Les systèmes audio professionnels sont généralement construits avec une technologie de transmission symétrique, tandis que HiFi-Les systèmes sont câblés de manière asymétrique. Qu'est-ce que c'est, quelle est la différence, pourquoi y a-t-il deux systèmes différents et que se passe-t-il lorsque vous les combinez ?

D'abord quelques bases d'électronique :

Le courant circule toujours en cercle, c'est pourquoi on l'appelle un circuit électrique. Donc, si vous avez un électrique Signal Si vous souhaitez transférer des données de A vers B, vous avez besoin de deux lignes : une ligne aller et une ligne retour. Cela s'applique même au courant alternatif. Bien que le sens de circulation du courant change constamment, le courant qui circule dans l'une des deux lignes doit à tout moment refluer dans l'autre.

Les informations peuvent être contenues dans le flux de différentes manières. Dans le cas le plus simple, elle peut être contenue dans le courant ou dans la tension. Il existe également des cas plus compliqués, par ex. B. les informations sur un fréquence porteuse être modulé. C'est par ex. C'est le cas, par exemple, du câble TV. Cela ne devrait pas nous intéresser ici. Le cas le plus courant avec les signaux audio est que l'information est dans la tension.

Si vous voulez transmettre une tension, vous faites en sorte que la source soit à basse impédance et la destination à haute impédance. De cette façon, le signal arrive avec le moins de perte. (D'ailleurs, c'est exactement le contraire dans le cas du transport d'électricité.) Par exemple, la résistance de sortie d'un appareil hi-fi est généralement bien inférieure à 100 ohms, tandis que la résistance d'entrée est de 10 kOhm ou plus.

La résistance d'entrée se situe entre le conducteur aller et le conducteur retour. Toutes les résistances de câble et de prise qui sont toujours présentes sont connectées en série, et tant qu'elles sont très petites par rapport aux 10 kOhm, elles ne jouent pratiquement aucun rôle. C'est du moins la théorie.

Avec une transmission symétrique, chaque conducteur sortant a son propre conducteur de retour, de sorte que les deux fils apparaissent toujours par paires et sont même souvent torsadés ensemble. Cela garantit que toute interférence provenant de signaux radio ou de champs magnétiques a pratiquement le même effet sur les deux fils. Le signal utile est obtenu dans le récepteur en déterminant la différence de tension entre les deux lignes, et avec cette soustraction un signal d'interférence, qui est présent sur les deux lignes de la même manière, est à nouveau éliminé. La transmission symétrique est donc tout à fait insensible aux interférences.

Ainsi, pour une transmission symétrique, nous avons besoin de deux fils par signal et d'un soustracteur dans le récepteur pour déterminer la différence de tension entre eux.

Dans le cas d'une transmission asymétrique, par contre, on essaie d'économiser. Si vous souhaitez transmettre plusieurs signaux en même temps, vous pouvez utiliser une ligne de retour commune pour tous les signaux et ainsi économiser des câbles. Si vous connectez cette ligne de retour au potentiel de référence interne (la soi-disant masse du signal) dans chaque appareil, vous pouvez économiser sur le soustracteur, car le signal utile est déjà sur le bon niveau est lié.

Cependant, il y a un problème avec cela. Ce système exige maintenant que les potentiels de référence internes soient les mêmes dans chaque appareil. Toute différence apparaîtrait dans le récepteur comme si elle était superposée au signal utile et indiscernable de celui-ci. Avec un système connecté de manière asymétrique, vous devez vous assurer qu'il n'y a pas de différences significatives dans le niveau des masses de signal de tous les appareils impliqués. La connexion à la terre doit avoir une impédance aussi faible que possible, tandis que les lignes d'alimentation individuelles ne sont pas aussi sensibles à cet égard. Y parvenir peut être plus difficile que vous ne le pensez.

On pourrait peut-être penser que l'égalité des potentiels peut être établie simplement en reliant les masses du signal entre elles avec un câble. Mais chaque câble en a un Résistance, puisqu'il n'y a pas (encore) de supraconducteurs à température ambiante. Les fiches ont une résistance de contact, en particulier les moins chères, et celle-ci augmente avec le temps en raison de la corrosion. Et même si rien de tout cela n'était le cas, il y a toujours l'inductance de ligne qui provoque une impédance. En un mot, plus la ligne est longue, moins on a de chances d'atteindre l'égalité au niveau du sol.

