Signaaltransport: asymmetrisch, symmetrisch, digitaal

Onder signaal wordt in de geluidstechniek verstaan: een vertaling van de geluidstrillingen in een wisselspanning. Die spanning kan dan door een draad worden getransporteerd. Om met die wisselspanning iets te kunnen doen, moet hij stromen, er moet dus een retourleiding zijn.

Asymmetrisch, ongebalanceerd

Jack pluggenProfessionele RCA plug

Asymmetrische kabelBij een asymmetrische verbinding, ook wel "ongebalanceerde verbinding" genaamd, is er één signaalleiding en één retourleiding. Om bij een kabel die kleine signalen transporteert te voorkomen dat allerlei stoorsignalen het geluid beïnvloeden, zijn dit soort kabels meestal afgeschermd. Dat wil zeggen dat de retourleiding is uitgevoerd als een schild om de signaalleiding heen. Dat schild kan bestaan uit een geleidende folie, een laag geleidende kunststof, een metaaldraadvlechtsel of een combinatie. Op deze manier worden, bij een goede afscherming, stoorsignalen (brom, radiostraling, dimmerstoring, etc.) meteen naar aarde afgevoerd en kunnen ze niet tot de signaalader doordringen.

Als het signaal erg sterk is, zoals bij een luidsprekerleiding, is afscherming overbodig. Signaalkabels met RCA pluggen (tulp-pluggen) en met jack-pluggen zijn asymmetrische verbindingen. De afscherming is met de buitenkant van de plug verbonden. Nadeel van deze soort verbindingen: als er tóch een stoorsignaal doordringt tot de signaalleiding (dus door de afscherming heen), dan wordt dit meeversterkt met het geluidssignaal. Voordeel is een eenvoudige signaalverwerking. Als het signaal vrij sterk is en/of de kabel kort, heeft kan een asymmetrische verbinding prima voldoen. Zie ook: Kabels en Pluggen en Storing

Symmetrisch, gebalanceerd

XLR pluggen

Symmetrische kabelBij een symmetrische ofwel gebalanceerde signaalleiding zijn er 2 signaal-aders plus een afscherming die met aarde is verbonden. De signalen zijn gesymmetreerd, dat wil zeggen dat ze elkaars spiegelbeeld zijn wat betreft de spanning. Op het moment dat het signaal in de ene leiding +0.2V is, is het in de andere ader -0.2V enzovoorts. Als er nu een stoorspanning binnendringt van laten we zeggen +0.05V, wordt de spanning in de ene leiding +0.25V en in de andere leiding -0.15V. Bij de verdere verwerking van dit signaal worden de spanningen van elkaar afgetrokken, het resultaat zonder storing was: 0.2V - (-0.2V) = 0.4V Het resultaat mét de storing wordt: 0.25V - (-0.15V) = 0.4V De stoorspanning is dus geëlimineerd! Voordeel van een gebalanceerde verbinding is dus een veel kleinere gevoeligheid voor storingen. Nadeel is een iets ingewikkeldere signaalverwerking. Er is aan de uitgang een symmetreer-schakeling of signaaltransformator nodig en aan de ingang een verschilversterker, of weer een trafo. Kabels voor symmetrisch, gebalanceerd, signaaltransport zijn meestal als XLR kabels uitgevoerd. Een heel enkele keer als jack-kabels, maar dan wel met stereo (TRS: Tip, Ring, Sleeve) pluggen. Als het signaal zwak is en/of de leidingen lang (microfoonkabels!) heeft een symmetrische verbinding grote voordelen ten opzichte van een asymmetrische. Zie ook Kabels en Pluggen en Storing

Gebalanceerd signaal en ongebalanceerd signaal met storing

Symmetrisch naar asymmetrisch en omgekeerd

Een symmetrisch signaal kan in noodgevallen naar een asymmetrisch worden vertaald, bijvoorbeeld met een verloopplug XLR-monojack. Eén van de signaaladers wordt dan met massa (aarde, afscherming) verbonden. Je bent dan wel de helft van je signaalsterkte kwijt (6dB), en je hebt weer evenveel kans op storingen als met een compleet asymmetrische verbinding. Als er fantoomvoeding op de kabel staat, wordt die kortgesloten. Bij fantoomvoeding ingangen dus nooit deze truc gebruiken! In het ergste geval kan de fantoomvoeding van je mengpaneel stuk gaan. Ook kan het zijn dat andere fantoomgevoede kanalen geen of te weinig voeding meer krijgen.

Van asymmetrisch naar symmetrisch gaat niet op een simpele manier, hier is een DI-box voor nodig. er zijn twee hoofdtypen: passief, met alleen een transformator er in, en actief, met een elektronische schakeling er in die het signaal symmetrisch maakt. Een actieve DI heeft een batterij of fantoomvoeding nodig, een passieve niet.

Actieve DI box
Actieve DI-box

Galvanische scheiding

Twee apparaten die via een signaalkabel (symmetrisch of asymmetrisch) met elkaar verbonden worden, worden op dat moment elektrisch met elkaar verbonden: galvanisch verbonden. Er kan een stroom lopen van het ene apparaat naar het andere. Dat kan soms gevaar opleveren: als een versterkerbehuizing onder spanning komt te staan door een ernstig mankement, zou je microfoon of gitaar onder spanning kunnen komen. Een aardlekschakelaar zal in de meeste gevallen voldoende beveiliging geven, maar wil je 100% zekerheid dan kun je apparaten galvanisch gescheiden aan elkaar te koppelen en wordt dit onmogelijk. Dit kan bijvoorbeeld met een zend-microfoon, of een gitaar-zender. Er is dan geen galvanische koppeling meer tussen microfoon of instrument en versterker. Er zijn ook andere manieren, bijvoorbeeld met opto-couplers of signaaltrafo's. Daarmee voorkom je ook meteen door aardlussen veroorzaakte bromproblemen.

Als je DI box een transformator aan de uitgang heeft (een passieve heeft dat altijd, een actieve soms wel soms niet) en je hebt de ground lift schakelaar aan staan (aarde is dan dus losgekoppeld), dan heb je ook een galvanische scheiding tussen signaalgever en signaalontvanger.

Bij een symmetrische kabel kun je bij aardlus problemen aan één kant de aarde (afscherming) los maken. Die dient immers niet voor het signaaltransport. Een "Ground lift" schakelaar doet het zelfde. Als twee apparaten onderling (bijvoorbeeld via de behuizingen via de bevestigingsrail in een effectenrack) al elektrisch gekoppeld zijn, kun je ook aardlusproblemen krijgen. Soms kun je dan ook bij de onderlinge asymmetrische signaalverbindingen aan één kant de aarde los maken om het probleem op te lossen. Meestal werkt het geïsoleerd in het rack bevestigen met rubber ringen en rubber hulzen beter. Zie ook Brom

Digitaal

Als geluid digitaal getransporteerd wordt, is er geen sprake meer van symmetrische of asymmetrische verbindingen. Het geluid is dan gecodeerd en wordt als getallen door een kabel gestuurd, vaak een UTP (ethernet) kabel. Voordeel is dat het signaal zo gedurende het transport geen storing in de vorm van brom en dergelijke kan oppikken.

Donatie

Dit is een gratis site, die al sinds 2003 voortdurend wordt uitgebreid en geactualiseerd. Als jij ook wilt dat dat zo blijft, doe dan een donatie aan Popschool Maastricht >>

QR code http://www.popschoolmaastricht.nl/college_signaaltransport.php

Bijgewerkt op: 9 Januari, 2017