مستوى الخط
مستوى الخط هو القوة المحددة لإشارة الصوت المستخدمة لنقل الصوت التناظري بين مكونات الصوت مثل مشغلات الأقراص المدمجة وأقراص DVD وأجهزة التلفزيون ومكبرات الصوت ووحدات المزج .
عمومًا، تقع إشارات مستوى الخط في منتصف التسلسل الهرمي لمستويات الإشارة في هندسة الصوت. فهناك إشارات أضعف، مثل تلك الصادرة من الميكروفونات (مستوى الميكروفون) ولاقطات الآلات الموسيقية (مستوى الآلة)، وإشارات أقوى، مثل تلك المستخدمة لتشغيل سماعات الرأس ومكبرات الصوت (مستوى مكبر الصوت). ولا ترتبط قوة هذه الإشارات بالضرورة بجهد خرج الجهاز المصدر، بل تعتمد أيضًا على مقاومة الخرج وقدرة خرج الطاقة.
تحتوي الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية المعنية بالصوت (مثل بطاقات الصوت ) غالبًا على موصلات تحمل علامة " مدخل خط" و/أو "مخرج خط" . يوفر "مخرج الخط" إشارة صوتية، بينما يستقبل "مدخل الخط" إشارة صوتية. عادةً ما تكون توصيلات "مدخل/مخرج الخط" في أجهزة الصوت الاستهلاكية غير متوازنة ، حيث تستخدم موصل TRS صغير ثلاثي الموصلات بقياس 3.5 مم (0.14 بوصة، ويُعرف أيضًا باسم " ثمن بوصة ") لتوفير الأرضي، والقناة اليسرى، والقناة اليمنى، أو مقابس RCA ستيريو . أما الأجهزة الاحترافية، فتستخدم عادةً توصيلات متوازنة على مقابس TRS بقياس 6.35 مم (1/4 بوصة) أو موصلات XLR . وقد تستخدم الأجهزة الاحترافية أيضًا توصيلات غير متوازنة مع مقابس TS (1/4 بوصة).
المستويات الاسمية
يُعرّف مستوى الخط بأنه نسبة مستوى الإشارة الاسمي للخط ، مُقاسة بالديسيبل ، إلى جهد مرجعي قياسي. ويعتمد كل من المستوى الاسمي والجهد المرجعي الذي يُقاس عليه على مستوى الخط المستخدم. وبينما تختلف المستويات الاسمية نفسها، فإن جهدين مرجعيين فقط شائعان: ديسيبل فولت (dBV) للتطبيقات الاستهلاكية، وديسيبل بدون حمل (dBu) للتطبيقات الاحترافية.
جهد مرجع الديسيبل فولت هو 1 فولت RMS = 0 ديسيبل فولت . [ 1 ] أما جهد مرجع الديسيبل بدون حمل، 0 ديسيبل ميلي واط ، فهو جهد التيار المتردد اللازم لإنتاج 1 ميلي واط من الطاقة عبر مقاومة 600 أوم (حوالي 0.7746 فولت RMS ). [ 2 ] هذه الوحدة غير المألوفة هي بقايا من معايير الهاتف القديمة، التي كانت تستخدم مصادر وأحمال 600 أوم، وتقيس الطاقة المبددة بالديسيبل ميلي واط ( dBm ). لا تستخدم أجهزة الصوت الحديثة أحمالًا مطابقة 600 أوم، ولذلك يُستخدم الديسيبل ميلي واط بدون حمل ( dBm ).
المستوى الاسمي الأكثر شيوعًا للأجهزة الاحترافية هو +4 ديسيبل (وتُكتب قيم الديسيبل عادةً برمز إشارة واضح). أما بالنسبة للأجهزة الاستهلاكية، فهو -10 ديسيبل فولت ، ويُستخدم هذا المستوى لتقليل تكاليف التصنيع. [ 3 ]
بالتعبير المطلق، تُعادل الإشارة عند -10 ديسيبل فولت إشارة موجة جيبية بسعة ذروة (V PK ) تبلغ حوالي 0.447 فولت ، أو أي إشارة عامة بقيمة جذر متوسط تربيعي (V RMS ) تبلغ 0.316 فولت . أما الإشارة عند +4 ديسيبل فولت فتُعادل إشارة موجة جيبية بسعة ذروة تبلغ حوالي 1.736 فولت ، أو أي إشارة عامة بقيمة جذر متوسط تربيعي (V RMS) تبلغ حوالي 1.228 فولت .