La transmission asymétrique est donc principalement une option lorsque les longueurs de câble sont courtes et lorsque vous recherchez la solution la plus économique. Ce sont exactement les exigences que l'on retrouve dans la technologie hi-fi. Chaque dixième de centime y a été économisé et les appareils concernés se trouvent généralement au même endroit.

Différentes règles s'appliquent dans l'ingénierie audio professionnelle. Là, vous avez affaire à des systèmes plus grands et plus étendus, où il n'y a aucun espoir dès le départ d'assurer des niveaux de sol équilibrés. La transmission symétrique est donc utilisée là où elle n'est pas nécessaire. L'exemple extrême en est la technologie téléphonique analogique, qui fonctionne de manière symétrique depuis des années. Il s'agit de distances de plusieurs kilomètres. Vous n'auriez aucune chance avec la technologie asymétrique. Les interférences causées par différents niveaux du sol seraient plusieurs fois supérieures au signal utile.

Il y a 50 ans, un système hi-fi se composait d'un tourne-disque et d'un Radio , et de Amplificateur passé, souvent intégré dans le même coffre et branché sur la même prise. Dans un tel cas, il n'y a pas grand-chose à craindre avec un câblage asymétrique. De nos jours, cependant, les systèmes hi-fi sont souvent plus étendus. Il y aura des téléviseurs, DVD-Les lecteurs, les ordinateurs et les décodeurs entassés et le câblage peut fonctionner dans toute la maison. Étant donné que la ligne d'antenne est également déséquilibrée, le câblage de masse s'étend en fait au-delà du système d'antenne. De plus, Z. B. dans les ordinateurs, la masse du signal est connectée au conducteur de protection. Cela signifie que la terre de protection a également un effet sur le niveau de référence. Dans un système de masse aussi largement ramifié, il y a presque toujours des courants vagabonds qui circulent, par ex. B. ceux qui sont générés par l'effet d'induction. Dans un système déséquilibré, il est très difficile de maintenir ces courants parasites hors du signal utile.

Dans le système équilibré idéal, le câblage de masse est séparé du câblage de signal. De cette façon, les courants circulant dans le câblage de terre ne sont pas pertinents. La connexion équilibrée entre deux appareils se compose de trois fils : alimentation, retour et terre. La mise à la terre s'effectue comme blindage éteint pour protéger les lignes de signaux internes des signaux radio émis. Fondamentalement, le blindage du câble peut être considéré comme une continuation du boîtier métallique de l'appareil. Pour cette raison, le conducteur de terre (blindage) du câble est également connecté à la terre du boîtier des appareils connectés, en utilisant le chemin le plus court possible, de sorte que les interférences HF ne puissent même pas pénétrer à l'intérieur.

S'il n'y avait pas le blindage des signaux RF, le blindage et la connexion à la terre seraient complètement inutiles. Il ne joue aucun rôle dans la transmission du signal lui-même. Pour cette raison, il est également faux de connecter le fil de terre du câble à la terre du signal de l'appareil avec des connexions symétriques. La masse du signal ne joue qu'un rôle de point de référence à l'intérieur d'un appareil, elle n'est pas requise à l'extérieur. Chaque connexion vers l'extérieur n'offre qu'une seule passerelle pour les signaux parasites. À l'intérieur de l'appareil, cependant, la masse du signal est connectée à la masse du châssis en un seul point. Cela a sa raison dans le (non-)sensibilité aux signaux radio entrecoupés.

C'est particulièrement intéressant maintenant si vous souhaitez connecter des appareils symétriques avec des appareils asymétriques, ou si vous souhaitez passer en symétrique entre-temps lors de la connexion d'appareils asymétriques pour éviter les problèmes de masse (par exemple, les boucles de masse). C'est là que le diable du détail frappe souvent, car les différents types de masse ne sont pas clairement différenciés. En raison d'une mauvaise connexion à la terre, vous pouvez perdre tout l'avantage de la technologie symétrique. Donc, vous devez utiliser des cerveaux ici. La technique symétrique a même mauvaise réputation auprès de certains, précisément parce qu'il est facile de faire de telles erreurs. Incidemment, de telles erreurs sont également commises avec plaisir par les fabricants d'appareils, qui devraient en fait en savoir plus. Ainsi, vous pouvez trouver z. B. De nombreux appareils où la masse d'un connecteur pour signaux symétriques n'est pas connectée à la masse du châssis mais à la masse du signal, contrairement à ce que j'ai écrit ci-dessus.

