来越多，挡都挡不来。）
早期的专业音频设备，无论是话筒，调音台，录音机，扩音机，效果器等等，输出输入界面无一不用变压器。例如Studer从最早期的电子管扩音机，到新型的DAT，CD机，调音台，乃至一些工作站相关的产品，都使用了变压器。
变压器平衡接口的不平衡转换
看看电路图就明白了。对于变压器平衡接口来说，因为只有两个平衡端子之间才有信号电压，而不平衡接口只有信号端和地之间才有信号电压。所以要在平衡与不平衡之间转换，平衡的两个端子其中之一必须要跟地线连接，才能将输出信号建立在信号端与地线之间。考虑到系统的相位一致性原则，我们都是将平衡接口的低端（冷端）接地，高端（热端）接信号端。（图2，图3）再考虑到平衡与不平衡之间电平的差异，当平衡出转换不平衡入的时候，可以插入一个大约10倍的衰减电路就可以了（图4）。
当使用衰减网络的时候，注意网络本身的阻抗，应该比其中任何一端的输入阻抗高10倍以上就差不多了。否则除了会使电平下降之外，还会使得整个系统的频率响应变差，因为变压器的阻抗是跟工作频率直接相关的。至于不平衡出转换平衡入的时候，有条件就应该增加不平衡输出端的电平，或者提升平衡输入端的灵敏度。在中间环节加额外的独立放大器是下策，主要是麻烦。
图5，图6是Studer A80的平衡输入，输出接口相关电路。图7，图8则是A820的。二个机器相隔接近二十年，电路设计的思路也有很大的不同，但万变不离其宗。
在音频电路中，如果有了变压器，那么整个电路的性能瓶颈基本就在变压器上了。变压器会带来额外而且较大的失真，有限的频响，相对混乱的相位特性（也就是相位线性不好，而且在不同频率下的相位响应还不一样），以及引进额外干扰。这还不算优质变压器的成本，对金属材料的消耗。
故此，随着晶体管和集成电路（运放）的成熟，摆脱变压器是大部分电路设计者的理想和希望。随着元器件的进步，在功放中OTL，OCL，BTL等电路彻底抛弃了输出变压器。在专业领域，大部分厂家都摆脱了音频电路中的变压器。确实，用晶体管和运放组成平衡电路，实在是易如反掌。所以如果仅仅是出于得到平衡接口的目的的话，那么有源平衡电路实在是太容易了，而有源平衡电路在各方面的指标都远比变压器平衡的要好。所以，八十年代以后，大部分厂家（除少数欧洲厂家之外）都广泛在专业产品中，前到调音台，后到功放，全部使用有源平衡电路。
有源平衡电路要跟不平衡转接，就不像变压器平衡接口那样，可以简单地千篇一律，将低端（冷端）接地就万事大吉了。先看看有源平衡输入电路吧。
不平衡输出接有源平衡输入端的转换方法
图9是有源平衡输入电路，它基本上就是采用了运放的二个输入端子，直接对应平衡信号的高，低端。跟变压器平衡输入类似，当有源平衡作为输入方的时候，如果只接一个高端（热端）的话，会因为另外一端悬空，而使得运放电路的增益急剧下降（一般会下降到接近1，也就是0dB增益）。另外一方面，来自不平衡信源的输出端的不平衡输出本来信号电平就低，再加上不适当的转换令增益下降，结果，输入电平会小到基本无法使用的程度。因此，我们需要将有源平衡输入的低端（冷端）对地短路，这样，输入运放的增益将上升到比较接近原来的正常水平，因此电平的匹配问题也解决了一半。所以，简单一句话，有源平衡输入端的处理，可以像变压器平衡转换一样，将冷端对地短路就可以了。如果输入电平仍然太低的话，可以增加输入运放的放大倍数来解决，无需外接放大器。
有源平衡输出端接不平衡输入端转换方法
到了有源平衡的输出，问题就比较复杂了。看看图10，因为有源平衡的输出端子，信号不仅仅存在与高低端（冷热端）之间，同时也存在任何一个端子对地之间。如果依照变压器平衡转换的方法，将低端（冷端）对地短路的话，那么就等于将正负输出端其中一端对地短路，也就是输出短路。输出短路的后果，对专业设备来说影响是比较大的，因为绝大部分专业设备的输出阻抗极低（例如OTARI的几款开盘机，输出阻抗都低于10Ω），接近功放的水平。一旦输出短路，将在一定程度上造成地线环路中出现明显的电位浮动（因为随着输出信号变化，电源电流因为负载短路而起伏很大，地电位由于电路板走线等原因，会有明显浮动）而造成信号失真。
这还不算，某些机器（不是全部）有源平衡输出的设计，是采用两个对称而相位相反的运放，分别从对方的输出端取得负反馈信号，来抵消己方的失真（类似BTL功放，图11）。你将其中一方对地短路了，另外一方就不能取得负反馈的信号；没有了来自对方的负反馈，自身的失真会明显增加，而且因为负反馈消失，运放的增益将大幅度上升，使得输出电平明显增加。因此转换之后，输出信号幅度变大，失真也加大。本来平衡端子的输出电平就高（相对不平衡来说），现在再进一步升高，后面的不平衡输入级肯定吃不消。