يشير مصطلح سعة الذروة إلى الذروة (يُختصر أحيانًا بـ pp ) (V<sub> pp</sub> ) إلى إجمالي تأرجح الجهد للإشارة، وهو ضعف سعة ذروة الإشارة. على سبيل المثال، إشارة ذات سعة ذروة تبلغ ±0.5 فولت يكون لها سعة ذروة إلى ذروة تبلغ 1.0 فولت .
| يستخدم | المستوى الاسمي | المستوى الاسمي، فولت RMS | سعة الذروة، V PK | سعة الذروة إلى الذروة، V PP |
|---|---|---|---|---|
| صوت احترافي | +4 ديسيبل | 1.228 | 1.736 | 3.472 |
| أجهزة الصوت الاستهلاكية | -10 ديسيبل فولت | 0.316 | 0.447 | 0.894 |
إشارة مستوى الخط هي إشارة تيار متردد بدون إزاحة تيار مستمر، مما يعني أن جهدها يتغير بالنسبة إلى أرضية الإشارة من ذروة السعة (على سبيل المثال +1.5 فولت ) إلى الجهد السالب المكافئ ( -1.5 فولت ). [ 4 ]
المعاوقات
نظرًا لأن الكابلات بين مخرج الخط ومدخله قصيرة جدًا مقارنةً بطول موجة الإشارة الصوتية في الكابل، يمكن تجاهل تأثيرات خط النقل ، ولا حاجة لمطابقة المعاوقة . بدلًا من ذلك، تستخدم دوائر مستوى الخط مبدأ تجسير المعاوقة ، حيث يُشغّل مدخل ذو معاوقة منخفضة مخرجًا ذو معاوقة عالية. تتراوح معاوقة خرج مخرج الخط النموذجي بين 100 و600 أوم، وتكون القيم المنخفضة أكثر شيوعًا في الأجهزة الحديثة. أما مداخل الخط فتتميز بمعاوقة أعلى بكثير، تبلغ عادةً 10 كيلو أوم أو أكثر. [ 5 ]
تشكل المعاوقتان مقسم جهد بعنصر تحويل كبير نسبيًا مقارنةً بحجم عنصر التوالي، مما يضمن عدم تسرب سوى جزء ضئيل من الإشارة إلى الأرض وتقليل متطلبات التيار. يظهر معظم الجهد الناتج عن الخرج عبر معاوقة الدخل، ولا يكاد يُفقد أي جهد عبر الخرج. [ 5 ] يعمل مدخل الخط بشكل مشابه لمدخل الفولتميتر أو راسم الإشارة ذي المعاوقة العالية، حيث يقيس الجهد الناتج عن الخرج مع سحب تيار ضئيل (وبالتالي طاقة ضئيلة) من المصدر. لا تؤثر المعاوقة العالية لمدخل الخط على خرج جهاز المصدر.
هذه إشارات جهد (وليست إشارات تيار)، والمطلوب هو معلومات الإشارة (الجهد)، وليس الطاقة اللازمة لتشغيل محول طاقة ، مثل مكبر صوت أو هوائي. المعلومات الفعلية المتبادلة بين الأجهزة هي تغير الجهد؛ فهذه الإشارة المتناوبة هي التي تنقل المعلومات، مما يجعل التيار غير ذي صلة.
خط الإخراج
رمز خط الإخراج. لون دليل الكمبيوتر الشخصي: أخضر ليموني.