Alors, comment combiner symétrique et asymétrique si cela devient nécessaire ?

La façon la plus simple de le faire est d'utiliser des transformateurs. Les quatre combinaisons Unsym->Unsym, Unsym->Sym, Sym->Unsym, Sym->Sym peuvent être résolues avec un transformateur (même le même transformateur). Il n'a pas besoin de sa propre alimentation électrique et il peut gérer plusieurs centaines Voltage Différence de tension entre les deux côtés. Ce serait idéal s'il n'y avait pas quelques inconvénients aussi : un transformateur a une distorsion harmonique croissante dans les basses fréquences, et la contrecarrer coûte inévitablement cher. En un mot : les bons transformateurs coûtent très cher. De plus, ils ont un poids considérable et Volume, du moins par rapport à d'autres composants électroniques (par exemple des transistors). Qui pourtant 250 euros pour un Cinch- pense que le câble est une bonne affaire et n'a pas besoin de broncher au prix d'un bon transfo.

Malheureusement, la qualité d'un transformateur ne peut pas toujours être reconnue à partir des données publiées. Il est particulièrement intéressant de voir comment le facteur de distorsion se comporte aux basses fréquences. Une indication du facteur de distorsion à 1kHz en dit peu. Le transformateur doit également être bien blindé, par ex. B. par un capuchon en mu-métal.

Les transformateurs sont normalement proposés en tant que composants pour l'installation dans des appareils. Ceci est bien sûr assez inintéressant pour l'utilisateur normal. Les conceptions qui peuvent être bouclées dans une connexion par câble sont plus appropriées. Les exemples sont le Monacor FGA-40, ou le bien meilleur et plus cher Lundahl LL6810-phmphm. Les deux disposent de la prise cinch habituelle en hi-fi, de sorte qu'ils peuvent être utilisés notamment pour la connexion Unsym->Unsym, c'est-à-dire pour séparer les boucles de masse. Le modèle Monacor est Stéréo, Lundahl mono, vous avez donc besoin de deux de ces derniers pour la stéréo.

Si vous ne souhaitez pas utiliser de transformateur pour une bonne raison ou une autre, les possibilités se déclinent malheureusement en un certain nombre de cas, si bien qu'il faut étudier le problème d'un peu plus près.

Les difficultés tiennent au fait qu'il existe différentes manières de réaliser techniquement une entrée ou une sortie symétrique. Selon laquelle de ces variantes est présente dans le cas spécifique, la connexion entre les dispositifs symétriques et asymétriques doit être différente. Il est donc nécessaire de connaître certains détails techniques des appareils concernés, il ne suffit pas de spécifier symétrique/asymétrique. Je dois donc aller un peu plus loin pour le décrire correctement.

D'abord aux connecteurs utilisés

Le connecteur utilisé dans le domaine professionnel pour les signaux symétriques est le XLR-Brancher. L'affectation standard des broches est 1 : masse du boîtier/blindage 2 : chaud (plus) 3 : froid (moins). La fiche jack stéréo 6,35 mm est également utilisée, bien qu'elle ne soit utilisée ici que pour un signal mono. Voici le brochage Pointe : Hot Ring : Cold Sleeve : Ground.

Malheureusement, en particulier avec XLR, il existe un certain nombre d'appareils qui utilisent des affectations différentes. C'est la première cause de problèmes. S'ouvrira souvent Pin 1 n'est pas la masse du boîtier, mais la masse du signal, que j'ai déjà critiquée ci-dessus. Ce problème concerne également la prise jack. De plus, XLR permute parfois le chaud et le froid.

Les termes chaud et froid doivent être compris comme suit : Chaud est le signal "normal", c'est-à-dire le plomb, pour ainsi dire. Le froid est donc la ligne de retour. Les appellations + (plus) et – (moins) sont également utilisées, mais c'est un peu déroutant, car on a affaire à des tensions alternatives qui peuvent être positives par rapport à la masse ou entre elles et négatives à nouveau un peu plus tard. Je m'en tiendrai donc aux termes chaud et froid.

Tout d'abord, nous supposons que les connexions des appareils sont correctement câblées. Les problèmes qui surviennent lorsque les fabricants ont commis des erreurs seront discutés plus tard.

