Усилитель балансный и небалансный

Когда вы совершенствуете свою аудиосистему в намерении получить идеальное звучание вы рано или поздно обратите внимание, что в самом дорогом Hi-Fi сегменте на усилителях присутствуют разъемы XLR. Их наличие косвенно может означать тот факт, что усилитель построен по балансной схеме. Соответственно существуют балансные схемы усиления и небалансные, по другому — симметричные (balance) и несимметричные (unbalance). Что это такое, почему и для чего будет разбираться. Итак вы видите на усилителе разъем XLR.

XLR-входы ожидают сигнала от источника. Чисто практически вы можете понять, что для этого нужен специальный кабель:

Кабель XLR мама-папа (female-male) — мама на фото слева.

и соответствено у источника — сд-проигрывателя или ЦАП выход также желательно, чтобы был XLR (почему — об этом позже).

ЦАП с XLR-выходом

На данном этапе можно понять, что в бюджетном среднем и высоком сегменте XLR почти никогда не бывает. А вот в моделях топовых/Hi-End встречаются часто. Почему? Начнем по порядку. Сам разъем Кенон или XLR — является профессиональным разъемом с защелкой, который обеспечивает очень прочное соединение (кабель сам собой не отсоединиться и ничего не коротнет — все продумано). XLR расшифровывается так — X — название самого типа подключения, L — защелка, R — каучук на штекере. Не сложно догадаться, что если бы был нанесен пластик, а не каучук, разъем назывался бы (и называется, есть такие варианты) XLP, где P — пластик. Но помимо защелки в этом разъеме потенциально заключено очень важное свойство — в разъеме 3 штырька (бывает и 5, и 7, но мы ведем речь про Hi-Fi аудио) -один штырек (1) — это земля, второй «плюс» и третий «минус». Кто именно из 2 и 3 плюс, а кто минус зависит от стандарта, для европы это 2 является плюсом, а 3 минусом.

Европа:

, а для америки:

И важно здесь следующее, что по одному + идет нормальный сигнал, а по второму его зеркальное отображение. По пути сигнал набирает помех из за кабеля, но в конце они будут самоуничтожены.

При обратном инвертировании пики помех на «плюсовом» и «минусовом» сигнале при объединении сами себе и убавят до нуля.

Обратите внимание — изначально сигнал тем же цапом раздваивается (если цап балансный) и на выход идет по 2 штырьку сам сигнал, по третьему штырьку его инвертированная копия, а 1-й — земля. И в таком «раздвоенном» виде сигнал и должен дойти до усилителя. Теперь несложно сделать вывод, что если бы у нас был 1 сигнал+земля, как на стандартных RCA-кабелях (тюльпанчиках), то дальше мы усиливаем этот сигнал усилителем и выдаем на динамики. Такой метод усиления называется несимметричный, т.е. небалансный (unbalance).

Плюсы небалансного усилителя подключенного через RCA кабель (тюльпачиками) — это стандартный метод коммутации, так подключено 90-95% всей домашней аудио-техники и это самый распространенный метод усиления (небалансный). Минусы — кабель набирает помех на своем пути и передает их в усилитель. Производители создали прекрасные схемы и небалансные усилители звучат уже настолько хорошо, что лучшего звука можно и не захотеть вовсе. Но вернемся и чисто теоретически — посмотрите, у нас 2 сигнала, один из которых инвертированный. Мы его без изменений по кабелю с XLR-разъемом передаем на усилитель. Так как у нас 2 сигнала в одном канале, то усилитель нам нужен (логично), какой то другой. Нужен усилитель который бы усилил оба сигнала. Посмотрим на эту схему (один канал)

Такое усиление называется балансным. Мы видим, что обычный сигнал с плюсового входа и минусового входа усиливается отдельно. При сложении инвертированного и неинвертированного сигнала помехи, что набрались по пути следования сигнала взаимно уничтожаются. Кроме того сам сигнал при объединении становится в 2 раза сильнее. А это означает, что сигнал имеет ощутимо лучшее динамическое разрешение, не имеет помех и удваивает скорость реакции на аудиосигнал. Т.е. потенциально балансный усилитель лучше по скорости и динамическому разрешению. Потенциально, потому что все зависит от схемы и примененных транзисторов в аппарате. Логично и то, что балансный усилитель будет стоить дороже небалансного. Но я обращу внимание еще на один неизученный момент — сегодня если вы видите сзади на усилителе разъемы XLR, то это вовсе не значит, что усилитель балансный. Посмотрите, что можно сделать:

