Steeds meer hifi apparatuur is voorzien van aansluitingen voor gebalanceerde kabels. Dit zijn meestal XLR aansluitingen met drie pennen of bussen. In dit artikel wil ik uitleggen wat nu precies gebalanceerd signaaltransport inhoud, waarom het gedaan wordt, waar de oorsprong ligt en wat we er in de hifi aan kunnen hebben.

Wat gebeurt er precies?

Om een signaal van één apparaat naar een ander te vervoeren heb je een kabel nodig. Je hebt met twee grootheden te maken, n.l. spanning en stroom. Als we een luidspreker op een versterker aansluiten is de stroom van net zo groot belang als de spanning. We hebben dan met dikke kabels te maken die niet perse afgeschermd hoeven te zijn voor een goede signaaloverdracht. Als we met zwakke signalen bijvoorbeeld van de cd-speler naar de (voor)versterker te maken hebben moet deze kabel wel afgeschermd zijn om storingen te voorkomen. De massaverbinding is in dat geval vorm gegeven als een buitenmantel, gevlochten of als folie, om de binnenader heen die het feitelijke signaal transporteert. Dit is ongebalanceerd signaaltransport. Het signaal is een spanning ten opzichte van massa. Van stroom in de energieoverdrachtelijke zin is nauwelijks sprake. Alleen de capaciteit van de kabel brengt een virtuele belasting voor de signaalgever met zich mee die een bepaald vermogen tot stroomleverantie vereist. Zie figuur 1.

Figuur 1

De oorsprong

Gebalanceerd signaaltransport vindt zijn oorsprong bij geluidsversterking voor popconcerten waar de microfoons meestal met behoorlijk lange kabels worden aangesloten; 10 meter is geen uitzondering. De signalen van alle microfoons worden dan nog via een multikabel van vaak 50 meter of meer vervoerd naar de mengtafel die aan de andere kant van de zaal tegenover het podium staat. Dit zwakke microfoonsignaal kan over zulke grote afstanden een hoop storingen oppikken en om daar iets aan te doen werd gezocht naar een manier om het signaal ongevoelig te maken voor storende invloeden. De meeste storingen zijn signalen die ten opzichte van massa staan. Hoewel het klankmatig niet de mooiste oplossing is, is het technisch wel het meest storingsvrij om het signaal met behulp van "transformatortjes" te balanceren. Zie figuur 2.

Figuur 2

Dit betekent wel dat er per signaallijn minstens twee transformatortjes zijn opgenomen in het signaalpad. De twee signaallijnen voeren nu alleen signaal ten opzichte van elkaar en niet meer ten opzichte van massa. Alle storing die deze signaallijnen nu ten opzichte van massa oppikken ziet de ingangsschakeling waarop de kabel is aangesloten als een zgn common mode signaal; een signaal wat in beide draden hetzelfde is. Het geluidssignaal is echter een verschilsignaal en dat is wat de ingangsschakeling wél herkent en kan versterken. Analog Devices maakt speciaal voor professionele audiotoepassingen zgn balanced line drivers en balanced line receivers. De eerste zijn ontworpen om veel virtuele stroom te kunnen leveren om de hoge capaciteit van een lange kabel te overwinnen en de tweede zijn ontworpen om een hoge CMRR te hebben. Dit is de afkorting van Common Mode Rejection Ratio en dit geeft aan hoe ongevoelig de schakeling is voor common mode signalen oftewel storingen. Zie figuur 3.

Figuur 3

Een ander technisch voordeel van een gebalanceerde signaalverbinding is dat de massaverbinding als retourlijn zijn functie verliest en feitelijk aan één kant losgeschakeld kan worden. Dit is de zogenaamde ground-lift situatie en deze is van belang als er een aardlus ontstaat al de verschillende met elkaar verbonden apparaten ver uit elkaar staan en aan verschillende lichtnetgroepen hangen, maar wel aan dezelfde randaarde zijn aangesloten.

Ik wil hier dus extra benadrukken dat gebalanceerd signaaltransport in oorsprong niets te maken heeft met geluidskwaliteit, maar gewoon een technische oplossing was en is voor een technisch probleem, namelijk storingen op lange signaalleidingen.