Une connexion Sym–>Sym est très simple. Vous connectez simplement le chaud au chaud, le froid au froid et le blindage du câble aux deux extrémités à la broche 1 (sur XLR). Les fils pour le chaud et le froid doivent être torsadés ensemble dans le câble. Un câble ainsi configuré donne les meilleurs résultats. Les masses du boîtier des deux appareils sont reliées l'une à l'autre via le blindage du câble afin que les courants parasites traversent le boîtier et ne pénètrent pas à l'intérieur de l'appareil. Cette connexion s'applique à toutes les variantes de circuits d'entrée et de sortie symétriques dans les appareils concernés.

Si l'un des appareils (ou même les deux) fait l'erreur de connecter la masse du signal à la broche 1 au lieu de la masse du boîtier, des courants parasites peuvent pénétrer dans l'appareil et devenir perceptibles dans le signal utile. Dans ce cas, il peut être nécessaire de déconnecter le blindage à une extrémité du câble, ou un interrupteur de levage de terre éventuellement existant (avec cela, la connexion entre la connexion du conducteur de protection de l'appareil et la terre du signal dans l'appareil peut être séparée. Cela permet d'éliminer la boucle de bourdonnement à supprimer (cependant, on accepte que la sensibilité aux parasites radio augmente). Cependant, cela peut rendre la connexion plus sensible aux interférences RF. Une autre astuce consiste à connecter uniquement le blindage du câble au boîtier du connecteur métallique, mais pas à la broche 1. Avec un peu de chance, le boîtier métallique de la prise de l'appareil est connecté au boîtier de l'appareil, ce qui signifie que vous avez la connexion au terrain d'habitation à nouveau. Vous pouvez peut-être même corriger le mauvais câblage dans l'appareil, mais vous devez bien sûr respecter les conditions de garantie.

Cela devient encore plus compliqué avec des connexions entre des appareils symétriques et asymétriques. Pour cela, je dois expliquer les variantes de circuit individuelles. D'abord les entrées :

1. Entrée symétrique du transformateur

Un transformateur est utilisé en interne. Le transformateur et l'émetteur sont en fait la même chose ; en anglais par ex. B. Il n'y a qu'un seul mot pour cela : transformateur. Ici, le chaud et le froid sont connectés à l'enroulement primaire du transformateur.

Si vous souhaitez connecter une sortie asymétrique à cette entrée, il vous suffit de connecter la masse asymétrique au froidRaccordement et le signal avec le connecteur chaud. La broche 1 reste inutilisée.

Une variante plus élégante (meilleur blindage HF) est possible lors de l'utilisation d'un câble triaxial un peu plus cher : Ici, vous pouvez connecter le blindage extérieur à la broche 1 à l'entrée. Côté sortie asymétrique, il reste non connecté. Le blindage intérieur relie la terre déséquilibrée au froid.

Les fiches d'adaptation disponibles dans le commerce entre cinch et XLR sont mal câblées à cet effet car elles relient la masse asymétrique à la masse du boîtier sur l'appareil symétrique et au froid. Cela crée une connexion à la terre qui peut entraîner des boucles de terre. Il vaudrait mieux que les fabricants de tels adaptateur installerait au moins un interrupteur de levage de masse, avec lequel la connexion à la masse du châssis peut être interrompue.

2. Entrée avec amplificateur différentiel

Cette variante moins chère et donc plus courante utilise un amplificateur différentiel électronique. Il existe certaines variantes de circuit qui n'ont pas à nous intéresser ici car les différences n'ont aucune influence sur le câblage. Cet amplificateur différentiel "calcule" la différence de tension entre le chaud et le froid, ce qui élimine un signal d'interférence qui se produit sur le chaud et le froid en même temps. La caractéristique déterminante de l'amplificateur différentiel pour cela est la réjection en mode commun. Une forte réjection en mode commun signifie une grande insensibilité aux signaux parasites.

Il en va de même pour le raccordement d'une sortie asymétrique à cette entrée comme pour l'entrée symétrique par transformateur. Ici, la différence entre les niveaux de masse des deux appareils est compensée par la réjection en mode commun de l'amplificateur différentiel. Les valeurs de distorsion d'un amplificateur différentiel peuvent également être meilleures que celle d'un transformateur, notamment dans les basses fréquences.

Avec cette entrée, la différence entre les potentiels de masse des deux appareils peut n'être que de quelques volts, tandis qu'avec des entrées symétriques par transformateur, la différence peut être de plusieurs centaines de volts sans causer de problèmes. Dans la grande majorité des cas, cependant, vous avez affaire à des différences inférieures à un volt, de sorte qu'un amplificateur différentiel est une option.

