Cáp tín hiệu và tín hiệu Unbalanced

Một sợi cáp unbalanced gồm 2 đầu connector và 2 chân cắm cho mỗi đầu, 2 chân cắm 2 đầu này được kết nối với nhau bằng 2 sợi dây bên trong sợi cáp – một sợi dây truyền dẫn tín hiệu và một sợi dây mát ground. Bởi vậy, trong hầu hết mọi trường hợp bạn có thể dễ dàng xác định sợi cáp nào được thiết kế để truyền tài tín hiệu unbalanced bằng chính 2 connectors của nó, cáp unbalanced chỉ có 2 chấu ở mỗi đầu cắm. Cáp chuẩn TS (tip-sleeve) cho guitar chính là một loại cáp unbalanced, cũng như cáp RCA sử dụng cho hầu hết các thiết bị nghe nhìn cũng là unbalanced.

Bên trong sợi cáp unbalanced, dây dẫn tín hiệu thường là dây nằm giữa của sợi, và dây ground sẽ quấn quanh nó. Dây ground sẽ có 2 chức năng – nó truyền tải một phần tín hiệu âm thanh và bảo vệ dây tín hiệu âm thanh chính ở một mức độ tránh sự can nhiễu bên ngoài gây ồn như sóng từ ánh sáng hoặc từ máy biến áp, cũng như sóng vô tuyến (RF) từ ti vi và thiết bị thu phát radio. Nó có chức năng có ích là giảm NOISE, nhưng thật không may, sợi dây ground này cũng có thể hoạt động như một antenna thu phát sóng và bởi vậy, mang theo NOISE với nó luôn trong quá trình truyền dẫn.

Cáp unbalanced hoạt động tốt khi là đường truyền dẫn tín hiệu từ một cây guitar tới amply, nhưng bởi vì nó không khử noise được từ môi trường bên ngoài, nên loại cáp này chỉ nên được sử dụng với khoảng cách tối đa 15-20 feet (4-6 mét), đặc biệt là khi sử dụng trong môi trường nhiều can nhiễu kết hợp với những loại tín hiệu có đầu phát ở mức thấp như từ keyboard, guitar,…

Cáp tín hiệu và tín hiệu Balanced

Cáp banlanced, dễ dàng để nhận biết với 3 chân cắm ở mỗi đầu connector và 3 sợi dây tương ứng bên trong cáp: 2 dây tín hiệu và một dây ground tách biệt độc lập. Cũng giống như với cáp unbalanced, dây ground cũng quấn xung quanh các dây tín hiệu và với chức năng bảo vệ dây dẫn khỏi can nhiễu. Nhưng điều khiến cho cáp balanced đặc biệt chính là cách mà thiết bị sử dụng, tối ưu hóa tính năng của sợi dây tín hiệu thứ hai có trong sợi cáp này.

Tín hiệu balanced có thể được gọi là differential (chênh lệch khác biệt). Cả hai sợi dây tín hiệu bên trong cáp balanced đều mang theo một bản sao của tín hiệu gốc, nhưng hai bản sao này được gửi đi với 2 chiều đảo nhau. Nếu bạn cộng gộp hai tín hiệu giống hệt nhau nhưng ở 2 cực đối lập, tín hiệu tổng sẽ là tín hiệu triệt tiêu, tín hiệu “cancel”, mang lại cho bạn sự yên lặng mà thôi, điều này giống như bạn cộng 2 con số có giá trị như nhau mà khác dấu, ví dụ: +20 cộng với -20, bạn sẽ có kết quả là 0.