تتميز مخارج الخط عادةً بمقاومة مصدر تتراوح بين 100 و600 أوم . ويمكن أن يصل الجهد إلى 2 فولت ذروة إلى ذروة، مع مستويات مرجعية عند -10 ديسيبل فولت (300 مللي فولت) عند 10 كيلو أوم . ويُعلن عن استجابة التردد لمعظم الأجهزة الحديثة على أنها تتراوح بين 20 هرتز و20 كيلو هرتز على الأقل، وهو ما يتوافق مع نطاق السمع البشري . صُممت مخارج الخط لتشغيل مقاومة حمل تبلغ 10000 أوم؛ وبجهد لا يتجاوز بضعة فولتات، يتطلب ذلك تيارًا ضئيلاً للغاية.
توصيل الأجهزة الأخرى
توصيل حمل ذي مقاومة منخفضة، مثل مكبر صوت (عادةً من 4 إلى 8 أوم )، بمخرج الخط سيؤدي فعليًا إلى قصر دائرة الإخراج. تبلغ مقاومة هذه الأحمال حوالي 1/1000 من المقاومة المصممة لتشغيل مخرج الخط، لذا فإن مخرج الخط عادةً لا يُصمم لتوفير التيار الذي يسحبه حمل من 4 إلى 8 أوم عند جهد إشارة مخرج الخط العادي. ستكون النتيجة صوتًا ضعيفًا جدًا من مكبر الصوت، وربما تلفًا في دائرة مخرج الخط.
قد يحدث خلط بين مخارج سماعات الرأس ومخارج الخط. تختلف معاوقة سماعات الرأس اختلافًا كبيرًا باختلاف أنواعها وموديلاتها، من 20 أوم إلى بضع مئات من الأوم؛ وستعطي أقل هذه المعاوقة نتائج مشابهة لمكبر الصوت، بينما قد تعمل أعلى المعاوقة بشكل مقبول إذا كانت معاوقة مخرج الخط منخفضة بما يكفي وكانت سماعات الرأس حساسة بما يكفي.
وعلى العكس من ذلك، فإن مخرج سماعة الرأس عادة ما يكون له مقاومة مصدر تبلغ بضعة أوم فقط (لتوفير اتصال جسري مع سماعات الرأس 32 أوم) وسيقوم بسهولة بتشغيل مدخل الخط.
ولأسباب مماثلة، لا يُنصح باستخدام كابلات Y (أو مُقسِّمات Y ) لدمج إشارتي خرج خط في إشارة دخل خط واحدة. فكل خرج خط سيُغذي الخرج الآخر بالإضافة إلى إشارة الدخل المقصودة، مما يُؤدي إلى حمل أثقل بكثير من الحمل المُصمم له. وهذا بدوره سيؤدي إلى فقدان الإشارة، وربما تلف الجهاز. يُنصح باستخدام مُخالِط نشط، باستخدام مُضخِّمات العمليات على سبيل المثال. [ 6 ] يُمكن استخدام مُقاومة كبيرة موصولة على التوالي مع كل خرج لدمجهما معًا بأمان، ولكن يجب تصميمها بشكل مُناسب لمُعاوقة الحمل وطول الكابل.
خط في
رمز إدخال الصوت. لون دليل الكمبيوتر الشخصي أزرق فاتح.
يقصد المصممون توصيل مخرج الخط في جهاز بمدخل الخط في جهاز آخر. صُممت مداخل الخط لاستقبال مستويات جهد ضمن النطاق الذي توفره مخارج الخط. أما المعاوقات، فهي غير متطابقة عمدًا بين المخرج والمدخل. تبلغ معاوقة مدخل الخط عادةً حوالي 10 كيلو أوم . عند تشغيله بواسطة معاوقة منخفضة معتادة لمخرج الخط تتراوح بين 100 و600 أوم، يتشكل اتصال جسري حيث يسقط معظم الجهد الناتج من المصدر (المخرج) على الحمل (المدخل)، ويتدفق تيار ضئيل نظرًا لمعاوقة الحمل العالية نسبيًا.
