Кіріспе

Стандартты дыбыс сигналының деңгейі

Сызық деңгейі – CD және DVD ойнатқыштар, телевизорлар, дыбыс күшейткіштер және микшерлік консольдар сияқты құрылғылар арасында аналогтық дыбысты таратуға арналған дыбыс сигналының белгіленген күші. Сызық деңгейі басқа дыбыс сигналдары деңгейлерінің арасында орналасады. Микрофондардан (микрофон деңгейі) және аспаптардан (аспап деңгейі) келетін нашар сигналдар, сондай-ақ құлаққаптар мен динамиктерді қосуға арналған күшті сигналдар бар (динамик деңгейі). Мұндай сигналдардың күші бастапқы құрылғының шығыс кернеуіне ғана емес, сонымен қатар оның шығыс кедерісіне және қуат беру мүмкіндігіне де байланысты. Дыбыспен жұмыс істейтін тұтынушылық электрондық құрылғыларда (мысалы, дыбыс карталарында) көбінесе "сызық кірісі" және/немесе "сызық шығысы" деп белгіленген ұңғыштар болады. "Сызық шығысы" дыбыс сигналын шығарады, ал "сызық кірісі" сигналды қабылдайды. Тұтынушыға бағытталған аудио жабдықтардағы "сызық кірісі/шығысы" ұңғыштары әдетте теңгерімсіз болады және стерео RCA ұяларымен немесе 3 өткізгішті TRS мини-ұясымен қосылады, ол жер, сол жақ канал және оң жақ канал үшін арналған. Кәсіби жабдықтар көбінесе TRS телефондық ұяларында немесе XLR қосқыштарында теңгерілген қосылымдарды қолданады. Кәсіби жабдықтар TS телефондық ұяларымен теңгерімсіз қосылымдарды да пайдалана алады.

Номиналды деңгейлері

Сызық деңгейі желідегі номиналды сигнал деңгейін стандартты анықтамалық кернеуге қатысты децибелмен көрсетілген қатынас ретінде сипаттайды. Номиналды деңгей және оны көрсететін анықтамалық кернеу қолданылатын сызық деңгейіне байланысты. Номиналды деңгейлер әртүрлі болғанымен, екі ғана анықтамалық кернеу жиі қолданылады: тұтынушылық қолданыс үшін децибелдік кернеу және кәсіби қолданыс үшін децибелдік кернеу. Децибелдік вольт анықтамалық кернеуі, ал жүктемесіз децибелдік анықтамалық кернеу 0 dBu, 600 Ом кедергісінде 1 мВт қуатты тудыруға қажетті айнымалы ток кернеуі (шамамен 0,7746 VRMS). Бұл қиын бірлік 600 Ом көздері мен жүктемелерін пайдаланған және децибел-милливатттарда (dBm) шашыраған қуатты өлшеген ерте телефон стандарттарынан қалған нәрсе. Қазіргі заманғы аудио жабдықтары 600 Ом сәйкес жүктемелерді қолданбайды, сондықтан dBm жүктемесіз (dBu) түрі қолданылады. Кәсіби жабдықтар үшін ең көп таралған номиналды деңгей +4 dBu (әдетте, децибелдік мәндер нақты таңбасымен жазылады). Тұтынушылық жабдықтар үшін -10 dBV стандарты бар, ол бастапқыда өндіріс шығындарын азайту үшін жасалған. Дегенмен, тұтынушылық жабдықтар міндетті түрде осы стандартқа сәйкес келмеуі мүмкін. Мысалы, стандартты CD ойнатқыштың шығыс кернеуі шамамен 2 VRMS, бұл +6 dBV-қа тең. Мұндай жоғары шығыс деңгейлері CD ойнатқыштың алдынғы күшейткіш сатысын айналып өтуге мүмкіндік береді. Абсолюттік шамада, -10 dBV сигнал шамамен 0,447 вольт шыңдық амплитудасы (VPK) бар синусоидалық толқынға немесе 0,316 вольт тиімді квадраттық мәні бар (VRMS) кез келген сигналға тең. +4 dBu сигнал шамамен 1,736 вольт шыңдық амплитудасы бар синусоидалық толқынға немесе шамамен 1,228 VRMS тиімді квадраттық мәні бар кез келген сигналға тең. Шыңнан шыңға (кейде p-p деп қысқартылады) амплитуда (VPP) сигналдың кернеуінің толық ауытқуын көрсетеді, бұл сигналдың шыңдық амплитудасының екі есесіне тең. Мысалы, ±0,5 В шыңдық амплитудасы бар сигналдың p-p амплитудасы 1,0 В-қа тең.

+ Сызық деңгейлері және олардың шамамен атаулы кернеу деңгейлері
Қолданылуы Номиналды деңгей Номиналды деңгей, VRMS Шыңдық амплитудасы, VPK Шыңнан шыңға амплитудасы, VPP
Кәсіби аудио +4 dBu 1.228 1.736 3.472
Тұтынушылық аудио −10 dBV 0.316 0.447 0.894

Сызық деңгейі сигналы – DC смещениесі жоқ айнымалы ток сигналы, яғни оның кернеуі сигналдық жерге қатысты шыңдық амплитудасынан (мысалы, +1,5 В) теңдей теріс кернеуге (−1,5 В) дейін өзгереді.

Импеданстар

Сызықтық драйвер көбінесе желілік деңгейдегі аналогты сигналдарды шығару үшін қолданылады. Желілік шығыс пен желілік кіріс арасындағы кабельдер, кабельдегі аудиосигналдың толқын ұзындығымен салыстырғанда, әдетте өте қысқа болғандықтан, беру желісінің әсерлерін ескермеуге болады және кедергілерді сәйкестендіру қажеттілігі туындамайды. Оның орнына, желілік деңгейлі тізбектер импеданс көпірлеу принципін қолданады, онда төмен кедергілі шығыс, жоғары кедергілі кірісті басқарады. Типтік желілік шығыс қосылысының шығыс кедергісі 100-ден 600 Ом-ға дейін, ал жаңа құрылғыларда төменгі мәндер жиі кездеседі. Желілік кірістер әлдеқайда жоғары кедергіге ие, әдетте 10 кОм немесе одан да жоғары. Бұл екі кедергі, сериялық элементке қарағанда үлкен параллель элементі бар кернеуді бөлетін тізбек құрайды, бұл сигналдың аз бөлігінің жерге түсуін қамтамасыз етеді және ток тұтынуын азайтады. Шығыстан берілетін кернеудің басым бөлігі кіріс кедергісінде пайда болады және кернеудің шығыс кедергісінде түсуі минималды болады. Әр шығысқа тізбектелген үлкен резисторды оларды қауіпсіз араластыру үшін қолдануға болады, бірақ ол жүктеме кедергісі мен кабель ұзындығына сәйкес дұрыс есептелуі керек.

Дәстүрлі сигнал жолдарының желі деңгейі

Акустикалық дыбыстар (мысалы, дауыстар немесе музыкалық аспаптар) көбінесе әлсіз электр сигналдарын тудыратын түрлендіргіштер (микрофондар және пикаптар) арқылы жазылады. Бұл сигналдарды басқа құрылғылармен, мысалы, микшерлік консольдермен және таспа магнитофонымен оңай манипуляциялау үшін желілік деңгейге дейін күшейту қажет. Мұндай күшейтуді алдын ала күшейткіш немесе преамп деп аталатын құрылғы жүзеге асырады, ол сигналды желілік деңгейге дейін арттырады. Желілік деңгейде манипуляциядан кейін сигналдар қуат күшейткішке жіберіледі, онда олар құлаққаптарды немесе динамиктерді басқара алатын деңгейге дейін күшейтіледі. Бұл сигналдарды ауа арқылы естілетін дыбыстарға айналдырады. Көптеген фонограф картридждері де төмен шығыс деңгейіне ие және преампты қажет етеді; әдетте, үй стерео күшейткіші немесе қабылдағышында арнайы фоно кірісі болады. Бұл кіріс сигналды фоно преамп арқылы өткізеді, ол сигналға RIAA теңдеуін қолданып, оны желілік деңгейге дейін күшейтеді.