バランスライン

Balanced_line

「バランスの取れた」リダイレクトはここにその他の使用法については、バランスを参照してください で通信およびプロオーディオ、平衡線路または平衡信号ペアは、ある伝送線路等しい有する各々は、同じタイプの2つの導体からなるインピーダンスにそれらの長さと等しいインピーダンスに沿って地面や他の回路にします。平衡ラインフォーマットの主な利点は、トランスや差動アンプなどの差動デバイスに供給されたときに、コモンモードノイズと干渉を適切に除去できることです。平衡線の一般的な形式は、無線周波数信号に使用されるツインリードです。ツイストペア、低周波数に使用されます。それらは、リターン導体がアースに接続されるように設計された同軸ケーブルや、リターン導体が実際にアースされている回路などの不平衡ラインとは対照的です。バランスとアンバランス回路には、と呼ばれるデバイス使用して相互接続することができるバランを。
平衡ラインを駆動する回路は、平衡の利点を維持するために、それ自体が平衡でなければなりません。これは、トランスの結合によって、または単に各導体のインピーダンスのバランスをとることによって達成できます。
対称信号（振幅は等しいが各脚の極性が反対の信号）を伝送する線は、誤って「平衡」と呼ばれることがよくありますが、これは実際には差動信号です。平衡線と差動信号はしばしば一緒に使用されますが、それらは同じものではありません。差動信号はラインバランスをとらず、平衡ケーブルのノイズ除去には差動信号は必要ありません。

コンテンツ
1 説明
2 電話システム
3 オーディオシステム
4 バランスとディファレンシャル
5 バラン
6 特性インピーダンス
7 電力線
8 も参照してください
8.1 バランスの取れた伝送規格
9 参考文献
10 外部リンク

説明

  図1.ツイストペア形式の平衡線。このラインは、2線式回路での使用を目的としています。

  図2.スタークワッド形式の平衡線。このラインは、4線式回路または2本の2線式回路での使用を目的としています。また、プロフェッショナルオーディオのマイク信号にも使用され
  図3.DMクワッド形式の平衡線。このラインは、4線式回路または2本の2線式回路での使用を目的としています。

  図4.ツインリード形式の平衡ライン。このラインは、RF回路、特にアンテナでの使用を目的としています。
平衡ラインを介して信号を送信すると、外部の漂遊電界によるノイズや干渉の影響が軽減されます。外部信号源は、ライン上にコモンモード信号のみを誘導する傾向があり、グランドへの平衡インピーダンスにより、漂遊電界による差動ピックアップが最小限に抑えられます。導体は、不要なノイズを誘発する可能性のある外部磁場に各導体が均等にさらされるように、撚り合わされることが
一部の平衡ラインには、導入されるノイズの量を減らすための静電シールドもケーブルは、多くの場合、ホイル、銅線、または銅の編組で包まれています。このシールドはRF干渉に対する耐性を提供しますが、磁場に対する耐性は提供しません。
一部の平衡ラインは、4芯スタークワッドケーブルを使用して磁場に対する耐性を提供します。ケーブルの形状により、磁場が平衡回路の両脚に均等に干渉することが保証されます。この平衡干渉は、トランスまたは平衡差動受信機で簡単に除去できるコモンモード信号です。
平衡ラインにより、差動受信機はコモンモード干渉を排除することで接続のノイズを低減できます。ラインのグランドに対するインピーダンスは同じであるため、干渉するフィールドまたは電流は両方のワイヤに同じ電圧を誘導します。受信機は電線の違いにしか反応しないため、誘導ノイズ電圧の影響を受けません。平衡ラインが不平衡回路で使用され、各導体からグランドへのインピーダンスが異なる場合、別々の導体に誘導される電流により、グランドへの電圧降下が異なり、電圧差が生じ、ラインがノイズの影響を受けやすくなります。ツイストペアの例には、カテゴリ5ケーブルが含まれます。
平衡線は、不平衡線と比較して、距離あたりのノイズ量を減らし、より長いケーブル配線を実用的にすることができます。これは、電磁干渉が両方の信号に同じように影響するためです。2つの信号間の類似性は、一方の信号がもう一方の信号から差し引かれるときに、伝送パスの最後で自動的に削除されます。

電話システム
平衡回線の最初のアプリケーションは電話回線でした。電信システム（本質的にデジタル）にほとんど影響を与えなかった干渉は、電話ユーザーにとって非常に邪魔になる可能性が最初のフォーマットは、2本の単線不平衡電信線を取り、それらをペアとして使用することでした。しかし、同じルートを使用する傾向のある送電の成長により、これは不十分であることが判明しました。電力線に沿って何マイルも走っている電話回線は、一方の脚が電力線に近いため、必然的に一方の脚にもう一方の脚よりも多くの干渉が発生します。この問題は、クロスオーバーを使用して数百ヤードごとに2つの脚の位置を交換することで対処されました。これにより、両方の脚に等しい干渉が誘発され、同相信号除去比が機能するようになりました。電話システムが成長するにつれて、スペースを節約し、悪天候時のパフォーマンスの低下を避けるために、オープンワイヤではなくケーブルを使用することが好まれるようになりました。バランス型電話ケーブルに使用されるケーブル構造はツイストペアでした。しかし、これはリピーターアンプが利用可能になるまで普及しませんでした。増幅されていない電話回線の場合、ツイストペアケーブルは最大30kmの距離しか管理できませんでした。一方、静電容量の小さいオープンワイヤは、長距離で使用されていました。最長は、1893年に建設されたニューヨークからシカゴまでの1500 kmでした。ケーブルで達成可能な距離を改善するために、ローディングコイルが使用されましたが、問題は1912年に増幅器が設置され始めるまで、最終的に克服されませんでした。 ：323 ツイストペア平衡線は、各加入者の構内をそれぞれの交換機に接続するローカルループにまだ広く使用されています。 ：314–316 
電話の幹線、特に周波数分割多重キャリアシステムは、通常、2線式回路ではなく4線式回路であり（または、少なくとも光ファイバーが普及する前の状態でした）、別の種類のケーブルが必要です。このフォーマットでは、導体を2つのペアに配置する必要が1つは送信（go）信号用で、もう1つは戻り信号用です。この種の伝送における最大の干渉源は、通常、ゴー回路とリターン回路自体の間のクロストークです。最も一般的なケーブル形式はスタークワッドで、対角線上にある導体がペアを形成します。この形状により、2つのペア間で最大の同相信号除去比が得られます。別の形式はDM（Dieselhorst-Martin）クワッドで、異なるピッチでツイストペアを使用した2つのツイストペアで構成されます。 ：320 

