Линейный уровень - Line level

Чтобы узнать об инструменте с аналогичным названием, см. Уровень духа .

Линейный уровень - это указанная мощность аудиосигнала, используемого для передачи аналогового звука между аудиокомпонентами, такими как проигрыватели компакт-дисков и DVD , телевизоры , усилители звука и микшерные пульты .

Линейный уровень находится между другими уровнями аудиосигналов. Есть более слабые сигналы, например, от микрофонов ( уровень микрофона или уровень микрофона ) и звукоснимателей инструментов ( уровень инструмента ), и более сильные сигналы, например, используемые для управления наушниками и громкоговорителями ( уровень динамиков ). «Сила» этих различных сигналов не обязательно относится к выходному напряжению устройства-источника; это также зависит от его выходного сопротивления и выходной мощности.

Бытовые электронные устройства, связанные со звуком (например, звуковые карты ), часто имеют разъем с маркировкой линейный вход и / или линейный выход . Линейный выход обеспечивает вывод аудиосигнала, а линейный вход принимает входной сигнал. Линейные входы / выходы на аудиооборудовании, ориентированном на потребителя, обычно несимметричны , с трехжильным мини-разъемом TRS 3,5 мм (0,14 дюйма, обычно называемым «восьмым»), обеспечивающим заземление, левый канал и правый канал или стерео. Разъемы RCA . В профессиональном оборудовании обычно используются симметричные подключения на разъемах TRS 6.35 мм (1/4 дюйма) или разъемах XLR . Профессиональное оборудование также может использовать несимметричные соединения с (1/4 дюйма) штекерами TS.

Номинальные уровни

Напряжение в зависимости от времени синусоидальных волн на опорных и линейных уровнях, с V RMS , V PK , и V PP , помеченных для уровня + 4dBu линии.

Уровень линии описывает линию в номинальный уровень сигнала , как отношение, выраженное в децибелах , от стандартного опорного напряжения. Номинальный уровень и опорное напряжение , против которого оно выражено зависит от уровня линии используется. Хотя сами номинальные уровни различаются, обычно используются только два эталонных напряжения: децибел вольта (дБВ) для потребительских приложений и децибел без нагрузки (дБн) для профессиональных приложений.

Опорное напряжение в децибелах вольт 1 В СКО = 0 д . Децибел выгружена опорное напряжение, 0 дБ , является напряжением переменного тока , необходимым для производства 1 мВт мощности через 600 Ом импеданс (приблизительно 0.7746 V RMS ). Эта неудобная единица является пережитком ранних телефонных стандартов, в которых использовались источники и нагрузки 600 Ом, а измеряемая рассеиваемая мощность измерялась в децибел-милливаттах ( дБм ). Современное звуковое оборудование не использует согласованные нагрузки 600 Ом, следовательно, дБм без нагрузки ( дБн ).

Наиболее распространенный номинальный уровень для профессионального оборудования составляет +4 дБн (по соглашению, значения в децибелах обозначаются явным символом знака). Для потребительского оборудования это –10 дБВ , что используется для снижения производственных затрат.

Выраженный в абсолютном выражении, сигнал с уровнем –10 дБВ эквивалентен синусоидальному сигналу с пиковой амплитудой (V PK ) приблизительно 0,447 В или любому общему сигналу со среднеквадратичным значением 0,316 вольт (V RMS ). Сигнал на уровне +4 дБн эквивалентен синусоидальному сигналу с пиковой амплитудой примерно 1,736 В или любому общему сигналу примерно 1,228 В RMS .

Размах амплитуды (иногда обозначаемой сокращенно как pp ) (V PP ) относится к полному размаху напряжения сигнала, который в два раза превышает пиковую амплитуду сигнала. Так , например, сигнал с пиковой амплитудой ± 0,5 V имеет п.п. амплитуду от 1,0 V .

Уровни линий и их приблизительные номинальные уровни напряжения
Использовать Номинальный уровень Номинальный уровень, В RMS Пиковая амплитуда, В ПК Размах амплитуды, В пп
Профессиональное аудио +4 дБн 1,228 1,736 3,472
Потребительский звук −10 дБВ 0,316 0,447 0,894

Сигнал линейного уровня представляет собой сигнал переменного тока без смещения постоянного тока, что означает, что его напряжение изменяется относительно земли сигнала от пиковой амплитуды (например, +1,5 В ) до эквивалентного отрицательного напряжения ( -1,5 В ).

Импеданс

Драйвер линии , как правило , используются для привода линейного уровня выходов аналоговых сигналов. Поскольку кабели между линейным выходом и линейным входом, как правило, чрезвычайно короткие по сравнению с длиной волны аудиосигнала в кабеле, эффекты линии передачи можно не учитывать, и согласование импеданса не требуется. Вместо этого в схемах линейного уровня используется принцип моста с полным сопротивлением , при котором выход с низким импедансом управляет входом с высоким сопротивлением. Типичное соединение линейного выхода имеет выходной импеданс от 100 до 600 Ом , при этом более низкие значения чаще встречаются в более новом оборудовании. Линейные входы имеют гораздо более высокий импеданс, обычно 10 кОм или более.

Два импеданса образуют делитель напряжения с шунтирующим элементом, который является большим по сравнению с размером последовательного элемента, что гарантирует, что небольшая часть сигнала шунтируется на землю и что требования по току сводятся к минимуму. Большая часть напряжения на выходе возникает на входном импедансе, и почти никакое напряжение на выходе не падает. Линейный вход действует аналогично входу высокоомного вольтметра или осциллографа, измеряя напряжение, выдаваемое выходом, при потреблении минимального тока (и, следовательно, минимальной мощности) от источника. Высокое сопротивление линии в цепи не нагружает выход устройства-источника.