Vậy thì câu hỏi đặt ra là tại sao bạn lại muốn thiết bị âm thanh thực hiện việc đảo chiều tín hiệu này? Trong trường hợp này, bởi vì thiết bị đầu nhận sẽ thực hiện việc đảo chiều tín hiệu lần nữa, đưa tín hiệu trong sợi dây dẫn thứ 2 này về với chiều của tín hiệu gốc. Nhưng bởi vì cả 2 bản sao tín hiệu âm thanh ở quá trình truyền dẫn trong 2 sợi dây tín hiệu sẽ đều bị cộng thêm những tín hiệu can nhiễu – và tín hiệu nhiễu này là giống hệt nhau trên cả 2 sợi, cả về chiều âm dương của chúng. Khi truyền dẫn tới thiết bị nhận âm thanh, sợi dây tín hiệu thứ 2 được đổi chiều toàn bộ để lấy phục hồi tín hiệu âm thanh gốc, rồi mới cộng gộp lại với tín hiệu ở sợi còn lại, đương nhiên, tín hiệu can nhiễu trên sợi thứ 2 này cũng được đổi chiều, và lúc này, ta có tín hiệu âm thanh thì giống nhau trên cả 2 sợi, cả về giá trị và về chiều âm dương, trong khi tín hiệu can nhiễu thì giống nhau về giá trị nhưng khác nhau về dấu âm dương, và do đó, can nhiễu khử về 0, âm thanh thì giữ nguyên bản.

balanced-wiring

Nhờ vào điều này, cáp balanced có thể hỗ trợ truyền tải âm thanh ở khoảng cách xa hơn, 50 tới 100 feet (15-30 mét), mà kể cả với những khoảng cách truyền dẫn ngắn thì loại công nghệ này cũng nên được sử dụng để phòng chống, loại bỏ can nhiễu. Các đầu nối chuẩn thiết kế cho dây dẫn tín hiệu balanced là XLR và TRS (“tip-ring-sleeve”).

BALANCED  VÀ UNBALANCED PREAMP

Preamp có thể có đầu vào balanced, đầu ra balanced hoặc cả hai Balanced và Unbalanced. Mặc dù tất cả preamp balanced đều có jack cắm XLR, nhưng không phải hết thảy chúng đều được làm  ra ngang nhau. Hai cái preamp cùng có đầu ra và đầu vào balanced nhưng có thể chúng rất khác nhau trong cách chúng xử lý tín hiệu.

Hầu hết các preamp chấp nhận một tín hiệu balanced rồi chuyển đổi nó ngay ra tín hiệu unbalanced, thực hiện các tính năng thông thường của một cái preamp (cung cấp gain, điều chỉnh volume) trên tín hiệu unbalanced, rồi chuyển đổi tín hiệu quay trở lại thành balanced ngay trước khi ra cổng đầu ra chính. Một cái preamp có đầu ra và vào balanced, nhưng cấu trúc nội tại unbalanced, thường thêm 2 màn chủ động vào đường đi tín hiệu: một bộ khuếch đại khác biệt ở đầu vào và một bộ tách pha ở đầu ra. Một bộ khuếch đại  khác biệt chuyển đổi tín hiệu balanced ra unbalanced; một bộ tách pha chuyển đổi tín hiệu unbalanced ra balanced, nghĩa là tồn tại song song cả Balanced và Unbalanced.

Một cái preamp được ưa chuộng, nhưng đắt đỏ, phương pháp là giữ tín hiệu balanced xuyên suốt trong quá trình tiền khuếch đại chứ không sử dụng song song Balanced và Unbalanced. Kỹ thuật này đòi hỏi gấp đôi mạch âm thanh; mỗi phân lượng balanced được khuếch đại riêng biệt. Hơn nữa, đòi hỏi phải có khoảng dung sai cực gần giữa hai bán chu kỳ của tín hiệu balanced. Hai bán chu kỳ tín hiệu phải có độ gain và các thuộc tính noise rõ ràng – đồng nhất. Thêm nữa, bộ điều khiển âm lượng bốn yếu tố phải duy trì theo dõi chính xác tại tất cả các vị trí. Mặc dù, mạch balanced đầy đủ có nhiều hơn các thiết bị chủ động ở trong đường đi tín hiệu, thì tín hiệu không phải là chủ thể đối với một bộ khuếch đại khác biệt và bộ tách pha.

Có một cách để nói một cái preamp có fully balanced hay không, hoặc nó có chuyển đổi tín hiệu balanced thành unbalanced rồi chuyển lại thành balanced hay không, là nhìn vào cái mạch điều khiển âm lượng. Nếu nó có hai thành tố (left and right channels), nó là mạch nội tại unbalanced, có thể tham khảo thiết bị sau:

Nếu mạch điều khiển âm lượng có 4 thành tố (left+, left-, right+, right-) đích thị là preamp fully balanced thật. Tham khảo thông tin thiết bị sau: