平衡和单端有什么区别?
平衡信号 vs. 单端信号：它们究竟有何不同？
在电子领域，我们经常会听到“平衡信号”和“单端信号”这两个术语。它们描述的是信号在传输过程中如何利用导线来传递信息。理解它们之间的差异，对于优化音频、视频以及各种电子设备的性能至关重要。
单端信号：简单直接的沟通方式
想象一下，你有一条电话线，一个人说话，另一个人听。这就是单端信号最直观的理解。它只需要两根导线：
1. 信号线（也称为热线或正极）：这根线承载着原始的音频或数据信号。电压的变化代表了信息的传递。
2. 地线（也称为负极或参考线）：这根线的作用是提供一个参考点。所有信号的电压变化都是相对于这根地线来衡量的。它也承担着屏蔽外部干扰的作用，但效果相对有限。
工作原理：
单端信号的工作原理非常简单。信号的电压在信号线和地线之间产生变化，接收端只需要测量信号线相对于地线的电压差，就能还原出原始信息。
优点：
简单易懂：设计和实现都比较容易，需要的组件也少。
成本较低：由于所需的导线和连接器更少，通常成本也更低。
缺点：
容易受到干扰：这是单端信号最大的弱点。任何进入信号线或地线的电磁干扰（EMI）都会直接叠加在原始信号上。由于接收端直接测量信号线与地线的电压差，这些干扰就会被一起接收，导致信号失真，尤其是在长距离传输时更为明显。
信号衰减快：长距离传输时，信号的幅度会随着距离的增加而减弱，更容易受到噪声的影响。
地线电位差异问题：如果发送端和接收端的地线之间存在微小的电位差异，这个差异也会被当作噪声一起传输，进一步影响信号质量。
常见应用：
在家用音频设备中，很多 RCA 连接线就是使用单端信号。电脑的音频接口（通常是绿色接口）也多为单端。
平衡信号：更聪明、更抗干扰的通信方式
现在，让我们换个场景。如果我们在电话线里多加一根线，并且这两根信号线传递的是“镜像”信号，情况会怎样？这就是平衡信号的精髓所在。它需要三根导线：
1. 热线（Hot）：传递一个原始的信号。
2. 冷线（Cold）：传递与热线极性相反的、振幅相同的信号。换句话说，当热线上的信号电压升高时，冷线上的信号电压就会降低，反之亦然。
3. 地线（Ground）：同样是提供参考点，并且通常用于屏蔽。
工作原理：
平衡信号的优势在于其差分传输的机制。接收端并不直接测量热线相对于地线的电压，而是测量热线与冷线之间的电压差。
想象一下，外部的电磁干扰（EMI）同时作用在热线和冷线上。由于这两个信号线是紧密绞合在一起的，它们接收到的干扰是几乎相同的（同相的）。
原始信号传输：接收端计算 热线电压 冷线电压。因为冷线电压是热线电压的负值，所以 (冷线电压) 实际上就是 ( (热线电压) )，也就是加上了热线电压。所以，两次叠加就使得原始信号的幅度翻倍。
干扰信号叠加：假设干扰信号是 +V_noise。那么热线电压变为 (V_signal + V_noise)，冷线电压变为 (V_signal + V_noise)。
接收端测量：接收端测量 (热线电压) (冷线电压) = (V_signal + V_noise) (V_signal + V_noise) = V_signal + V_noise + V_signal V_noise = 2 V_signal。
可以看到，在差分相减的过程中，同相的干扰信号被相互抵消了！这就是平衡信号强大的抗噪声能力。
优点：
极强的抗噪声能力：这是平衡信号的核心优势。由于干扰信号被抵消，它非常适合在嘈杂的环境或长距离传输。
更低的信号衰减：即使在长距离传输，原始信号的幅度也能够更好地保持。
更高的信噪比（SNR）：信号的质量远优于单端信号。
可消除地线电位差异：与单端信号不同，平衡信号测量的是两根信号线之间的差值，地线电位差异对最终信号的影响被大大减小。
缺点：
需要更多导线和复杂电路：传输需要三根导线，接收端也需要更复杂的电路来处理差分信号，这增加了成本和设计复杂度。
连接器体积较大：常见的平衡连接器如 XLR 或 TRS (TipRingSleeve) 会比 RCA 连接器体积大。
常见应用：
在专业音频领域，XLR 和 TRS 连接器都是平衡接口，广泛用于麦克风、音频调音台、监听音箱等设备之间。一些高端的乐器连接线也采用平衡设计。
总结一下关键区别：
| 特性 | 单端信号 | 平衡信号 |
| : | : | : |
| 导线数量 | 2 根 (信号线 + 地线) | 3 根 (热线 + 冷线 + 地线) |
| 信号传递 | 直接传递信号电压 | 传递一对幅度相等、极性相反的信号 |
| 抗干扰性 | 较差，易受噪声影响 | 极佳，通过差分抵消机制消除大部分噪声 |
| 信号质量 | 受噪声影响大，信噪比相对较低 | 高质量，信噪比高 |
| 传输距离 | 不适合长距离传输 | 非常适合长距离传输 |
| 成本 | 较低 | 较高 |
| 应用场景 | 家用音频，简单电子设备 | 专业音频，要求高音质的设备，长距离传输 |
选择哪种信号传输方式，很大程度上取决于应用的需求。如果对音质要求不高，传输距离也很短，单端信号可以满足需求且成本较低。但如果是在嘈杂环境中工作，或者需要保证信号的纯净和稳定，那么平衡信号无疑是更优的选择。
在电子领域，我们经常会听到“平衡信号”和“单端信号”这两个术语。它们描述的是信号在传输过程中如何利用导线来传递信息。理解它们之间的差异，对于优化音频、视频以及各种电子设备的性能至关重要。
单端信号：简单直接的沟通方式
想象一下，你有一条电话线，一个人说话，另一个人听。这就是单端信号最直观的理解。它只需要两根导线：
1. 信号线（也称为热线或正极）：这根线承载着原始的音频或数据信号。电压的变化代表了信息的传递。
2. 地线（也称为负极或参考线）：这根线的作用是提供一个参考点。所有信号的电压变化都是相对于这根地线来衡量的。它也承担着屏蔽外部干扰的作用，但效果相对有限。
工作原理：
单端信号的工作原理非常简单。信号的电压在信号线和地线之间产生变化，接收端只需要测量信号线相对于地线的电压差，就能还原出原始信息。
优点：
简单易懂：设计和实现都比较容易，需要的组件也少。
成本较低：由于所需的导线和连接器更少，通常成本也更低。
缺点：
容易受到干扰：这是单端信号最大的弱点。任何进入信号线或地线的电磁干扰（EMI）都会直接叠加在原始信号上。由于接收端直接测量信号线与地线的电压差，这些干扰就会被一起接收，导致信号失真，尤其是在长距离传输时更为明显。
信号衰减快：长距离传输时，信号的幅度会随着距离的增加而减弱，更容易受到噪声的影响。
地线电位差异问题：如果发送端和接收端的地线之间存在微小的电位差异，这个差异也会被当作噪声一起传输，进一步影响信号质量。
常见应用：
在家用音频设备中，很多 RCA 连接线就是使用单端信号。电脑的音频接口（通常是绿色接口）也多为单端。
平衡信号：更聪明、更抗干扰的通信方式
现在，让我们换个场景。如果我们在电话线里多加一根线，并且这两根信号线传递的是“镜像”信号，情况会怎样？这就是平衡信号的精髓所在。它需要三根导线：
1. 热线（Hot）：传递一个原始的信号。
2. 冷线（Cold）：传递与热线极性相反的、振幅相同的信号。换句话说，当热线上的信号电压升高时，冷线上的信号电压就会降低，反之亦然。
3. 地线（Ground）：同样是提供参考点，并且通常用于屏蔽。
工作原理：
平衡信号的优势在于其差分传输的机制。接收端并不直接测量热线相对于地线的电压，而是测量热线与冷线之间的电压差。
想象一下，外部的电磁干扰（EMI）同时作用在热线和冷线上。由于这两个信号线是紧密绞合在一起的，它们接收到的干扰是几乎相同的（同相的）。
原始信号传输：接收端计算 热线电压 冷线电压。因为冷线电压是热线电压的负值，所以 (冷线电压) 实际上就是 ( (热线电压) )，也就是加上了热线电压。所以，两次叠加就使得原始信号的幅度翻倍。
干扰信号叠加：假设干扰信号是 +V_noise。那么热线电压变为 (V_signal + V_noise)，冷线电压变为 (V_signal + V_noise)。
接收端测量：接收端测量 (热线电压) (冷线电压) = (V_signal + V_noise) (V_signal + V_noise) = V_signal + V_noise + V_signal V_noise = 2 V_signal。
可以看到，在差分相减的过程中，同相的干扰信号被相互抵消了！这就是平衡信号强大的抗噪声能力。
优点：
极强的抗噪声能力：这是平衡信号的核心优势。由于干扰信号被抵消，它非常适合在嘈杂的环境或长距离传输。
更低的信号衰减：即使在长距离传输，原始信号的幅度也能够更好地保持。
更高的信噪比（SNR）：信号的质量远优于单端信号。
可消除地线电位差异：与单端信号不同，平衡信号测量的是两根信号线之间的差值，地线电位差异对最终信号的影响被大大减小。
缺点：
需要更多导线和复杂电路：传输需要三根导线，接收端也需要更复杂的电路来处理差分信号，这增加了成本和设计复杂度。
连接器体积较大：常见的平衡连接器如 XLR 或 TRS (TipRingSleeve) 会比 RCA 连接器体积大。
常见应用：
在专业音频领域，XLR 和 TRS 连接器都是平衡接口，广泛用于麦克风、音频调音台、监听音箱等设备之间。一些高端的乐器连接线也采用平衡设计。
总结一下关键区别：
| 特性 | 单端信号 | 平衡信号 |
| : | : | : |
| 导线数量 | 2 根 (信号线 + 地线) | 3 根 (热线 + 冷线 + 地线) |
| 信号传递 | 直接传递信号电压 | 传递一对幅度相等、极性相反的信号 |
| 抗干扰性 | 较差，易受噪声影响 | 极佳，通过差分抵消机制消除大部分噪声 |
| 信号质量 | 受噪声影响大，信噪比相对较低 | 高质量，信噪比高 |
| 传输距离 | 不适合长距离传输 | 非常适合长距离传输 |
| 成本 | 较低 | 较高 |
| 应用场景 | 家用音频，简单电子设备 | 专业音频，要求高音质的设备，长距离传输 |
选择哪种信号传输方式，很大程度上取决于应用的需求。如果对音质要求不高，传输距离也很短，单端信号可以满足需求且成本较低。但如果是在嘈杂环境中工作，或者需要保证信号的纯净和稳定，那么平衡信号无疑是更优的选择。
网友意见
短回答： 音量的区别，还有银两的区别，提供了一个贡献 GDP 和税收的方式。
长回答： 大约耗时 10 秒。
在下面。
回 “平衡线有什么作用，会带来实际上的音质提升吗？”-- 麦文学初中文化系列
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专业音箱和汽车音响都是分开接线的， 已经两个世纪了。
如果不嫌累你也可以用 ADSL 驱动芯片或者 HDTV driver 来做这个事情。
或者用差分输入的OPAMP + BUFFERS.
平衡线本身不会带来提升， 但是差分放大器的结构（所有的专业音乐器材基本上都会有差分输出）可以减少共模干扰，这个好处不是平衡线（也就是差分线）带来的。
差分信号传输的优点只跟电路结构有关， 和线材无关。即使用的铁丝， 只要电阻够低效果也是一样的。俺已经重申无数次了， “线材调音” 是个赤裸裸的骗局， 不要再上当受骗了。只要是有国标的线都不会比贵了几十倍几百倍甚至几千倍的线产生您的耳朵能察觉的区别。
看问题要看到它的实质。
“平衡功放”最容易实现的也许就是 BTL 或者类似 BTL 的桥接输出了。
只要你用 ADSL/XDSL 上网， 您家里都有至少一个平衡功放， 那就是 ADSL MODEM 里面的线路驱动器。
感兴趣的话， 可以自己找 ADSL 的早期的驱动芯片来研读。
e.g. AD815。
TDA 2030 几毛钱一片（拆机的或者国产华晶 D2030），您不妨买来玩，带板子也就是几块钱人民币 。
** 严格地说 BTL 不是平衡输入，但效果和常见的 “平衡耳放” 是一样的。
** 早期汽车上的功放大都是 BTL 的。
傻眼了吧，“平衡耳放” 远在天边，近在眼前。
开心不开心？ 意外不意外？ 惊喜不惊喜？
自己玩， 可以用 TDA2030 。
也可以随便找个双运放或者四运放来搭 BTL 耳放， 例如 LM324, TL084, TL074, TL064...
电流不够就加一对达林顿射随扩流， MOSFET跟随器也是可以的。
如果觉得跟随器的逼格不够高， 那就加个钻石缓冲。
钻石缓冲有现成的芯片， 也可以自己搭， 例如：
** 注意， 实作的时候要加散热片及调整射极电阻， 不然秒级烧管， 别事后来喷老麦。。
就说这么多了。
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