Коммутация, часть 1 (теория)

Владимир СЕВОСТЬЯНОВ Музыкальное Оборудование

"...Бессчетно число товару коммутационного разного завозится купцами из стран заморских и предлагается нам как будними днями, так и по праздникам великим. Однако, во градских да сельских студиях все то шумит-гудит всяко, то трещит да насвистывает, а то и оборачивается звонкое серебро гуслей в гул мутный невнятный. И происходит се, поелику купляются провода иноземные неведомые без разбору особого..."

Песнь о Вящем Контакте

Занимаясь подбором оборудования, большинство людей сосредотачивает свое внимание на выборе микшера, записывающего устройства, микрофонов, мониторной системы и устройств обработки, отводя вопросам коммутации всего вышеперечисленного оборудования место где-то между выбором мебели и дизайном визитных карточек. А ведь только хорошая (то есть качественная и удобная) коммутация позволяет в полной мере использовать потенциал основного оборудования. И нередки случаи, когда плохая коммутация девальвирует затраты на приобретение дорогого, высококачественного оборудования.

В современном процессе создания и записи музыки участвует множество самых разных устройств. Чтобы эти устройства могли работать совместно, между ними необходима связь, которую и призвана обеспечить коммутация. А поскольку информация о звуке передается между устройствами посредством электрического сигнала (тока), с него и начнем.

Основными электротехническими характеристиками сигнала являются сила тока и напряжение, а основной характеристикой любого элемента электрической цепи является сопротивление. Зависимость между ними определяется законом Ома, который гласит, что сила тока в цепи (I) равна отношению приложенного к ней напряжения (U), к сопротивлению этой цепи (R), или I=U/R.

Децибел Значение напряжения можно использовать для выражения величины электрического сигнала, то есть уровня. Однако в звуковых системах это не всегда удобно вследствие того, что напряжение в цепях может изменяться в очень широком диапазоне - в миллион и более раз. Согласитесь, неудобно сравнивать сигналы, если один из них изменяется от 0,163 до 0,326 мВ, а второй - от 0,89 до 1,78 В. Для более удобного восприятия уровней сигналов их выражают в децибелах (международное обозначение - dB, русское - дБ).

Децибел является одной десятой долей Бела - величины, названой в честь одноименного ученого (Alexander Bell), усовершенствованное изобретение которого, телефон, есть практически в каждом доме. Децибел - величина относительная, то есть она указывает не абсолютное значение параметра, а во сколько раз он больше или меньше другого значения. Децибел основан на десятичном логарифме от отношения двух сравниваемых величин.

Соотношение напряжений в децибелах = 20 lg (напряжение 1 / напряжение 2).

Теперь можно легко сравнить изменения двух сигналов, о которых говорилось выше. Оба сигнала изменились на одинаковую величину - на 6 дБ: 20 lg (0,326 / 0,163) = 6 дБ 20 lg (1,78 / 0,89) = 6 дБ.

Из этого видно очень важное достоинство относительной единицы децибела - из изменения двух разных сигналов в одинаковое количество раз следует изменение обоих сигналов на одинаковое количество децибел. Другой пример: если напряжение сигнала изменилось в десять раз, например с 0,1 до 1 В, то его изменение в децибелах равно 20 дБ. Если где-нибудь напряжение сигнала подпрыгнуло с 300 до 3000 В, то этот сигнал "скакнул" тоже на 20 дБ! Вторым достоинством децибела можно назвать то, что эта величина близка к порогу возможности человеческого уха различать по громкости два сигнала.

Так как децибел - величина относительная, то выражение уровня конкретного сигнала производится относительно опорных сигналов (в формуле - "напряжение 2"), величины которых постоянны и стандартизованы. На данный момент в звуковой аппаратуре применяются две величины опорного сигнала, которым соответствуют разные обозначения децибела. Так, если опорный сигнал составляет 0,775 В, то величина указывается как дБ (международное обозначение dBu). При опорном сигнале, равном 1 В, величина указывается как дБв (международное - dBV). Интересно отметить, что раньше при опорном сигнале 1 В применялось международное обозначение dBv, но при написании его часто путали с dBu и для устранения путаницы обозначение было заменено на dBV. Иногда для выражения уровня сигнала относительно 0,775 В можно увидеть международное обозначение dBm или русское дБм.

До сих пор в МО для обозначения номинальных уровней входных и выходных сигналов применялось только русское “дБ”, что является не совсем корректным: при этом следовало понимать, что уровень -10 дБ составляет -10 dBV, а уровень +4 дБ составляет +4 dBu. Теперь для указания номинальных входных и выходных уровней устройств будут применяться правильные русские обозначения, то есть “дБ” и “дБв”.

Например, номинальный (то есть оптимальный для корректной работы данного устройства) уровень входного сигнала многодорожечного магнитофона составляет +4 дБ (dBu). Это означает, что номинальное напряжение входного сигнала магнитофона на 4 дБ больше опорного напряжения 0,775 В.

Попробуем рассчитать номинальное входное напряжение многодорожечного магнитофона из этого примера: 4 дБ = 20 lg (U / 0,775), отсюда U = 1,23 В.

Другой пример: номинальный уровень входного сигнала процессора эффектов составляет -10 дБв (dBV). Это означает, что номинальное напряжение на входе прибора на 10 дБ меньше 1 вольта (0,32 В).

Следует также понимать, что если сигнал имеет уровень 0 дБ, то это означает не отсутствие сигнала, а то, что он равен опорному. Ярким примером этому является установка входной чувствительности каналов микшерного пульта. При нажатии на кнопку Solo в режиме Pre Fader (PFL) и вращении регулятора входного уровня мы добиваемся, чтобы индикатор уровня показывал 0 дБ.

Стандартные уровни сигналов Для соединения приборов друг с другом, у них имеются различные входы и выходы, некоторые из которых (называемые линейными) обладают номинальными чувствительностями, равными по величине стандартным уровням сигнала. Стандартные уровни сигналов, как и все стандартное, необходимы для предотвращения несогласований, вызванных, в данном случае, несовпадением уровней. Однако эти несогласования все равно возникают из-за того, что стандартных (линейных) уровней сигналов, применяемых в звуковой аппаратуре, несколько (поэтому многие приборы имеют переключатели номинального уровня линейных входов и выходов). В результате, при подаче слишком большого сигнала на вход прибора может возникать перегрузка и, как следствие, искажения, а при работе со слишком низким уровнем происходит увеличение относительного уровня шума. Относительный уровень шума с увеличением уровня полезного сигнала уменьшается.

На правом рисунке помеха составляет большую часть всего сигнала, нежели на левом.

Итак, для линейных входов и выходов существуют следующие стандартные уровни: +4 дБ (1,23 В), +6 дБ (1,55 В), -10 дБв (0,32 В) и -10 дБ (0,25 В). Кроме этих, могут встречаться и другие номинальные уровни. Например, в некоторых микшерных пультах разрывы (insert) каналов и подгрупп работают на уровне -2 дБ, что составляет 0,62 В. Также в качестве номинального уровня используются и опорные сигналы 0 дБ и 0 дБв.

Если говорить о том, какой из этих уровней лучше, то мой ответ таков: чем выше уровень полезного сигнала, тем меньше относительный уровень помех. Так как на современных приборах +6 дБ можно встретить достаточно редко, то я голосую за +4 дБ.

Влияние кабеля на проходящий сигнал Одним из самых важных элементов коммутационной системы является кабель. Если при помощи разъемов мы производим стандартизованное и надежное (в случае хороших разъемов) электрическое соединение прибора с другими элементами коммутационной системы, то кабель, вследствие своей гибкости и длины, позволяет расположить приборы в необходимых нам местах.

Так вот, при всех достоинствах кабелей, у них есть недостаток - влияние на проходящий по ним сигнал, и далеко не лучшее. Это влияние на разных сигналах и в разных условиях эксплуатации сказывается по-разному.

Начну, пожалуй, с того, что отдельно взятые жилы в кабеле, равно как и экранирующая оплетка (если кабель ее имеет), сделаны из проводящего материала с очень низким сопротивлением, то есть этот материал обладает способностью хорошо пропускать электрический ток. Удельное сопротивление (Ом*мм2/м) различных проводников приведено в таблице.

Алюминий	0,027
Бериллий	0,04
Медь	0,017
Золото	0,023
Железо	0,098
Свинец	0,21
Магний	0,04
Молибден	0,05
Никель	0,06
Платина	0,11
Серебро	0,016
Олово	0,11
Титан	0,42
Вольфрам	0,055
Цинк	0,06

А к чему это я? А к тому, что хотя сопротивление и низкое, но оно есть, и при передачи сигнала по проводникам на них возникает падение напряжения, что приводит к ослаблению уровня сигнала. Стоит отметить, что сопротивление кабеля зависит не только от удельного сопротивления материала, из которого изготовлен проводник, но и от длины и площади сечения самого проводника и, соответственно, кабеля. При этом, чем длиннее кабель, тем его сопротивление больше. Для удобства вычисления сопротивления линии определенной длины, в каталогах и прочих информационных изданиях указывают погонное сопротивление кабеля, то есть сопротивление единицы его длины. Так можно встретить, например, "Shield D.C.R = 0.031 Ohm/m". Это означает, что сопротивление оплетки некоторого метрового кабеля составляет 0,031 Ом.

Кроме сопротивления, кабель имеет и электрическую емкость, которая зависит от расстояния между проводниками, их толщины, материала изоляции, длины кабеля и прочих факторов. А емкость, как известно, способна пропускать переменный электрический ток. При этом сопротивление, которое емкость оказывает переменному току, зависит от частоты тока. Чем она выше - тем сопротивление меньше. Поэтому, наряду с сопротивлением проводников, емкость также является важнейшей характеристикой кабеля. В информационных изданиях по кабелям часто указывают их погонную емкость.

У любого кабеля есть и индуктивность. Она, как и емкость, оказывает сопротивление переменному току, и его величина также зависит от частоты сигнала. Только, в отличие от емкости, величина индуктивного сопротивления возрастает с увеличением частоты. Величина же самой индуктивности начинает резко возрастать в случае, если кабель лежит не прямо, а имеет петли или, что еще хуже, на что-нибудь намотан. Так же, как и в случаях с сопротивлением и емкостью, величину погонной индуктивности можно выяснить из каталогов.

Итак, давайте же рассмотрим, что у нас получается. Для этого я изобразил "электрическую схему" двухжильного кабеля с учетом упомянутых выше сопротивлений, емкостей и индуктивностей.

При этом сопротивление и индуктивность первой жилы обозначены как R1 и L1, те же параметры второй жилы обозначены как R2 и L2, а емкость кабеля изображает конденсатор C. Получившийся рисунок является схемой пропускающего фильтра низких частот, который оказывает сопротивление переменному току. Это сопротивление определенным образом складывается из частотно-зависимых сопротивлений индуктивностей L1, L2 и емкости C и частотно-независимых сопротивлений R1 и R2. Такое сопротивление называется полным сопротивлением или импедансом кабеля и, как любой импеданс, обозначается буквой Z.

Частотная характеристика фильтра представлена на рисунке.

Здесь видна зависимость между частотой W и отношением выходного напряжения Uo к входному Ui. Как видно, чем больше частота, тем больше ослабление проходящего сигнала. Следовательно: чем выше частота сигнала, тем кабель его пропускает хуже. Это одно из основных негативных воздействий кабеля на проходящий по нему сигнал. На практике результатом этого воздействия оказывается потеря высокочастотных составляющих в звуке - инструменты и эффекты начинают звучать тускло, теряется яркость и разборчивость. Чем кабель длиннее, тем больше у него сопротивление, индуктивность и емкость, и тем больше будет происходить снижение уровня сигнала и подавление высоких частот.

Однако уменьшение уровня сигнала и его высокочастотной составляющей зависит не только от параметров кабеля, но и от входных и выходных полных сопротивлений - импедансов (в импедансе учитывается не только уже знакомое нам активное сопротивление, но и реактивное, создаваемое емкостью и индуктивностью) коммутируемых приборов. Обратим внимание на следующий рисунок.

Здесь изображена схема, образующаяся при соединении приборов 1 и 2. Прибор 1 является источником сигнала и имеет выходной импеданс Zo. Прибор 2 представляет собой устройство, принимающее сигнал, и имеет входной импеданс Zi. Выход первого прибора соединен с входом второго при помощи кабеля, обладающего импедансом Zc. Читателям, знакомым с основами электротехники, нетрудно заметить, что на схеме изображен типичный делитель напряжения.

Теперь давайте разберемся, как входной и выходной импеданс приборов вместе с кабелем влияют на уровень и спектр сигнала. Для начала - источник. Как я уже говорил, он обладает выходным импедансом Zo, который образует последовательное соединение с Zc. Ослабление высоких частот увеличивается. В идеальном случае, когда выходной импеданс источника сигнала равен нулю, такого явления не происходит. Однако ничего идеального в природе не существует. Другое дело, что при относительно низких значениях выходного сопротивления источника на звуковой сигнал, то есть на сигнал с ограниченной шириной спектра, это влияние сказывается практически незаметно. При высоких же значениях выходного сопротивления негативное воздействие становится заметным. Приведу некоторые примеры. Импеданс прямых выходов каналов популярного микшерного пульта Mackie 8-Bus составляет 120 Ом. Такое выходное сопротивление считается низким. При подключении выходов микшера к другому устройству (магнитофону, например) завал верхних частот будет заметен меньше, чем при подключении к этому же магнитофону тем же проводом электрогитары с высоким (от 4-5 до 20-30 кОм) выходным сопротивлением. Следовательно, чем выше выходное сопротивление источника сигнала, тем тщательней нужно выбирать кабель, стараться, чтобы он обладал минимально возможными сопротивлением, емкостью и индуктивностью, и, естественно, длиной.

Входное сопротивление влияет на ток в коммутационной цепи. При снижении входного сопротивления ток увеличивается и, тем самым, снижается относительный уровень наведенных помех, так как сопротивление любого типичного источника помех выше сопротивления источника полезного сигнала. Однако наряду с позитивным влиянием низкого входного сопротивления, есть и негативное, которое заключается в потерях уровня сигнала. Эти потери тем больше, чем ниже входное сопротивление приемника сигнала. Некоторые приборы обработки звука имеют регуляторы входного сопротивления, при помощи которых можно с одной стороны уменьшить потери, а с другой - увеличить помехоустойчивость коммутационной линии.

Линии передачи высокочастотных сигналов (цифрового звука, например) представляют одно из важных исключений по отношению к правилу, согласно которому полное сопротивление источника сигнала в идеале должно быть малым по сравнению с сопротивлением нагрузки, а нагрузка должна иметь большее входное сопротивление, чем сопротивление источника, на нее включенного. При передаче высокочастотных сигналов возникает явление отражения волн от неоднородных участков линии. Это приводит к возникновению в линии стоячих волн, нарушающих стабильность ее работы. Для предотвращения этого явления тракт передачи высокочастотных сигналов должен быть согласованным. Это достигается путем подключения нагрузки, имеющей импеданс, равный волновому сопротивлению линии. Хорошим примером этому является цифровой интерфейс SPDIF, линии передачи которого имеют волновое сопротивление 75 Ом.

Хотя в этой статье не рассматривается передача усиленных сигналов (например, от усилителя мощности к акустическим системам), отмечу все же, что для этого необходимо использовать кабели с большим сечением проводников. Чем толще проводник, тем меньше его сопротивление, и тем выше демпинг-фактор.

Помехи В этом разделе я хочу рассмотреть помехи, которые по разным причинам проникают в приборы через коммутационные линии и оказывают негативное воздействие на звуковой сигнал. Для начала постараемся выяснить, что же такое помехи и откуда они берутся.

На выходе любого прибора записи, обработки и усиления звукового сигнала слышен шум, который часто называют "шипением". И для своеобразного сравнения одного шипения с другим и выражения его величины народ придумал массу фраз, вроде "прибор шипит как змея", "как автомобильная камера", "как теща" и т. д. Мне больше всего нравится фраза "шипит как жарящаяся картошка". А еще бывает и "гудение"... Все эти шипения и гудения представляют собой посторонние звуки, которые могут достаточно серьезно ухудшить качество сигнала на выходе прибора. Состоят эти звуки из собственных шумов прибора и наведенных на него и коммутационные линии помех. При этом уменьшение собственного шума прибора является задачей разработчиков, и они для этого прикладывают множество усилий. А вот на уровень наводящихся помех повлиять можно и, соответственно, вполне реально значительно ослабить неприятное шипение и гудение на выходах различных звуковых устройств.

Помехи не могут возникать сами по себе, у них обязательно есть источники, о наличии которых в данном месте можно узнать только после включения всех устройств. При этом устройство, зарекомендовавшее себя как абсолютно тихое в одной студии, может шуметь в другой, да притом и очень сильно. Все зависит от источников помех, в качестве которых могут выступать компьютерные мониторы и системные блоки, холодильники, телевизоры, пылесосы и другие бытовые приборы, находящиеся не только вблизи студийной аппаратуры, но и в соседних помещениях, различное производственное оборудование, электродвигатели лифтов, другое оборудование студии и т. д. Кстати, самыми грозными источниками помех являются сварочные аппараты и дуговые печи - из этих монстров прут помехи всех возможных видов, да еще и гигантского уровня. Пожалуй, сильнее таких помех могут быть лишь помехи, производимые молниями. Итак, давайте рассмотрим основные источники помех.

Помехи по цепям питания Как я уже несколько раз говорил, у каждой помехи есть свой источник. В данном случае таким источником является мощное устройство, а приемником помех - маломощное устройство, питающееся от той же сети, что и мощное. При этом сильные скачки тока, возникающие в цепях питания при работе мощного устройства, наводят помехи на маломощное устройство. Эти помехи отражаются на его работе и, соответственно, на выходном звуковом сигнале. Классическим источником наведения такого рода помех на микрофонный предварительный усилитель, как на маломощное устройство, может оказаться усилитель для студийных мониторов большой мощности. Включившийся регулятор уровня освещения, кондиционер или стиральная машина в соседнем помещении может добавить помех выходному сигналу, из-за этого может произойти непреднамеренное открывание какого-нибудь гейта. Звучат эти помехи, если можно так выразиться, как гудения, жужжания, трески, щелчки, свисты и т. п. Частично от такого рода помех можно избавиться путем использования хороших сетевых фильтров, однако лучше вообще не подключать к одной сети питания мощные и маломощные приборы.

Взаимные емкости Второй причиной проникновения помех являются взаимные емкости. В этом случае источниками помех являются близко расположенные к коммутационным линиям другие коммутационные линии и различные приборы. Помеха возникает из-за того, что между близко расположенными проводниками возникает существенная емкость, способная пропускать переменный электрический ток. Следовательно, сигнал с одного провода может "перебраться" на другой. Очень часто такое явление возникает в плохих многоканальных кабелях, когда они еще и достаточно длинные. При этом на одном канале микшерного пульта слабо прослушивается сигнал, идущий на другой канал. Бороться со взаимной емкостью можно разнесением кабелей на большее расстояние или, в случае многоканальных кабелей, их заменой. Взаимная емкость между проводниками может изменяться из-за механических воздействий на кабель (это называется микрофонным эффектом). Такими воздействиями являются перемещение кабеля, его изгибание, а также рывки, встряхивания и удары. Как следствие механических воздействий можно слышать различные щелкающие звуки, шорохи и прочие призвуки.

Электромагнитное излучение Третьими открытыми воротами для проникновения помех в устройства можно назвать то, что каждый провод коммутационной системы представляет собой антенну, которая ловит электромагнитные волны. В качестве источников таких волн могут выступать расположенные поблизости трансформаторы, радиостанции, высоковольтные линии, компьютерное оборудование, проезжающий мимо транспорт. Поэтому на фоне звукового сигнала может звучать радио, возникать посторонние гудения, шумы и прочие призвуки. Особенно это знакомо гитаристам. Для защиты от этих помех надо, в первую очередь, использовать экранированные кабели и, если это возможно, удалить источники помех. Есть еще одно эффективное средство борьбы с помехами от электромагнитных излучений - применение симметричной коммутации.

В этом случае сигнал от источника к приемнику передается не через одножильный экранированный кабель, а через экранированную пару проводов. При этом через один провод сигнал передается без изменений (этот сигнал, как и провод, называют "горячим" или "плюсовым"), в то время как через другой провод идет тот же сигнал, только в противофазе (этот сигнал, как и провод, называют "холодным" или "минусовым"). Оба сигнала приходят на симметричный вход принимающего устройства, но с помехами, которые "выловили" оба провода - антенны. На входе устройство производит вычитание второго сигнала из первого, при этом помехи вычитаются сами из себя.

Существуют два основных способа реализации симметрии в приборах: электронный и трансформаторный. Электронный способ заключается в применении инвертора. На выходе получаются два противоположных по фазе сигнала. Реализация этого способа вызывает некоторые сложности из-за необходимости компенсации маленького фазового сдвига на инверторе, вследствие которого на выходе устройства разность фаз между сигналами несколько отличается от необходимых 180 градусов. При подключении к электронно-симметричному выходу устройства с несимметричным входом могут возникнуть проблемы из-за замыкания минусового провода с землей. Производители звукового оборудования предлагают различные варианты реализации электронной симметрии.

Трансформаторная симметрия лишена этих недостатков, так как симметричность выхода не зависит от параметров трансформатора. Параметры трансформатора меньше подвержены изменению с течением времени и под воздействием внешних факторов, температуры, например. Однако трансформаторы, обеспечивающие линейные амплитудно-фазово-частотные характеристики, достаточно дороги, так как сложны в расчете и изготовлении. Что касается симметричного входа прибора, то из всех существующих способов его реализации трансформаторный вход является самым близким к идеальному дифференциальному, необходимому для правильного вычитания двух подаваемых на него сигналов.

Заземление Заземление является хорошим способом избавиться от различных помех, которые наводятся на прибор. Однако неправильное заземление может само по себе являться источником помех. Рассмотрим классический рисунок, иллюстрирующий образование так называемой "земляной петли".

Два устройства, соединенные экранированным кабелем, питаются от одной сети, каждое при помощи трехжильного провода, одна из жил которого является земляной. При этом у устройства A есть два земляных пути: один через собственный провод питания, а второй - через экранирующую оплетку звукового кабеля и провод питания второго устройства. Так как провода заземления имеют некоторое сопротивление, то токи, протекающие по этим проводам, создают напряжение на экранирующей оплетке. Оно является помехой звуковому сигналу. Кроме того, земляная петля может работать и как антенна, а мощное устройство образует на земляных проводах серьезные перепады напряжения. И все это безобразие устремляется прямо на вход прибора! В таком случае необходимо проделать действие, которое называется "разрывом земляной петли". Если звуковой сигнал между приборами передается при помощи симметричного соединения, то это сделать очень просто - достаточно отсоединить экранирующую оплетку от разъема, подключенного к входу. На рисунке это место разрыва земляной петли отмечено крестиком. Некоторые устройства имеют специально предназначенные для этого кнопки на задних или передних панелях. Часто этого бывает достаточно, однако в случае несимметричного соединения такой фокус не пройдет. Здесь придется "отрывать" сетевую землю от звуковой, но при этом надо учитывать, что звуковая земля с сетевой обязательно должны соединяться в одной точке. Осуществить отрыв сетевой земли от звуковой без специальной подготовки достаточно сложно, если для этого на приборе нет внешних органов вроде кнопки или двух клемм, соединенных металлической перемычкой. Если такие органы есть (что встречается не часто), то надо либо нажать на кнопку, либо разъединить клеммы, вытащив перемычку. Также, разорвать земляную петлю можно полностью отключив устройство от сетевой земли. Такое в некоторых случаях разумно делать на гитарных усилителях.

Само по себе заземление нужно осуществлять следующим образом.

От каждого прибора должен идти свой земляной провод; соединить эти провода нужно в одной точке, которую по понятным причинам называют "Мекка", и эту точку... А куда ее, собственно говоря, подключить? Лучше всего - закопать в землю что-нибудь массивное и проводящее, и подключится туда. Если такой возможности нет, то можно использовать рубашку силового кабеля, например, ну и в самом крайнем случае - водопроводную трубу. Труба плоха потому, что к ней подключаются все (а она на это совершенно не рассчитана) и она может передавать на земляные провода напряжение больше, чем есть на них самих. От такого заземления может стать хуже, чем было без него. Нельзя допускать последовательного соединения заземлений приборов (плохой способ заземления показан на следующем рисунке).

При этом, во-первых, происходит увеличение потенциала на земляной шине с добавлением каждого прибора, во-вторых, может образоваться очередная земляная петля, в которой звук может запросто "удавиться"! Последовательное соединение заземлений приборов может образоваться при установке их в металлическую рэковую стойку. В таком случае надо стараться, чтобы корпуса приборов не имели электрического контакта со стойкой и между собой. Этого можно добиться использованием различных непроводящих прокладок и подкладыванием непроводящих шайб под крепежные винты. Помогает в этом случае и использование деревянных рэковых стоек.

Переходные процессы Последнее, про что я хочу рассказать в этой части статьи - это переходные процессы. Под этими процессами можно понимать переход от одного режима работы электрической системы к другому, отличающемуся от предыдущего. По-русски говоря, переходные процессы происходят из-за выключения или включения чего-либо в электрическую сеть (звуковую и питания), при подключении источника сигнала к микшеру, усилителю или другому устройству во включенном состоянии - вообще, при любых действиях, связанных с коммутацией. Важно обратить внимание на тот факт, что порождать переходные процессы могут плохие разъемы с разболтанными контактами и провода с нарушенной изоляцией, отчего между проводниками может происходить короткое замыкание. Чаще всего переходные процессы сопровождаются характерным щелчком в динамиках и резким "подпрыгиванием" индикаторов уровня сигнала. Но, что самое главное, эти процессы сопровождаются резкими изменениями амплитуды и фазы сигнала, которые могут плохо повлиять на работу прибора. Приведу простой пример: достаточно несколько раз выдернуть джек из работающего лампового гитарного усилителя, не отключив перед этим анодное напряжение или не убрав входную чувствительность, чтобы аппарат вышел из строя. Особенно этим "болеют" усилители фирмы Marshall. Подсоединение конденсаторных микрофонов через коммутационную панель к микрофонным предварительным усилителям с включенным фантомным питанием может вывести последние из строя.

Для того, чтобы уменьшить воздействие переходных процессов на аппаратуру, необходимо перед коммутацией по возможности делать входную чувствительность устройства минимальной, выключать анодное напряжение на ламповых приборах или просто отключать устройства из сети, правда, последнее также может привести к появлению переходных процессов. Из этого следует, что устройства лучше включать и отключать реже. В самом лучшем случае, всю коммутацию надо продумать и сделать до начала работы и, соответственно, до включения всех устройств в сеть. Подавать сетевое напряжение лучше сначала на источник сигнала, а потом на приемник, отключение питания необходимо производить в обратном порядке.

Подведем некоторые итоги Во-первых, надо стараться использовать провода с низкими сопротивлением, емкостью и индуктивностью, но не те, на которых это написано большими красивыми и яркими буквами - практика показала, что эти провода далеко не лучшего качества. Во-вторых, нельзя забывать, что приборы имеют выходное сопротивление, которое активно участвует в завале высоких - чем больше выходное сопротивление, тем больше и завал. В-третьих - для цифровой коммутации используем провода с соответствующим характеристическим импедансом: для интерфейсов AES/EBU он составляет 110 Ом, для SPDIF - 75 Ом. В-четвертых - правильное заземление. Здесь необходимо помнить про земляные петли и точку "Мекка". И, наконец, симметрия - чем больше приборов подключено между собой таким способом, тем лучше.

Коммутация, часть 2а (разъемы)

Владимир СЕВОСТЬЯНОВ Музыкальное Оборудование июль 1999

Все разъемы, о которых пойдет речь, можно разделить на две большие группы: кабельные, то есть те, которые предназначены для установки на кабели, и панельные, предназначенные, соответственно, для установки на различные панели, будь то задние или передние панели устройств обработки и записи звука, или панели коммутационных приборов. В этом разделе будет рассказано о кабельных разъемах, вследствие того, что на практике с их выбором и установкой пользователям приходится сталкиваться чаще. О панельных разъемах, в основном, будет говориться при наличии у них каких-либо дополнительных возможностей.

Кроме того, разъемы делятся на гнезда (по-английски их еще называют "female", а по-русски - "мама") и штеккеры (по-английски их еще называют "male", а по-русски - "папа"). Если для разъемов типа "джек" это деление очевидно, то в случае с разъемами XLR, например, часть разъема со штырьками является штеккером, а ответная часть разъема с отверстиями - гнездом.

Разъемы типа "джек" Начнем с того, что термин "джек" - неправильный. С английского языка (из которого этого слово и было заимствовано) "jack" переводится как "гнездо". Изначально оно означало "панельный разъем" (кабельный разъем при этом назывался "plug"), однако сейчас все чаще употребляется в том же смысле, что и слово "гнездо" у нас (ответная часть типа "мама"). То есть, "jack" - это гнездо разъемов любого типа, будь то "XLR jack" или "RCA jack". Но в русском языке слово "джек" уже устоялось в качестве названия определенного типа разъемов, и менять это не имеет смысла.

На данный момент существует несколько типов джеков. Все типы по количеству контактов можно разделить на двухконтактные и трехконтактные. Первые (их часто называют "моно" или "несимметричные" джеки) предназначены для несимметричной передачи сигнала, а вторые (часто называемые "стерео" или "симметричными" джеками) можно применять как для несимметричной, так и для симметричной или двухканальной передачи сигнала. Контакты разъема (как гнезда, так и штеккера), в свою очередь, имеют определенные названия, и по первым буквам этих названий трехконтактные джеки называют также "TRS джеки".

Так, контакт 1 (на рисунке вверху) называется Sleeve или просто S. Из всех значений слова "sleeve", для разъема, по-моему, больше всего подходит "гильза". Контакт 2 называется Tip (что означает "кончик") или T. Контакт 3 называется Ring (по-русски - "кольцо") или R . В двухконтактном разъеме контакта Ring нет. При использовании двухконтактного разъема контакт 1 (Sleeve) соединяется с общим или земляным проводником, например экранирующой оплеткой, а контакт 2 (Tip) - с сигнальным проводником. Трехконтактный разъем при использовании для симметричной коммутации распаивается следующим образом: контакт 1 (Sleeve) соединяется с общим проводником. Контакт 2 (Tip) предназначен для передачи сигнала в фазе. В этом случае он называется "hot", "плюс", "фаза", "фаза плюс" или "горячий". Контакт 3 предназначен для передачи сигнала в противофазе. Его называют "cold", "минус", "противофаза", "фаза минус" или "холодный".

При двухканальной передаче, контакт 1 (Sleeve) используется для соединения с общим проводником, а контакты 2 (Tip) и 3 (Ring) - для сигнальных проводников первого и второго канала соответственно. Частным случаем двухканальной передачи является передача стереофонического сигнала. Ярким примером этому могут служить наушники. При стереофонической передаче, контакт 1 (Sleeve) - общий, контакт 2 (Tip) передает сигнал левого канала, а контакт 3 (Ring) - правого. Другим случаем двухканального использования разъемов типа джек является двунаправленная передача звуковых сигналов. Ярким примером этому может служить разъем разрыва (insert) канала на микшерном пульте. Как и везде, контакт 1 - общий, а вот стандарта распайки для второго и третьего контактов не существует. Один из двух оставшихся контактов - выход, а второй - вход.

Четвертьдюймовый джек Как уже говорилось, на данный момент существует несколько типов разъема джек. Один из них чаще всего называется "четвертьдюймовым (1/4") джеком", но также его можно называть "phone", "A-gauge" или "MI" (сокращение от Musical Instrument). Это, пожалуй, самый распространенный тип разъема - его можно встретить практически на всех типах звуковых приборов. С его помощью передаются звуковые сигналы от приборов записи и обработки, музыкальных инструментов, сигналы тайм-кода, различных контроллеров и т. д. Хотя в названии типа этого разъема есть число 1/4", которое обозначает диаметр штеккера, иногда возникают проблемы несовместимости ответных частей: либо штеккер в гнездо входит очень туго, либо наоборот - штеккер болтается в гнезде. Проблемы вызываются несовпадением диаметров штеккера и гнезда, а вот откуда берутся эти неточности в диаметрах - понять трудно. Вероятно, одной из причин является использование изготовителями разных систем измерения (дюймовой и метрической).

Четвертьдюймовые джеки бывают двух- и трехконтактные. Названия контактов и распайка полностью соответствуют приведенным выше правилам. Сами контакты разные фирмы делают из разных материалов. Я видел медные, латунные, из никелевых сплавов, посеребренные и позолоченные контакты.

TT джек TT джек чаще всего применяется в коммутационных панелях. Его название является сокращением от слов Telephone Type, еще этот разъем называется "Bantam" или "Tini". История этого разъема начинается на телефонных станциях, где обладающие приятными голосами барышни сидели в наушниках перед огромными коммутационными панелями, и, произнеся заветное слово "соединяю", втыкали в них кабели-перемычки с TT штеккерами на концах. На данный момент, в большинстве крупных студий коммутация микшерного пульта и оборудования чаще всего осуществляется посредством коммутационных панелей с TT гнездами. Это обусловлено меньшим диаметром разъема, что позволяет разместить на панели больше гнезд (96 гнезд TT с пространством под надписи на одной рэковой единице, против 48 гнезд четвертьдюймовых джеков). Кроме применения в коммутационных панелях, TT джек знаменит своей старомодной формой контактов и их, в общем, нестандартным диаметром, составляющим 0,137" или 4,4 мм. А еще существует жутко выглядящий двойной TT штеккер, который используется в коммутационных панелях для соединений интерфейса RS422.

TT джек бывает двух- и трехконтактным. Его распайка и название контактов соответствуют общей практике для подобных разъемов, то есть контакты называются Tip, Ring и Sleeve, и предназначены они для соединения с горячим, холодным и земляным проводниками соответственно. Сами контакты чаще всего делают из никелевых сплавов, меди, посеребренными или позолоченными. Некоторые фирмы (Switchcraft, например) делают штеккеры TT с клеммами для подпайки проводников, однако более популярны так называемые "обжимные" штеккеры. Дело в том, что соединение проводника с контактом при помощи обжима электрически правильнее, чем паяное. Обжимной способ не лишен недостатков, главный из которых - одноразовость крепления штеккера на кабеле. Также можно говорить про меньшую механическую надежность обжимного крепления, но если за кабель особо активно не дергать, то с контактом все будет хорошо. Для обжима контактов разъема требуется специальный инструмент.

TB джек Этот разъем, как и TT, применяется в коммутационных панелях. TB джек еще называется "B-Gauge". Кроме того, с TB разъемом полностью совместим несколько отличающийся от него формой контактов MIL джек, также называемый "TM", "Long Frame" или "MS" (сокращение от Military Style). При всем многообразии названий, диаметр всех указанных разъемов составляет 1/4" или 6,35 мм. Разъемы бывают двух- и трехконтактные. Названия контактов и распайка полностью соответствует правилам для разъемов типа джек. TB джек отличается от четвертьдюймового только формой контактов.

Миниджек Этот разъем диаметром 3,5 мм широко известен по бытовой аппаратуре. В профессиональной аппаратуре он чаще всего применяется для подключения наушников, да и то - в маленьких звуковых модулях, переносном оборудовании и прочих устройствах, где важен размер гнезда. Большее распространение миниджек получил в мультимедийном оборудовании. Чаще всего применяются трехконтактные миниджеки, двухконтактные я видел только один раз - на блоке дистанционного управления от CD плеера. Разъем миниджек знаменит своей ненадежностью.

Названия контактов и их распайка соответствует правилам для разъемов типа джек. Иногда при работе с миниджеками складывается впечатление, что контакты миниджеков делают из того, что попадается под руку производителя - какие-то они все одноразовые. Правда, есть фирмы, производящие хорошие миниджеки, например, Canare. В штеккеры этой фирмы можно спокойно вставить кабель с внешним диаметров до семи миллиметров. Один только вопрос: выдержат ли гнезда миниджека работу с такой массивной конструкцией (штеккер + кабель)?

Особенности джековых гнезд Гнезда разъемов типа джек, кроме основной функции - обеспечения механического и электрического контакта с ответной частью, часто обладают функциями переключателя, для чего эти гнезда имеют дополнительные контакты. Например, гнезда четвертьдюймового джека и миниджека фирмы United Switch имеют по девять контактов.

Вот их электрическая схема:

При включении штеккера в это гнездо, кроме соединения контактов штеккера с клеммами контактов гнезда 1, 2 и 3, происходит также переключение двух независимых групп контактов (клеммы 4, 5, 6 и 7, 8, 9). А в гнезде TB фирмы Neutrik, например, при включении штеккера происходит размыкание контактов 4, 5 и 6, и основных контактов гнезда (1, 2 и 3).

Дополнительные контакты в гнездах разъемов чаще всего применяются там, где необходимо разорвать или наоборот - соединить какие-либо внутренние или внешние элементы и блоки звуковой цепи. Простейшим примером может служить гнездо разрыва канала на микшерном пульте.

При включении инсертного кабеля, внутренняя звуковая цепь разрывается и сигнал может проходить только через внешнее устройство. В данном случае, контакт T (Tip) является выходом, то есть сигнал с него нужно подавать на вход внешнего прибора, а контакт R (Ring) является входом, то есть на него сигнал от внешнего прибора должен поступать. В некоторых моделях гнезд переключение контактов производится только при полном включении в них штеккера, а при неполном включении переключения контактов не происходит. Эту возможность фирма Mackie, например, использует для "снятия" сигнала на многодорожечный магнитофон без разрыва сигнальной цепи канала. Есть еще несколько вариантов применения дополнительных контактов у гнезд типа джек, но об этом будет рассказано в одной из следующих статей серии.

О джеках некоторых производителей Пожалуй, самыми популярными производителями разъемов являются фирмы Neutrik и Switchcraft. Часто возникают споры о том, чьи разъемы лучше. Для начала постараюсь описать конструкции разъемов обеих фирм - разъемов, ставших своеобразной классикой разъемостроения.

Так, штеккер четвертьдюймового джека фирмы Neutrik имеет следующую конструкцию: штырь с двумя или тремя контактами вставляется в металлическую гильзу, имеющую форму усеченного конуса. За контактным штырем в гильзу вставляется пластиковый зажим для кабеля, а далее на нее накручивается пластиковая муфта с резиновой конической трубкой, резко сужающейся в конце. Пластиковые муфты могут быть различных цветов, что очень удобно для распознавания кабелей в общей куче. TB и MIL штеккеры фирмы Neutrik вместо конической гильзы имеют цилиндрическую, и не имеют пластиковой муфты с резиновой сужающейся трубкой. Гильзы штеккеров TB и MIL бывают разных цветов. TT штеккеры фирмы Neutrik обжимные.

Штеккер четвертьдюймового джека фирмы Switchcraft состоит из контактного штыря с длинной клеммой контакта Sleeve, которая одновременно является зажимом для кабеля. На контактный штырь накручивается цилиндрическая гильза, которую от клемм для подпайки проводника отделяет полиэтиленовая трубка. Штеккеры типов TT, TB и MIL фирмы Switchcraft имеют сходные конструкции.

Так вот, при использовании штеккеров фирмы Switchcraft у меня почему-то постоянно откручивалась гильза от контактного штыря. Однажды я обнаружил, что гильза штеккера, воткнутого в гитару, совсем отвинтилась и сползла по кабелю метра на два. Кроме всего прочего, кабель болтался в гильзе, как белье на веревке. Из-за этого, по прошествии некоторого времени он переломился у места подпайки. Однако, при отсутствии переменных механических воздействий на штеккер Switchcraft таких проблем не возникало.

Со штеккерами фирмы Neutrik проблем, вызванных механическими воздействиями, не было.

Итак, я предпочитаю штеккеры фирмы Neutrik. Однако, проблемы и с ними бывают. Однажды я решил попробовать компьютерную систему записи Gina, имеющую коммутационную коробку с десятью гнездами типа джек, по пять в два ряда. В процессе работы я заметил, что три штеккера Neutrik, вставленные в соседние гнезда, из-за близкого расположения гнезд торчат веером. Четвертый же штеккер я вообще побоялся включать из-за боязни сломать гнездо. А вот штеккеры Switchcraft входили без перекосов. Правда, больше я пока не сталкивался с проблемой одновременного включения нескольких штеккеров Neutrik.

Кстати, с четвертьдюймовыми джеками разных диаметров я сталкиваюсь постоянно при подключении к микшеру наушников AKG K 240 M. Штеккер наушников и гнездо микшера явно не нравятся друг другу, что выражается в постоянном пропадании звука в левом канале наушников. А с наушниками, снабженными штеккером Neutrik (в пульте используются гнезда именно этой фирмы), пропадания прекращаются, да и сидит штеккер в гнезде ощутимо плотнее. А еще кто-то говорит о стандартах...

Разъемы типа XLR Еще их называют "Switchcraft", "Cannon" и "канон". В 60-х годах фирмой ITT Cannon была разработана серия разъемов для применения в самолетах Боинг. Буква "X" определяет серию (до этого ITT Cannon выпустила серию разъемов, названия которых начинались с буквы "U"), "L" означает "Locking" ("фиксирующийся"), "R" - Rubber ("резина"). Поскольку выпускавшиеся до этого разъемы XLP с пластиковыми изоляторами имели проблемы с окислением посеребренных контактов, в гнезде XLR использовался резиновый изолятор, при соединении очищающий контакты. Фирма Switchcraft одной из первых использовала XLR для звуковых соединений, добавив заземляющий выступ для соединения с гильзой-оболочкой, и вернувшись к твердому пластиковому изолятору. В 80-х в разъемах XLR распространилось применение менее подверженных окислению позолоченных контактных штырьков, и значение резинового изолятора уменьшилось.

Эти разъемы могут иметь три, четыре, пять и более контактов. Трехконтактные разъемы XLR имеют наибольшую распространенность в звуковом оборудовании. Они применяются для симметричной передачи аналоговых сигналов микрофонного или линейного уровня, цифровых сигналов, а также синхросигнала. Разъемы XLR с количеством контактов более трех применяются в ламповых и стереофонических микрофонах. Для трехконтактного разъема нумерация клемм приведена на рисунке.

Контакт 1 предназначен для соединения с общим проводником, контакт 2 - с плюсовым, а контакт 3 - с минусовым. Контакт 0 - это корпус разъема, иногда его соединяют с контактом 1. Подобная распайка является стандартной, но иногда встречаются устройства, у которых сигнал в фазе (плюс) передается посредством контакта 3 (на таких приборах обычно пишут "pin 3 = hot").

Разъем типа XLR знаменит несколькими особенностями. Во-первых, обе ответные части разъема, то есть гнезда и штеккеры, могут быть как кабельными, так и панельными (согласитесь, редко можно встретить панельный штеккер типа джек). При этом, для выхода сигнала используется ответная часть разъема со штырьками (штеккер), а для входа используется ответная часть разъема с отверстиями (гнездо).

Второе, чем известен разъем XLR - так это своей надежностью. Она обеспечивается толстыми прочными контактными штырьками и зубом-замком, который защелкивается при соединении обеих частей разъема. Так что разъединиться самостоятельно XLR не может. Кроме того, некоторые фирмы, например, Neutrik, производят обрезиненные водонепроницаемые кабельные разъемы, разъемы с выключателями и с дополнительными фиксаторами замка. Эти разъемы выдерживают практически все погодные и механические неурядицы.

Третье - это электрически правильная последовательность соединения контактов разъема. Дело в том, что сначала необходимо соединять земляные контакты, а потом - сигнальные. Некоторые модели гнезд XLR имеют слегка выдвинутый земляной (1) контакт, за счет чего его соединение с соответствующим контактом ответной части разъема происходит несколько раньше, нежели у других контактов.

Есть две классические конструкции разъемов типа XLR. Кабельный разъем фирмы Neutrik состоит из металлической гильзы с внутренним продольным направляющим шлицем, в которую вставляется пластиковый цилиндр с трубчатыми контактами и продольным выступом (в случае гнезда) или пластиковая шайба со штыревыми контактами и продольным выступом (в случае штеккера). Затем вставляется пластиковый зажим для кабеля и накручивается пластиковая муфта с резиновой гофрированной конической трубкой.

Кабельный разъем фирмы Switchcraft состоит из конической металлической гильзы с продольным внутренним шлицем, пластикового цилиндра с трубчатыми контактами и продольным выступом (гнездо) или пластиковой шайбы со штыревыми контактами и продольным выступом (штеккер). Пластиковый контактный цилиндр или шайба фиксируются в гильзе посредством винта. Завершает конструкцию резиновая коническая трубка, которая одновременно является зажимом для кабеля.

Конструктивно мне больше нравятся разъемы фирмы Neutrik: маленький фиксирующий винтик разъемов Switchcraft иногда теряется. Кроме того, в Switchcraft довольно трудно вставить кабель большого диаметра - отверстие в резиновой трубке недостаточно велико. С разъемами Neutrik таких проблем нет. Да и материал, из которого сделаны контакты, у них получше (механически надежнее и меньше окисляется).

Комбинированное гнездо джек/XLR Это комбинированное панельное гнездо фирмы Neutrik под штеккеры двух типов - джек и XLR. Применяется в качестве входного разъема и позволяет экономить место на панели. Посредством джека чаще всего передаются звуковые сигналы линейного уровня как симметричным, так и несимметричным способом, а XLR используется для симметричной передачи сигналов микрофонного и линейного уровней.

Разъемы типа BNC На данный момент нет единого мнения о происхождении названия этого разъема. Однако наиболее авторитетные источники придерживаются версии, что название расшифровывается как Bayonet Neill-Concelman, где "bayonet" ("штык") означает тип соединения (похожим способом крепились штыки к некоторым винтовкам), а "Neill" и "Concelman" - фамилии изобретателей разъема. Хотя часто встречается расшифровка "British Naval Connector" ("британский военно-морской разъем").

Разъемы BNC применяются чаще всего в цифровой аппаратуре для передачи синхронизационных тактовых сигналов. Кроме этого, BNC можно встретить в качестве входных и выходных разъемов цифровых звуковых интерфейсов (в частности, SPDIF). Выпускаются разъемы с характеристическим импедансом 75 Ом и 50 Ом (последние не применяются в звуковой аппаратуре). Кабельные разъемы имеют обжимное крепление, для их установки на кабель требуется специальный инструмент.

Конструктивно разъем выглядит следующим образом: внутри металлической гильзы с накидной фиксирующей муфтой (при ее повороте разъемное соединение надежно фиксируется) есть тонкий центральный сигнальный контакт. С другой стороны гильзы находится контактная трубка для экранной оплетки. Сигнальный проводник проходит через эту трубку и вставляется в штырек, который входит в центральный контакт. На контактную трубку надевается другая трубка, которая, собственно говоря, и обжимается специальным инструментом. Центральный контакт бывает никелевым, посеребренным и позолоченным. Сама гильза, чаще всего, никелированная.

Разъемы типа RCA Их также называют "phono". Фирма Radio Corporation of America (RCA) разработала эти разъемы в 30-х годах для внутренних соединений блоков радиоприемников и телевизоров. Широко применялись эти разъемы в проигрывателях грампластинок для соединения головки звукоснимателя (phono cartridge) с предусилителем, поскольку разъемы недорогие, хорошо сочетаются с тонкими экранированными кабелями, использовавшимся для головок звукоснимателей, а также потому, что проигрыватели были монофонические и одножильного экранированного кабеля было вполне достаточно.

Применяются разъемы RCA для несимметричной передачи аналоговых сигналов линейного уровня, в основном от различных записывающих устройств. Кроме того, этот разъем находит применение в цифровом интерфейсе формата SPDIF. RCA - изначально неправильный разъем, так как соединение сигнального контакта штеккера с сигнальным контактом гнезда происходит раньше, чем соединение земляных контактов. Некоторые фирмы, одна из которых все та же Neutrik, производят штеккеры типа RCA с выдвинутым подпружиненным земляным контактом, который соединяется с земляным контактом гнезда раньше, чем сигнальный контакт.

Все разъемы RCA можно разделить на две группы. Одни предназначены для передачи аналогового сигнала, а вторые - для передачи цифрового сигнала SPDIF, вследствие чего они обладают характеристическим импедансом 75 Ом.

Разъемы первой группы имеют клеммы для подпайки проводников, а разъемы второй группы - обжимные. В любом случае, какой бы ни был разъем, его распайка (или обжимка) совершенно однозначная: центральный контакт - сигнальный, а цилиндр вокруг центрального контакта - общий.

Разъемы EDAC Название происходит от фирмы EDAC, выпускающей эти разъемы, а еще их называют ELCO по имени другой фирмы, также производящей разъемы данного типа. Это - многоконтактные разъемы. Они применяются для передачи аналоговых сигналов линейного и микрофонного уровней. Если не считать коммутационные панели, то, наверное, самое дешевое устройство с разъемом EDAC - это магнитофон ADAT, где этот разъем используется для одновременного подключения восьми входов и восьми выходов. Многие производящие кабели фирмы изготавливают специальные шестнадцатиканальные кабели для подключения магнитофонов ADAT к микшерному пульту. На одном конце таких кабелей установлен разъем EDAC, а на втором могут быть шестнадцать разъемов джек или XLR. Однако самое большое распространение EDAC получили на больших микшерных пультах, где на разъемах этого типа сделаны все входы и выходы.

