Złącza i standardy w audio - cz. I

Z pewnością mieliście już do czynienia z większością typów gniazd i wtyków. O ile w tradycyjnym audio sprawa jest dość prosta, o tyle w urządzeniach cyfrowych ilość połączeń czasami może nas jednak wprawić w stan osłupienia.

Przyjrzyjmy się zatem osobliwym formatom wejść i wyjść. Znajdziemy je na tylnych panelach urządzeń audio oraz scharakteryzujmy najczęściej spotykane rodzaje połączeń występujących w świecie audio i pro audio.

Wtyk/gniazdo jack 1/4" (6.35 mm)

Bez wątpienia jedno z najpopularniejszych złącz wykorzystywanych do transmisji sygnałów analogowych w audio. Obecnie stosowane warianty to: 6,3mm i 3,5mm. Rzadko spotykamy również 2,5mm. Popularny "jack" występuje w dwóch wersjach: jack mono/TS oraz stereo/TRS. Z pierwszą kategorią wtyku spotkaliście się na pewno, jeśli gracie na gitarze lub keyboardzie czy syntezatorze. W połączeniach wykorzystujących kable zakończone wtykiem 1/4"(6,3mm) mono pojedynczy sygnał przekazywany jest do kolejnego urządzenia za pomocą jednego przewodu otoczonego ekranem połączonym z masą. W tym przypadku skrót TS odnosi się do anglojęzycznych słów Tip oraz Sleeve, gdzie Tip oznacza końcówkę wtyku natomiast Sleeve tuleję, czyli pozostałą część metalowej konstrukcji wtyku. Obie sekcje oddzielone są od siebie plastikową przegrodą. Przewody zakończone tym wtykiem stosowane są przede wszystkim w tradycyjnych instrumentach muzycznych i sprzęcie studyjnym. Służą do łączenia instrumentów ze wzmacniaczami gitarowymi lub mikserem/kartą dźwiękową, syntezatora z mikserem/kartą dźwiękową, miksera ze wzmacniaczem mocy, a wzmacniacza mocy z kolumnami głośnikowymi.

Jack 1/4" stereo/TRS (Tip-Ring-Sleeve). Tym razem oprócz znajomych określeń dla końcówki wtyku i tulei pojawia się angielskie słowo Ring oznaczające pierścień, czyli małą część wtyku pomiędzy plastikowymi przegrodami. Połączenia z takim wtykiem to takie, w których sygnał przekazywany jest za pomocą kabla składającego się z dwóch żył otoczonych wspólnym ekranem. Typowe zastosowanie jacków stereofonicznych obejmuje zakończenie przewodów słuchawkowych (kabli stereo), połączeń symetrycznych oraz kabli insertowych (do urządzeń studyjnych).

Połączenia symetryczne - zwane też zbalansowanymi - spotykane są w większości profesjonalnych urządzeń audio. Keyboardy, maszyny perkusyjne i inne media elektroniczne mają wyjścia stereofoniczne z oddzielnymi sygnałami lewego i prawego kanału. Dzięki zastosowaniu kabli zbalansowanych prześlemy sygnał na większe odległości oraz zminimalizujemy podatność sygnału na zniekształcenia. Z kolei kable insertowe pozwalają łączyć zewnętrzne procesory sygnałowe (kompresory, limitery) z gniazdami insertowymi konsolety mikserskiej. Kabel w kształcie litery "Y", zakończony z jednej strony wtykiem TRS, z drugiej zaś dwoma wtykami TS, pozwala na wysłanie i powrót sygnału przy użyciu tylko jednego gniazda miksera. Podstawową zaletą wszystkich jacków jest możliwość włożenia wtyku do gniazda w dowolnej pozycji oraz możliwość obrotu wtyku w gnieździe. Dodatkowo nie musimy się martwić, którą stroną wtykamy kabel do naszego instrumentu - sygnał podróżuje równie sprawnie w obu kierunkach.

Standard ten jak widać wykorzystywany jest głównie w studiach i instalacjach profesjonalnych. Do domowego audio korzystamy z innego złącza, o czym za chwilę.

Wtyk/gniazdo XLR

Połączenia analogowe

Kolejnym, popularnym złączem jest 3-pinowy XLR. Pomysłodawcą złącza, które pod koniec lat siedemdziesiątych na stałe zagościło w technice audio, był James H. Cannon, stąd często przewody tego typu określa się mianem cannonów. Niewielka podatność na zakłócenia, wysoka odporność na uszkodzenia mechaniczne oraz zabezpieczenie przed wypięciem leżały u podstaw uznania złącza XLR za standard w przemyśle pro audio. Złącze wykorzystujące kabel z dwiema żyłami w ekranie. Wykorzystywane jest ono najczęściej do przesyłania sygnałów audio o poziomie liniowym lub mikrofonowym. Wtyczka i gniazdo XLR mogą występować w wersji męskiej lub żeńskiej. Co ciekawe, często w interfejsach spotkamy gniazda typu combo, wspólne dla mikrofonów (wtyk XLR) lub gitar elektrycznych czy syntezatorów (wtyk duży jack). W systemach Hi-Fi używane wyłącznie do połączeń symetrycznych.

Połączenia cyfrowe

AES/EBU to standard cyfrowego przesyłania sygnału audio opracowany przez Audio Engineering Society (AES) i zatwierdzony przez organizację European Broadcasting Union (EBU). Sygnał, zawierający informacje lewego i prawego kanału, przesyłany jest kablem symetrycznym (dwie żyły i ekran) zakończonym wtykami XLR. Protokół AES/EBU w przeciwieństwie do standardu S/PDIF zyskał miano standardu profesjonalnego. W dużej mierze uwarunkowane to było wykorzystywaniem odpornych na zakłócenia, połączeń symetrycznych w przewodach o impedancji 110Ω oraz możliwością transmisji dźwięku cyfrowego na odległość do 100m.

Wtyk/gniazdo RCA (Cinch)

Połączenia analogowe

Jednym z najstarszych złączy wykorzystywanych w przemyśle audio jest popularny Cinch. Złącze funkcjonujące również pod nazwą phono i spotkamy je najczęściej w domowych systemach stereo oraz w półprofesjonalnych rozwiązaniach studyjnych. RCA jest skrótem od nazwy firmy Radio Corporation of America, która wprowadziła je na rynek w latach czterdziestych XX wieku.

Umożliwiało ono połączenie gramofonu mono ze wzmacniaczem. Słowo „cinch” pochodzi od hiszpańskiego słowa cincha, które oznacza popręg. Złącze ma centralnie pin sygnałowy, a na zewnątrz masę. Taki układ nazywany jest współosiowym. Sygnał przesyłany jest za pomocą pinu gorącego i masy, będącej często ekranem dla sygnału gorącego. Jest to albo przewód z żyłą przewodnika otoczona ekranem, lub dwie równoległe żyły otoczone ekranem (tak jest w naszym własnoręcznie robionym przewodzie), gdzie jedna jest gorąca, druga jest masą, a ekran łączymy z jednej strony (tam gdzie spodziewamy się mniejszej impedancji).

Złącze, które pozostaje standardem na rynku sprzętu audio i wideo, sukcesywnie traci na znaczeniu w rozwiązaniach profesjonalnych. Przyczyną jest to, że nie pozwala uzyskać połączeń symetrycznych. Pozostając w światku pro audio, stereofoniczne wejścia i wyjścia RCA spotkamy np. w stołach mikserskich, dzięki którym bez problemu podłączymy magnetofon, odtwarzacz CD lub inne urządzenia konsumenckie.

Połączenie cyfrowe S-PDIF

Kolejnym przedstawicielem standardu transmisji dwukanałowej jest protokół S/PDIF (SONY/Philips Digital Interface Format). W przeciwieństwie do swojego profesjonalnego kuzyna połączenia realizowane są za pomocą koncentrycznego (współosiowego) przewodu o impedancji 75 Ω. Pozwala na przesyłanie między dwoma urządzeniami dźwięku zakodowanego cyfrowo, na przykład z transportu do DAC. Standardowym wtykiem dla sygnału S/PDIF jest złącze RCA. Czasami również wykorzystywany jest standard złącza BNC. 

TOSLINK

Złącza optyczne standardu TOSLINK charakteryzują się izolacją galwaniczną źródła i odbiornika, przez co są tak chętnie stosowane w kinach domowych. Standard zaprojektowany początkowo z myślą o sprzęcie konsumenckim, posługującym się światłowodem. TOSLINK spotkamy obecnie w większości profesjonalnych kart audio w sąsiedztwie lub zamiast gniazd AES/EBU. Za pomocą tego złącza może być również wysyłany sygnał z transportu CD do przetwornika DAC.

Interfejs został opracowany i opatentowany w 1983 roku przez firmę Toshiba (TOShiba LINK). Toshiba pierwotnie zaprojektowała go do przesyłania stereofonicznego strumienia audio RAW PCM pomiędzy produkowanymi przez nią odtwarzaczami CD a wzmacniaczami. Wkrótce potem pozostali producenci odtwarzaczy CD zaadaptowali ten interfejs w swoich produktach. Wraz z pojawieniem się w domowych urządzeniach audio dźwięku 5.1, gniazdo TOSLINK obok RCA (Cinch) stało się obowiązkowym elementem tych urządzeń. Transmisja prowadzona jest światłowodem o średnicy 1 mm za pomocą impulsów światła czerwonego (długość fali 660 nm). Maksymalna przepustowość obecnej wersji wynosi 25 Mbps[3] dla zastosowań audio oraz 125 Mbps[1] dla Fast Ethernet i FireWire. W przeciwieństwie do połączeń galwanicznych, transmisja z wykorzystaniem światłowodu zapewnia odporność na zakłócenia elektromagnetyczne. Do wad światłowodów zaliczyć można: podatność przewodów na uszkodzenia mechaniczne i wilgoć, ograniczenie długości do około 10 m.

ZOBACZ TEŻ

Wszystkie złącza świata - cz. II