Passons maintenant aux circuits de sortie.

1. Sortie symétrique du transformateur

Un transformateur est intégré en analogique à l'entrée. Dans ce cas, Chaud et Froid sont connectés à l'enroulement secondaire du transformateur.

Si cela doit être utilisé pour piloter une entrée asymétrique, connectez à nouveau Cold à la masse asymétrique et Hot à l'entrée de signal. La connexion du blindage (broche 1) reste déconnectée, sauf si vous utilisez un câble triaxial, comme décrit ci-dessus pour les entrées symétrisées par transformateur. Alternativement, vous pouvez également utiliser une seule paire de fils blindés, le chaud et le froid étant connectés à la paire de fils. Le blindage n'est connecté qu'à la broche 1 côté sortie.

Ici aussi, les adaptateurs commerciaux posent à nouveau des problèmes.

2. Sortie entièrement équilibrée

C'est essentiellement deux sorties, l'une transportant le signal inverse de l'autre. Le signal normal est sur Chaud et le signal inversé est sur Froid. La différence est donc le double du signal normal.

Pour une connexion purement symétrique, ce type de sortie est en fait le meilleur. Malheureusement, ce type de sortie ne peut pas être correctement connecté à une entrée asymétrique. Il ne reste plus qu'à relier la masse châssis de la sortie à la masse de l'entrée asymétrique. La sortie froide reste non connectée. Ceci n'est pas entièrement satisfaisant car la masse du châssis n'est pas une bonne référence de signal pour un signal déséquilibré.

Ironiquement, il y a un avantage ici si le fabricant a mis par erreur la masse du signal sur la broche 1.

Les adaptateurs du commerce qui relient la connexion froide au blindage sont ici même dangereux car ils court-circuitent la sortie froide, ce qui peut l'endommager si elle n'est pas résistante aux courts-circuits.

3. Sortie équilibrée couplée croisée

Ce circuit essaie d'imiter un peu mieux le comportement d'un transformateur. Vous pouvez connecter une sortie à la terre ici, puis l'autre sortie produit simplement deux fois la tension. Cela évite le problème de dommages décrit avec la sortie entièrement symétrique.

La connexion à une entrée asymétrique va ici du froid à la masse et du chaud à l'entrée du signal. La broche 1 est à nouveau déconnectée, sauf lors de l'utilisation d'un câble triaxial ou d'un câble à paire blindée.

4. Sortie symétrique d'impédance

Voici juste la sortie froide avec le même impédance terminé comme la résistance de sortie de la sortie chaude. Il n'y a donc en fait aucun signal à la connexion froide. Lorsqu'il est connecté à une entrée symétrique, l'impédance adaptée signifie que le bruit affecte le chaud et le froid de la même manière, de sorte qu'ils s'annulent correctement au niveau du récepteur.

Une connexion à des entrées asymétriques est à nouveau insatisfaisante ici. La seule option est de connecter la masse du châssis à la broche 1 à la masse asymétrique, avec tous les inconvénients que cela présente. Par rapport à une sortie entièrement symétrique, au moins aucun dommage ne peut se produire ici si le froid et le blindage sont connectés l'un à l'autre.

5. Sortie compensée en masse

Ici, la connexion froide est à nouveau terminée, comme avec la sortie à symétrie d'impédance. Ici aussi, il n'y a pas de signal à la sortie froide. Cependant, la tension à la broche froide est utilisée pour corriger la tension de sortie à la broche chaude. En d'autres termes, la connexion froide agit comme une ligne de capteur, qui est utilisée pour déterminer le niveau de référence au niveau du récepteur afin qu'il reçoive le bon signal pour lui.

Lorsqu'il est connecté à une entrée symétrique, le comportement est le même qu'avec la sortie à impédance symétrique. Lors de la connexion à une entrée asymétrique, vous connectez Cold à la masse asymétrique et Hot au signal, comme avec la sortie symétrique par transformateur.

Vous pouvez donc voir qu'il n'existe pas de variante de câblage pouvant être utilisée de la même manière pour tous les circuits de sortie symétriques si vous souhaitez connecter une entrée asymétrique. Cet état de fait malheureux a probablement beaucoup contribué au fait que la technologie symétrique n'a pu jusqu'ici se répandre sensiblement dans le secteur de la hi-fi. Certaines entreprises qui osent franchir le pas le paient avec un effort plus important pour le support client.