Это сигналы напряжения (в отличие от сигналов тока), и желательна информация о сигнале (напряжение), а не мощность для управления преобразователем , например динамиком или антенной. Фактическая информация, которой обмениваются устройства, - это разница в напряжении; именно этот сигнал переменного напряжения передает информацию, делая ток несущественным.

Линия вне

Линия выхода symbol.svg    Линия waves03-0-out.png    Line waves03-1-out.png    Line circle out.png    Символ линейного выхода. Цвет руководства ПК   зеленый лайм.

Линейные выходы обычно имеют полное сопротивление источника от 100 до 600 Ом . Напряжение может достигать 2 В (от пика до пика) с уровнями, относящимися к –10 дБВ (300 мВ) при 10 кОм . Частотная характеристика самого современного оборудования объявляется как по меньшей мере 20 Гц до 20 кГц, что соответствует обычному диапазону человеческого слуха . Линейные выходы предназначены для управления нагрузкой с сопротивлением 10 000 Ом; всего несколько вольт, это требует минимального тока.

Подключение других устройств

Подключение нагрузки с низким импедансом, такой как громкоговоритель (обычно от 4 до 8 Ом ), к линейному выходу приведет к короткому замыканию выходной цепи. Такие нагрузки составляют около 1/1000 импеданса, для управления которым предназначен линейный выход, поэтому линейный выход обычно не предназначен для источника тока, который потребляется нагрузкой от 4 до 8 Ом при нормальных напряжениях линейного выхода. Результатом будет очень слабый звук из динамика и, возможно, повреждение цепи линейного выхода.

Выходы на наушники и линейные выходы иногда путают. Наушники разных производителей и моделей имеют широкий диапазон импедансов - от 20 Ом до нескольких сотен Ом; Самый низкий из них даст результаты, аналогичные динамику, в то время как самый высокий может работать приемлемо, если сопротивление линейного выхода достаточно низкое и наушники достаточно чувствительны.

И наоборот, выход для наушников обычно имеет импеданс источника всего несколько Ом (для обеспечения мостового соединения с наушниками 32 Ом) и легко управляет линейным входом.

По аналогичным причинам не следует использовать «звезду» -кабели (или «Y-разветвители») для объединения двух сигналов линейного выхода в одну линию входа. Каждый линейный выход будет управлять другим линейным выходом, а также предполагаемым входом, опять же, что приводит к гораздо большей нагрузке, чем предусмотрено. Это приведет к потере сигнала и, возможно, даже к повреждению. Вместо этого следует использовать активный микшер, например, на операционных усилителях . Для безопасного смешивания их можно использовать последовательно подключенный к каждому выходу большой резистор, но он должен быть соответствующим образом спроектирован с учетом полного сопротивления нагрузки и длины кабеля.

Линия в

Строка в symbol.svg    Line waves03-2-in.png    Line waves03-3-in.png    Линия круга in.png    Символ линейного входа. Цвет руководства ПК   светло-синий.

Разработчики предполагают, что линия выхода одного устройства должна быть подключена к линейному входу другого. Линейные входы предназначены для приема уровней напряжения в диапазоне, обеспечиваемом линейными выходами. С другой стороны, импедансы намеренно не совпадают от выхода к входу. Импеданс линейного входа обычно составляет около 10 кОм . При управлении от обычного низкого импеданса линейного выхода от 100 до 600 Ом, это образует «мостовое» соединение, в котором большая часть напряжения, генерируемого источником (выходом), падает на нагрузку (вход), а минимальный ток течет. из-за относительно высокого сопротивления нагрузки.

Хотя линейные входы имеют более высокий импеданс по сравнению с линейными выходами, их не следует путать с так называемыми входами «Hi-Z» (Z - это символ импеданса ), которые имеют импеданс от 47 кОм до более 1 МОм . Эти входы «Hi-Z» или «инструментальные» обычно имеют более высокое усиление, чем линейный вход. Они разработаны для использования, например, со звукоснимателями электрогитары и коробками прямого ввода . Некоторые из этих источников могут обеспечивать только минимальное напряжение и ток, а вход с высоким импедансом не допускает чрезмерной нагрузки.

Линейный уровень в традиционных сигнальных трактах

Акустические звуки (например, голоса или музыкальные инструменты ) часто записываются с помощью преобразователей ( микрофонов и звукоснимателей ), которые производят слабые электрические сигналы. Эти сигналы должны быть усилены до линейного уровня, где ими легче манипулировать с помощью других устройств, таких как микшерные пульты и магнитофоны. Такое усиление выполняется устройством, известным как предусилитель или «предусилитель», которое повышает сигнал до линейного уровня. После манипуляции на линейном уровне сигналы затем обычно отправляются на усилитель мощности , где они усиливаются до уровней, позволяющих управлять наушниками или громкоговорителями . Они преобразуют сигналы обратно в звуки, которые можно услышать в воздухе.

Большинство картриджей для фонографов также имеют низкий выходной уровень и требуют предусилителя; как правило, домашний стереофонический интегрированный усилитель или ресивер будет иметь специальный фонокорректор . Этот вход пропускает сигнал через фонокорректор, который применяет к сигналу коррекцию RIAA, а также повышает его до линейного уровня.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка