כבל מאוזן, חיבור מאוזן – רוצים להבין?

כבל מאוזן, אות מאוזן, חיבור מאוזן – מן הסתם "שמעתם על זה" הבנתם ש "זה יותר טוב" אבל לא באמת הבנתם מה זה…. אז כאן ננסה לשפוך קצת אור על הנושא..

מהסוף.. מה זה עושה?
מבטל רעשים הנובעים מהשראות על כבל המוליך אות אודיו, מאפשר הולכה לאורך רב יחסית, ללא רעש נלווה וכתצאה מהאופן בו העניין עובד, תוספת של 6dB לאות (בעצם כפול עוצמה…).

מהתחלה.. קצת היסטוריה ועוד..
את הקו המאוזן (balanced line) חברות הטלפוניה פיתחו כבר לפני מאה שנה לערך כאשר נדרשו להוליך אות למרחק רב ונתקלו בבעיית הרעש הנלווה לכבלים ארוכים והניחות באות. כחלק מהפתרון פותח הקו המאוזן. אנו, בעלי האולפנים הביתיים, הנגנים ואנשי הבמות עלולים לסבול מאוד מתופעות של רעש נלווה אל קו אודיו בלתי מאוזן שכאמור ככל שאורכו עולה, כך עולה רמת הרעש הנלווה אל האות העובר בו.
במופעים ובמות גדולות למשל בשל אורכי הכבלים הנדרשים, החשיפה היא להשראות מקווי החשמל והגנרטורים העוברים בסמוך לקווי האודיו ובשל שימוש בשנאי תאורת הבמה המייצרים המון "רעש" שתופס "טרמפ" על כבלי האודיו.

באולפן הביתי הכבלים אמנם קצרים אך לרוב אין הפרדה בין קווי החשמל המזינים את המיכשור האולפני ואלו המזינים את המזגן או את המקרר הישן או את המיקסר במטבח… מעבר לכך שלרוב כבלי החשמל מאוד סמוכים לכבלי האודיו. לכך יש להוסיף תחנות השנאה שכונתיות של חברת חשמל ועוד מיני תחלואים של העולם המודרני שמייצרים הפרעות מגנטיות ואחרות באוויר.
"בסיכון גבוה".. אותות בעל התנגדות גבוהה כמו אלה היוצאים מגיטרות חשמליות למשל. אלו , כבלים בלתי מאוזנים ולכן רצוי מאוד שיהיו קצרים ככל האפשר. גם כאן אפשר "לחפור" מעט יותר ולהבין שבגיטרות חשמליות מסויימות בעלות פיקאפ (pickup) בעל סליל בודד (single coil) קיימת בעיית רעש קשה ואילו באחרות בעלות פיקאפ כפול סלילים (Humbucker), הבעייה נוטרלה. אגב, נא לא לבקש מגיטריסט להביא גיטרה כזו או אחרת משום שהעדפותיו תמיד לפי אופי מצלול הגיטרה ולא האם היא מרעישה או לא….

העניין שכבל היוצא מגיטרה חשמלית בד"כ הולך למגבר גיטרה על הבמה הנמצא במרחק של כ 2-3 מטר מהנגן ושם לרוב לא תהיה בעיה (המגבר ינגן מול מיקרופון בעל קו מאוזן שהולך לקונסולה). לעומת זאת כלי נגינה חשמליים אחרים בעלי מוצא אות בלתי מאוזן כמו סינתיסייזרים למיניהם חשופים הרבה יותר לבעיה כאשר האות צריך להגיע אל קונסולת טכנאי הסאונד שנמצאת במרחק הנע ממטרים ועד עשרות מטרים…. לאלו הפתרון יהיה בדמות הפיכת קו בלתי מאוזן לקו מאוזן ע"י שימוש בקופסת , Direct Box או DI כפי שרבים מכנים אותו (DI =Direct injection ) ה- DI עושה שני דברים עיקריים:
1. ממיר אות בעל התנגדות גבוהה במוצא פיקאפ של גיטרה / גיטרה בס לאות בעל התנגדות נמוכה
2. ממיר אות בלתי מאוזן לאות מאוזן.

אוקי לאחר שאמרנו את כל זאת, מן הסתם העירניים שבכם יאמרו: "אז למה לא מספיק להמיר אות עם התנגדות גבוהה לאות עם התנגדות נמוכה שאינו רגיש לרעשים סביבתיים"? אז התשובה היא – משום שאותות בעלי התנגדות נמוכה אינם זורמים היטב בכבלים קואוקסיאליים (גיד יחיד והארקה) וטיבם ועוצמתם יפחתו.

כאמור גם באולפן הביתי הכבלים העושים דרכם מכרטיס הקול אל המוניטורים או כבלים מיתר המיכשור בדרכם אל כרטיס הקול או למיכשור אחר, חשופים למטרד הרעשים ולפיכך עדיף שיחוברו באופן מאוזן. מיד ניכנס להסבר כיצד זה עובד אך חשוב להבהיר עקרון בסיסי אחד. קו מאוזן יהיה באמת מאוזן אך ורק אם שני מכשירי הקצה המחוברים יחד מוציאים או ומכניסים קו מאוזן. כלומר אם תחברו מוצא כרטיס קול מאוזן למוניטורים שהכניסה אליהם בלתי מאוזנת לא עשיתם דבר והחיבור ישאר בלתי מאוזן.

חיבור כרטיס קול בעל יציאה מאוזנת מסוג TRS וחיבור אל מוניטור בעל כניסה מאוזנת מסוג XLR
תרשים חיבורים מאוזנים

איך זה עובד?
אות מאוזן (Balanced) פועל ע"י פיצול האות במוצא מכשיר א' לשני מוליכי אות (גידים) בכבל בעוצמה שווה כאשר אחד בעל מופע (פאזה) רגיל ואילו השני עובר הפיכת פאזה. לשם כך משתמשים בכבל בעל 2 גידים וסיכוך ובקצוות הכבל, ישנו מחבר בעל 3 פינים דוגמת XLR, או TRS המכונהPL מאוזן או בטעות הנפוצה PL סטריאו… (בהחלט יתכן כבל שבצידו האחד XLR ובצידו האחר TRSהתוצאה זהה)
כאשר מקור רעש חיצוני מתקיף את הכבל, חלקו מצליח לעבור את הגנת הכבל (בידוד וסיכוך) ונאסף לשני מוליכי האות באופן שווה וכמובן באותו מופע (פאזה). כעת מה יש לנו? שני מוליכי אות, אחד במהופך לשני, כאשר שניהם נושאים את הרעש המתלווה במופע זהה!! (להזכירכם רק האות משודר הפוך). בשלב זה לפני סיכום האותות בכניסה אל מכשיר ב' , הופכים את הפאזה בגיד המהופך. כך שלמעשה מתקבלת התוצאה הבאה:

1. האות שהיה בפאזה הפוכה כעת בפאזה זהה לגיד הראשון
2. הרעש שהיה בפאזה זהה בשני הגידים כעת בפאזה מנוגדת אחד לשני 3. כאשר מסכמים את שני הגידים כעת, מתקבל הגבר של 6dB כתוצאה מסיכום האותות והרעש מתבטל כתוצאה של הפאזה ההפוכה!!! גאוני בפשטותו..

תרשים כבל מאוזן
בתרשים מעל נוכל לראות את שני גלי האות כסינוסים מהופכים בצבע כחול ואת הרעש המתווסף אליהם באדום כאשר הוא במופע זהה בשני הגידים. (כאן אזכיר כדי שלא תתבלבלו, האות משודר בפאזה הפוכה באופן יזום אך הרעש המתלווה אינו קשור לעובדה הזו…)

תרשים כבל מאוזן - הפיכת פאזהpsd

כאשר הכבל הנושא את האות והרעש מגיע אל יעדו ועובר את תהליך היפוך הפאזה הוא מסוכם כאמור.
תרשים כבל מאוזן - תוצאה

לבסוף נתייחס לכבלים ומחברים רלוונטיים.
שגיאה נפוצה השגורה בפי רבים כאשר הם מעוניינים לבקש PL מאוזן (TRS) והם דורשים בעצם PL סטריאופוני… האמת שמחבר ה- PL הוא אותו PL והוא ישמש לשתי המטרות, אלא שחשוב לדעת ששני המונחים אינם דומים…

ב PL מסוג זה אכן יש שלושה קטבים. אך כפי שקראתם ממעל, שניים מהם עושים משימה שונה מזו הקשורה במונח "סטריאו", בו יש שני מוליכי אות שווי זכויות ושווי מופע אך כל אחד מהם מיועד לצד אחר (שמאל וימין) והם בעלי אות שונה במעט ע"פ מה שהוכתב ע"י יוצרי המוסיקה שהחליטו את מי מכלי הנגינה לצדד ימינה, את מי שמאלה ואת מי בשני הצדדים באופן שווה (באמצע).

לפיכך, מחברים דוגמת RCA או TS ( מונו PL) אינם יכולים להיות מאוזנים לעולם מאחר ויש בהם רק 2 גידים – אות והארקה (אין את הגיד הנוסף הנושא את האות בפאזה הפוכה)
ולחילופין יציאה סטריאופונית במחבר יחיד גם היא אינה יכולה להיות מאוזנת מאחר והגידים נושאים עליהם אות עבור כל צד כפי שהינכם רואים בתרשים ממעל..

למדקדקין… המונח PL אינו קים בעולם אלא רק בארצנו. ככל הנראה כקיצור של פלאג. המונח הנכון הינו TS או TRS.
T=Tip, R=Ring, S=Sleev

TS= פלאג 1/4 אינטש בעל שני קטבים (זה המתקרא PL מונו..)
TRS= פלאג 1/4 אינטש בעל שלושה קטבים (זה המתקרא PL סטריאו..)

לחיים מאוזנים יותר…