所以，只要是有源平衡输出接口，改成不平衡的时候，只需要从高端（热端）和地引出信号到不平衡端，再视需要加入衰减网络就可以了。低端（冷端）应该悬空，置之不理，绝对不要画蛇添足！
有源平衡接口的特点
理论上，有源平衡电路作为输入端，其抗干扰的能力比变压器会略微差一点，因为运放的共模抑制比虽然可以达到60-80dB，但变压器的共模抑制比理论上却是无限大的。
但是，配合有源平衡输出之后，因为现代专业音响设备的有源平衡输出的输出阻抗极低（一般都在10Ω以下，足以推动喇叭放音），所以即使传输电缆很长，干扰很强烈，也很难对如此低阻抗的专业有源输出造成明显干扰。事实上，在有源超低阻抗输出时代，采用平衡电缆的意义已经很小了。以专业调音台，开盘机的平衡输出为例，采用普通单芯电缆作不平衡传输，百米传输对信号的损耗极小，而且基本不会带来干扰（不会比采用平衡接法差）。到今天专业设备之所以仍然使用平衡接口，对传统标准的尊重远远高于抗干扰的需要。只有在仍然采用低电平传输的模拟话筒部分，平衡传输的抗干扰功能才有一席之地。
所以，理想的系统接口，应该是输出阻抗无限低（恒压源），输入阻抗无限高（零负载）。目前的有源平衡接口，基本能够做到这一要求。所谓要求阻抗匹配的说法，早就成为食古不化的典型。
总结：
（1）由不平衡输出（信源）接到平衡输入时，将平衡端的信号低端对地短路，高端接输出信号端。无需理会其他因素
。
（2）由平衡输出（信源）接到不平衡输入的时候，先搞清楚平衡输出端是采用变压器输出的，还是有源输出的。如果是变压器输出的（例如Studer的机器），将低端对地短路。如果是有源输出的，将低端悬空，信号来自高端和地线即可。
（3）由不平衡输出（信源）接到平衡输入时，常常遇到电平不够的问题。
（4）由平衡输出（信源）接到不平衡输入的时候，常常遇到电平太高的问题，这时候一般加一个10倍衰减网络就可以了。
（5）很多专业设备，其输入和输出增益都是可调的（尤其是采用有源平衡接口的专业开盘录音机，DAT，功放等）。例如输入增益可以提升20dB，输出电平可以减小10dB之类。（注意！可调增益改变的只是电平，不是平衡非平衡）！因此，在一般情况下衰减网络也不一定需要。
最后，转帖者补充：
就目前国内X宝上，以及国外一些个人DIY的“神前级”“神砖”“神解码”中的极少数的一些典型，在平衡输出设计上常见的奇葩设计，除开马老师举出的那种两个同相位运放简单堆叠之后就输出“信号”的之外，还偶尔见到有数字平衡输出部分，想当然的在输出运放反馈回路上连接有二极管以分别去除正半波和负半波的“神设计”。添油加醋且严重破坏数字信号的边缘平整性。中国支持创新，也不是这样瞎鸡巴乱整的所谓“创新”。
此外，极少数某些设计者也是半懂半忽悠般去“模仿”以前那种分别从对象放大器的输出取出负反馈信号的接法，问题是负反馈点似乎取错了，正相端去反相输出端取了负反馈没错，但是负向端居然是从自己的输出去取反馈点，这样的电路图是被人抄来抄去大有流行一段时间的，我就问一下设计者，你搞完之后就没有使用示波器查看下输出波形吗？作为普通老百姓，普通的电器爱好者如果人云亦云也就算了，但是作为专业的产品研发者，居然也是用这种学识水准来造东西，那简直----无法形容了！
示波器是个好东西，永远是个照妖宝镜，电脑上的各种频率段的WAV文件正弦波到处都可以下载，
检验一个“神DIY设备”的平衡输出口是否正常：
方法一测试模拟平衡接口：是示波器接地线接平衡口地上去，虽然说平衡输出的地线只是起到屏蔽作用，平时可以不传输信号用，但是在测试的时候，依然可以让示波器以平衡地为参照点，观察热端和冷端的输出正弦波是否幅度完全一致，相位完全相反。如果正相的幅度比负的大很多，或者相反，或者某一路的正弦波上下不对称，有点像畸形儿一样怪胎波形，那你中奖了！如果你居然发现冷热端两个波形居然是同相位的，只是一个幅度大，一个幅度小，那你脑袋撞撞墙壁吧！
方法二：示波器接地线连接冷端，表笔探头连接热端，查看是否信号中心是否位于中央点，是否会出现直流偏移？不要说当无信号的时候，热端相对于冷端居然有两伏特左右的直流电压！熬！卖嘎登！！正常应该是0V。
数字平衡接口AES/EBU测试，也是类似，只不过数字输出波形因为有可能是变压器输出，或者是运放电路输出，而输出波形有的圆润有的类似矩形，关键就是热端和冷端要平衡和互为反相，如果热端的低于0位的波形没了，冷端的高于0位的波形没了，很纳闷这样的输出可以使用吗？问题是真的有人碰上无法给DAT机器录音的“个人DIY神砖”。
京公网安备 11010602010207号
( 京ICP证041102号，京ICP备09075138号-9 )
狗仔卡
发表于 2017-8-21 23:26
并不是所有人都喜欢真理的，利益高于人格，高于颜面，高于良心等等一切嘛！
变色卡
楼主
俺当时咋知道“现代”的“新潮”平衡接口居然有个别机器是如此奇葩！