على الرغم من أن مداخل الخط تتميز بمقاومة عالية مقارنةً بمخارج الخط، إلا أنه لا ينبغي الخلط بينها وبين ما يُسمى بمداخل Hi-Z (حيث يرمز Z إلى المقاومة ) التي تتراوح مقاومتها بين 47 كيلو أوم وأكثر من 1 ميجا أوم . تتميز مداخل Hi-Z ، أو مداخل الآلات الموسيقية، عمومًا بكسب أعلى من مداخل الخط. وهي مصممة للاستخدام مع، على سبيل المثال، لاقطات الغيتار الكهربائي وصناديق الحقن المباشر . بعض هذه المصادر لا توفر سوى جهد وتيار منخفضين، وقد صُمم مدخل المقاومة العالية لتجنب تحميلها بشكل مفرط.
مستوى الخط في مسارات الإشارة التقليدية
تُسجَّل الأصوات الصوتية (مثل أصوات البشر أو الآلات الموسيقية) عادةً باستخدام محولات طاقة (ميكروفونات ولاقطات ) تُنتج إشارات كهربائية ضعيفة . يجب تضخيم هذه الإشارات إلى مستوى الخط، حيث يسهل معالجتها بواسطة أجهزة أخرى مثل أجهزة المزج ومسجلات الأشرطة. يتم هذا التضخيم بواسطة جهاز يُعرف باسم المضخم الأولي ، الذي يرفع مستوى الإشارة إلى مستوى الخط. بعد المعالجة عند مستوى الخط، تُرسَل الإشارات عادةً إلى مضخم طاقة ، حيث تُضخَّم إلى مستويات كافية لتشغيل سماعات الرأس أو مكبرات الصوت . تُحوِّل هذه الأجهزة الإشارات مرة أخرى إلى أصوات يمكن سماعها عبر الهواء.
تتميز معظم خراطيش الفونوغراف بمستوى إخراج منخفض وتتطلب مضخمًا أوليًا؛ وعادةً ما يحتوي مضخم الصوت المتكامل أو جهاز الاستقبال المنزلي على مدخل فونو خاص . يمرر هذا المدخل الإشارة عبر مضخم فونو أولي، والذي يطبق معادلة RIAA على الإشارة بالإضافة إلى رفع مستوى الصوت إلى مستوى الخط.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ "أساسيات الصوت التقنية الملموسة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25-02-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 04-02-2007 .
- ↑ غلين م. بالو، محرر. (1998). دليل مهندسي الصوت: موسوعة الصوت الجديدة، الطبعة الثانية . دار فوكال للنشر. ص 761. ISBN 0-240-80331-0.
- ↑ وينر، إيثان (2013). خبير الصوت: كل ما تحتاج لمعرفته عن الصوت . دار فوكال للنشر. ص 107. ISBN 978-0-240-82100-9.
- ↑ قياس إشارة مستوى الخط باستخدام راسم الإشارة
- 1 2 دينيس بون (مايو 1996). "متطلبات التيار التشغيلي العملية للخطوط" . ران نوتس . شركة ران . تم الاسترجاع في 1 سبتمبر 2025.
عمليًا، لا تنطبق نظرية خطوط نقل الطاقة الكهربائية على خطوط الصوت في العالم الحقيقي. ... وهذا يمهد الطريق لنمذجة RC بسيطة لخط الصوت الخاص بنا.
- ↑ دينيس بون (أبريل 2004). "لماذا لا نستخدم توصيل Y؟" . ران نوتس . شركة ران . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 سبتمبر 2025.
تتميز المخارج بمقاومة منخفضة، ويجب توصيلها فقط بمداخل ذات مقاومة عالية - لا تقم أبدًا بتوصيل مخرجين معًا مباشرةً. إذا فعلت ذلك، فسيحاول كل مخرج تشغيل المقاومة المنخفضة جدًا للآخر، مما يؤدي إلى تجاوز كلا المخرجين حد التيار واحتمالية تلفهما. على أقل تقدير، ينتج عن ذلك فقدان كبير في الإشارة.
روابط خارجية
- الهندسة الإلكترونية
- هندسة الصوت
- صوت
- الإلكترونيات الاستهلاكية
- كابلات الإشارة