オーディオシステム
バランスオーディオ

  図5.スタークワッドケーブルに接続されたマイクは、
正反対の導体を結合してバランスを維持します。これは、4線式回路での使用法とは異なります。この図の色は、図2の色に対応しています。
バランスラインの例は、プロのシステムのミキサーへのマイクの接続です。従来、ダイナミックマイクとコンデンサーマイクはどちらもトランスを使用して差動モード信号を提供していました。変圧器は現在でも大多数の最新のダイナミックマイクで使用されていますが、最近のコンデンサーマイクは電子駆動回路を使用する可能性が高くなっています。各レッグは、信号に関係なく、グランドに対して同じインピーダンスを持つ必要がペアケーブル（またはスタークワッドなどのペア導関数）を使用して、バランスの取れたインピーダンスを維持し、コアを緊密にねじることで、干渉が両方の導体に共通になるようにします。受信側（通常はミキシングコンソール）がラインバランスを乱さず、コモンモード（ノイズ）信号を無視でき、差動信号を抽出できる場合、システムは誘導干渉に対して優れた耐性を備えています。
マイクなどの一般的なプロフェッショナルオーディオソースには、3ピンXLRコネクタが1つはシールドまたはシャーシのアースで、他の2つは信号接続です。これらの信号線は、同じ信号の2つのコピーを伝送しますが、極性は逆です。（これらは「ホット」および「コールド」と呼ばれることが多く、AES14-1992（r2004）標準[およびEIA標準RS-297-A]は、トランスデューサは「ホット」と見なされます。ピン2は「ホット」ピンとして指定されており、その指定はシステムの他の部分で一貫した極性を維持するのに役立ちます。）これらの導体はソースからデスティネーションまで同じパスを移動するため、干渉は両方の導体に等しく誘導されると想定されています。信号を受信するアプライアンスは、2つの信号の差を比較し（多くの場合、電気的接地を無視して）、アプライアンスが誘導された電気的ノイズを無視できるようにします。誘導されたノイズは、平衡信号導体のそれぞれに同じ量で同じ極性で存在するため、2つの信号の相互の差は変わりません。目的の信号から誘導ノイズをうまく除去できるかどうかは、同じ量と種類の干渉を受ける平衡信号導体に部分的に依存します。これは通常、平衡信号伝送で使用するためのツイスト、編組、またはコジャケットケーブルにつながります。

バランスとディファレンシャル
平衡回路
平衡線のほとんどの説明は対称信号（つまり、大きさは等しいが極性が反対の信号）を想定していますが、これは残念な混乱です。信号の対称性と平衡線は互いに完全に独立しています。平衡ラインに不可欠なのは、ドライバ、ライン、およびレシーバのインピーダンスの整合です。これらの条件により、外部ノイズが差動ラインの各レッグに等しく影響し、受信機によって除去されるコモンモード信号として表示されます。「レッグ」間の優れたコモンモードインピーダンス整合を備えているが、対称信号を提供しない平衡駆動回路が 他の回路への干渉（クロストーク）を防ぐために対称差動信号が存在します -電磁界は等しく反対の電流によって相殺されます。ただし、他の回路からの干渉除去には必要ありません。

バラン
バラン
信号を平衡から不平衡に変換するには、バランが必要です。たとえば、バランは、CAT5の両端にあるバランのペアを使用して、カテゴリ5ケーブルの300フィート（91 m）を介して同軸ケーブル（不平衡）を介してラインレベルオーディオまたはEキャリアレベル1信号を送信するために使用できます。走る。バランは不平衡信号を受け取り、その信号の反転コピーを作成します。次に、これら2つの信号をCAT5ケーブルを介して平衡差動信号として送信します。もう一方の端で受信すると、バランは2つの信号の差を取り、途中で拾ったノイズを取り除き、不均衡な信号を再現します。
かつて一般的な無線周波数バランの用途は、テレビ受信機のアンテナ端子で見つかりました。通常、300オームの平衡型ツインリードアンテナ入力は、ケーブルテレビシステムからバランを介して同軸ケーブルにのみ接続できます。

特性インピーダンス
特性インピーダンス 0
{Z_ {0}}

 伝送線路の周波数は、より高い動作周波数での重要なパラメータです。並列2線式伝送ラインの場合、 Z 0 = 1 π μ ϵ ln （（ l+（（ l ）。 2 −
）。 {Z_ {0} = { frac {1} { pi}} { sqrt { frac { mu} { epsilon}}} ln left（{ frac {l} {R}} + { sqrt { left（{ frac {l} {R}} right）^ {2} -1}}〜 right）、}