В отношении конструкции, разъем EDAC представляет собой контактную колодку прямоугольной формы с двумя направляющими штырями, заключенную в металлический кожух. Один угол кожуха имеет отверстие с зажимом для кабеля. Интересной особенностью является то, что этот угол можно поворачивать. Вследствие этого, кабель может выходить из разъема как прямо, так и сбоку. Через кожух и контактную колодку насквозь проходит фиксирующий винт, который необходимо закручивать при соединении двух частей разъема. Выпускаются контактные колодки с 12, 20, 38, 56, 90 и 120 контактами. При этом, количество контактов в разъеме может быть любое, но, естественно, не больше того, на которое рассчитана колодка. Сами контакты позолоченные и представляют собой плоские вилочки. Очень надежный многоконтактный разъем.

Разъемы типа D-Sub Полное название этого многоконтактного разъема - "D-Subminiature". Чаще всего его можно увидеть на компьютерах. В звуковом оборудовании он применяется для передачи аналоговых сигналов микрофонного и линейного уровней, а также для некоторых звуковых цифровых интерфейсов, например, TDIF. Кроме этого, разъем D-Subminiature используется в различных RS интерфейсах.

Для передачи аналоговых сигналов в звуковой аппаратуре чаще всего применяются разъемы с двадцатью пятью и тридцатью семью контактами. При этом, первые используются в основном для восьмиканальной симметричной передачи звуковых сигналов линейного уровня. Примером могут служить восьмиканальные цифровые магнитофоны серии DA фирмы Tascam, на которых стоят по два разъема: один для восьми входов, а другой - для восьми выходов.

Разъем D-Sub состоит из контактной колодки со штыревыми контактами в два ряда (в других областях применяются также трехрядные разъемы D-Sub), причем количество контактов в первом ряду на один больше, чем во втором. Контакты защищены металлическим кожухом, согнутом в форме буквы D. Сама контактная колодка закрывается пластиковым или металлическим кожухом. Разъем знаменит следующим: во-первых, по сравнению со многими другими многоконтактными разъемами, используемыми в звуковой аппаратуре, он - маленький. Габариты способствуют его установке там, где мало места, например на компьютерных звуковых платах. Во-вторых, разъем D-Subminiature знаменит своей ненадежностью. Даже при туго закрученных фиксирующих винтах может пропасть контакт или развалиться кожух (особенно, если он пластиковый). В-третьих, в отверстие кожуха этого разъема с большим трудом можно пропихнуть нормальный восьмипарный мультикор. Контакты разъема, чаще всего, позолоченные.

Разъемы Speakon Это изобретение фирмы Neutrik используется для подключения акустических систем. Разъемы бывают трех видов: двухконтактные, четырехконтактные и восьмиконтактные. Чаще всего используются четырехконтактные разъемы. При помощи них возможно подключение широкополосных и двухполосных акустических систем. Восьмиконтактный разъем чаще применяется для трех- и четырехполосных акустических систем.

Разъем устроен так: в пластиковую гильзу с замком вставляется пластиковая цилиндрическая контактная колодка с двумя, четырьмя или восемью контактами. Провод прикрепляется к контактам при помощи зажимного винтика, для которого необходим шестигранный ключ. За контактной колодкой в гильзу вставляется пластиковый зажим для кабеля, после чего на нее накручивается пластиковая накидная гайка.

Гнезда Тип. Указан тип разъема: (к) - кабельный, (п) - панельный. Контакт. Указывается количество контактов одного разъема и материал контактов: (Н) - сплав никеля и серебра, (З) - позолоченные, (С) - посеребренные.

Штеккеры Тип. Указан тип разъема: (к) - кабельный, (п) - панельный. Контакт. Указывается количество контактов одного разъема и материал контактов: (Н) - сплав никеля и серебра, (З) - позолоченные, (С) - посеребренные.

Инструменты для обжима

Коммутация, часть 2б (кабели)

Владимир СЕВОСТЬЯНОВ Музыкальное Оборудование июль 1999

При всем многообразии типов кабелей все они имеют сходные конструкции. Если рассмотреть поперечное сечение кабеля, то в его центре находятся один или несколько проводов, покрытых слоем изоляции. Эти провода, вместе с прокладкой из природных текстильных материалов, служащей для упрочнения конструкции и снижения микрофонного эффекта, помещены в зкранирующую оплетку. Все это покрывается одним или несколькими слоями изоляции.

Провода дешевых кабелей чаще всего делают из обычной меди. Провода более дорогих кабелей делают из меди бескислородной (Oxygen-Free Copper, OFC), получаемой переплавкой при сильно пониженном давлении. Еще дороже стоят кабели, провода которых делаются из серебра и золота. Такие кабели используются там, где необходимо как можно точнее передать сигнал. Кроме того, для передачи звуковых сигналов используются не менее дорогие карбоновые провода, сделанные из полимерного углеродсодержащего волокна. Изоляцию большинства кабелей обычно делают из поливинилхлорида (полихлорвинила), пластизоля и полиуретана.

Кроме электрических характеристик, основными из которых являются сопротивление, индуктивность и емкость, у провода есть также важные физические характеристики - диаметр, площадь поперечного сечения или калибр. Диаметр провода измеряется в миллиметрах, площадь поперечного сечения - в квадратных миллиметрах, а для калибра существует американская система AWG (American Wire Gauge). Для сопоставления калибра AWG, диаметра и площади поперечного сечения круглого провода приводится таблица.

Экранированные кабели Все кабели, применяемые в звуковом оборудовании для передачи аналоговых сигналов микрофонного и линейного уровней, а также цифровых сигналов, должны быть экранированы. Это означает, что вокруг сигнальных проводов кабеля должна располагаться проводящая поверхность (экран), защищающая провода кабеля от воздействия электромагнитного излучения. Экран чаще всего используется как общий провод. В звуковых кабелях экран бывает трех типов: из фольги, проволочной сетки или проволочной спирали. При изготовлении экрана, производители кабелей стараются, чтобы он полностью закрывал собой сигнальные провода кабеля. Проще всего этого добиться, делая экран из металлической (чаще алюминиевой или медной) фольги. Этой фольгой обматывают сигнальные провода кабеля и под нее прокладывают оголенный провод для контакта с ней. Такой экран обеспечивает 100% покрытие сигнальных проводов. Однако экран из фольги имеет недостатки, главный из которых - механическая ненадежность, поэтому его применяют в кабелях, предназначенных для стационарного использования. Экранная сетчатая оплетка является самой механически надежной формой экрана. Но при этом она сложна в изготовлении, да и добиться 100% покрытия ею сигнальных проводов сложно. Обычно экранная сетчатая оплетка покрывает от 60 до 85% площади сигнальных проводов. Некоторые фирмы делают очень плотные сетчатые оплетки, покрывающих в кабеле до 96% площади проводов.

Экранирующая спиральная проволочная оплетка имеет одно большое достоинство - она обеспечивает кабелю такую гибкость, которую невозможно достичь при экране из фольги или при сетчатой оплетке (гибкость кабелей имеет повышенное значение в концертных условиях). Правда, на этом практически все ее достоинства заканчиваются. Спиральная проволочная оплетка покрывает не более 80% площади сигнальных проводов и при оказании на нее физических воздействий быстро приходит в негодность (хотя и не так быстро, как экран из фольги). При этом резко уменьшается покрываемая ею площадь.

Некоторые фирмы производят кабели с двойной экранировкой. Чаще всего это комбинация фольги с жиденькой сетчатой оплеткой, которая служит для ее упрочнения. Также делают двойную спиральную оплетку, которая надежнее, чем одинарная, и покрывает несколько большую площадь проводов.