Да, мы объединили землю и минус и получили стандартное RCA. Во многих усилителях с XLR-разъемами на стороне усилителя просто замкнуты 1 и 3 ножка и вы думаете, что обладаете балансным аппаратом, а на самом деле вы используете небалансный. Но почему так делается, это дурилово или что? Продолжаем разбираться на примере замечательного усилителя Yamaha P2100 обладающего очень высоким разрешением, контролем и скоростью. Я скажу так, мне лично, лучше, чем этот аппарат звучит по обычным RCA уже не надо — меня все устраивает — и пространство и разрешение и скорость, но в нем же есть и XLR-разъемы! Эффект на звук при подключении усилителя мощности Yamaha P2100 Professional я уже наблюдал в системе знакомого, когда мы переключали провода с XLR (балансные) на RCA (небалансные). Источником являлся ЦАП с балансным выходом Youlong и соответственно звук с него подавался на Yamaha P2100 на XLR разъем. Результат от XLR был очень заметен — явно более высокое разрешение. Этого нельзя было незаметить, так как разница не на уровне ощущений, а явная — совершенно отчетливо вырастало разрешение, улучшалась локализация инструментов, становилось звучание более объемным (трехмерным). Недавно мне задавали вопрос о том, являются ли входы XLR (и соответственно сам усилитель Yamaha P2100) на самом деле балансными, так как над ними есть надпись unbalance, что означает несемметричный, т.е. небалансный. Но ниже этих XLR разъемов располагались небалансные RCA и можно было предположить, что надпись касается их, так как выше были еще сообщения. Кроме того явно слышалась разница между переключением с XLR-разъемов на RCA — RCA были по звуку замазаннее, с меньшим разрешением. Так как звучание P2100 мне нравилось и я не особо потому интересовался такими высокими материями, то слушал в свое удовольствие, но желание расставить точки над i заставило меня открыть сервис гид на Yamaha P2100, чтобы выяснить это из первоисточника. И первое, что я увидел на схеме:

Да-да, 1 и 3 замкнуты. Т.е. как-бы балансный цап не старался разделяя сигнал, уже на входе Yamaha P2100 все его старания идут лесом превращая все в обычное небалансное соединение типа RCA, а следовательно откуда там взяться двум усилительным контурам, если уже на входе нет балансного сигнала. Ок, хорошо, но каким образом тогда звучание ставится явно лучше по XLR-подключению. Вы можете сказать, что «показалось» и так далее, но дело не в этом. Я повторил эксперимент уже в своей системе из Yamaha P2100 + балансный цап на Sabre9018 (2xMuse8920 + 2xAD797 + 2 R-Core) + Diatone DS-77Z. Я сразу скажу на возможные претензии, что акустика не помпезная и тд, я мог бы подключить JBL4312 например или какие то другие прекрасные АС, что у меня есть, но я уже много раз убеждался, что Diatone DS-77Z обладает колоссальным музыкальным разрешением и идеальной локализацией инструментов, да и просто они чертовски здорово играют. Итого, я подключил, как выяснилось, небалансную Yamaha P2100 по XLR-кабелю и совершенно явственно услышал разницу. опять выросло и без того беспредельное музыкальное разрешение, локализация и объемность. Аж дочка спросила — «Папа, что ты сделал, что стало лучше?» Явно увеличилась трехмерность и разрешение. Какое-то время я пребывал в недоумении, так как не мог сразу объяснить эффект — небалансное усиление по балансному XLR-кабелю звучало лучше — ну это же полный бред. Причем эффект фиксировался в двух разный аудиотрактах у двух разных людей. Не буду нагнетать интригу, ибо обладаю аналитическим умом и решение данной загадки минуты 2-3 заставило меня поразмышлять. Обратите внимание на часть описания цап XiangSheng DAC-05a:

• Выходной уровень: Симметричный выход 9 В, стандартный вывод 2 В
• Динамический диапазон: Симметричный больше дб, несбалансированный выход больше чем 110dB

Да, по балансному (XLR) выходу напряжение выше, нежели по небалансному (RCA) — конечно это зависит от конкретных реализаций в изделие, но тем не менее. В моем цапе на Sabre9018, в Youlong и в упомянутом выше XiangSheng DAC-05a напряжение через XLR ощутимо выше. 9 вольт, а не стандартные 1-2 вольта для небаланса (RCA). Логично, что усилитель должен переварить такое высокое напряжение, как 9 вольт, и обладая XLR-разъемами усилитель, даже если он не балансный готов это сделать (опять конечно зависит от конкретного изделия). Если же вы подадите 9 вольт на вход RCA, то услышите сильно зашкаленный искаженный звук, как минимум, если что-то не сгорит (тут я не специалист). А я уже упоминал, что большее напряжение — это большее динамическое разрешение, поэтому нет ничего удивительного, что даже в варианте, когда мы используем бутафорский «псевдобаланс», но с настоящего балансного источника, то получаем явную прибавку в качестве звука. Звучание получает большее музыкальное разрешение, большую трехмерность, и еще более лучшую локализацию, хотя казалось бы уже «куда лучше»? При возврате на RCA-подключение картинка смазывается и это ощутимо.