XLRバランス出力→同軸出力　変換時の配線の疑問

Question

添付画像のXLRバランス出力を同軸出力として使用する場合、画像の英文の意味は　『 １番ピンと３番ピンをショートしなければならない（その状態で使いなさい） 』　という意味と思います。このために買った市販の変換コネクタの内部配線も、実際にそのとおりになっていました。

【ここで疑問】
しかしバランス出力とは、この画像のピン配置の場合、２番ピンと３番ピンは常時（±が逆の）音声信号を出力しており、この注意書きのとおりに（市販変換コネクタの配線どおりに）つないだら、普通なら出力がショートしてしまいます。音は出ないハズですし、出力段回路の破損につながります。
（実際にはこれで問題なく音は出ています。）

【質問１】
このようにショートして問題なく音を出すためには、ショートしているかどうかを検知して出力段の回路をシングル出力用に切り替えなければならないハズですが、実際にそんなことをしているのでしょうか？

【質問２】
質問１が Yes であった場合、なぜそのような余分な回路を搭載しているのでしょうか？
一般的な市販の変換コネクタがこの注意書きのとおりの配線になっていたことを考えると、私のこの機器だけの特異な問題ではなく、一般のバランス出力の多くがこういう仕様であろうと思われます。
３番を開放のまま使用すれば余分な回路は必要とせず、コスト的にも有利と思いますし、（シングルがノイズ面で不利なことは除外して）バランス時と同じ音質で出力できると思います。
もしかしたらバランス出力回路というものは、片側だけでは歪が多い　つまり Hot＋Cold において歪が少なくなるような回路が一般的なのでしょうか？

業界の事情などをご存知の方、よろしくお願いします。

Yorkminster · Accepted Answer

質問者さんが誤解されると良くないので、補足がてら...

トランス式が標準だった時代は、出力インピーダンスを600Ωとした以上、入力インピーダンスも600Ωに合わせる必要がありましたが、電子バランスが一般化した現代では「ロー出しハイ受け」が基本です。一般的な（電子バランスの）出力インピーダンスは数10～数100Ω程度、入力インピーダンスは数k～数10kΩです。

もちろん、「かつて標準であった600Ω」も無視はできないので、出力側が600Ωだろうと、入力側が600Ωだろうと、問題ない（少なくとも「ロー出しハイ受け」が守れる）ように設計されているのが普通です。厳密にインピーダンス整合をとりたい場合だけ、変換トランスなどを咬ませます。

という訳で、いまどきの（電子バランスの）音響機器でインピーダンス整合を考えなければならない場面というのは、ほとんどないでしょう。

質問1に関して具体例を挙げておくと、RMEという業務用音響機器メーカーの製品では、バランス出力端子にアンバランス接続すると、自動的に出力レベルを+6dBする「賢い」機能が備わっています。他社の（出力レベルを自動調整しない）製品でも、バランス出力端子にアンバランス接続して良い、というものは少なくありません。簡易変換は「馬鹿げた使い方」ではなく、プロの現場でも（だからこそ？）需要があるということです。

質問2に関して、かりに（出力側の）ホットとコールドで回路の動作点が変わっても、アンバランス入力に繋ぐ以上、「反転後のマイナスの波形」など存在するべくもありません。仮に動作点の差を問題にするなら、「ショートさせるのではなく、入力側機器の入力インピーダンスと同じ抵抗を挟んでグラウンドに落とす」のが正解です（その抵抗値が600Ωである保証がないことは前述の通り）。

要は「電子バランスの場合にコールドとグラウンドをショートさせても故障しないかどうか」が問題ですが、よく分からないならコールドは解放しておいた方がマシです。「ショートさせて良いかどうか分からない機器」の場合は、「ショートしている変換プラグ（まさに質問者さんがお持ちのもの）」は使わない方がベターということです。

tadys · Answer

2番と3番は1番とは絶縁されています。
その回路が厳密にバランスした回路で有れば、2番、3番と1番との間には電圧が存在しません。
ですから、1番と2番の間から電圧を取り出す事が出来ません。

それでは2番と3番だけを使えば良いかと言うとそういう訳にはいきません。
その場合、ケーブルでつないだ2つの機器の間にコモン（同相）モードノイズが発生し、ノーマル（差動）モードノイズに変換されることでノイズが発生します。
モードの変換はコモンモードに対するグランドとのインピーダンスに差が有ることで発生します。
http://homepage3.nifty.com/tsato/terms/common-mode.html
もちろん、全くノイズが発生しないような環境であれば良いのですが。

なお、バランス回路には2つの信号とグランドの間が絶縁されていないものが有ります。
この場合には信号とグランドの間には電圧が有るので信号とグランドをショートしてはいけません。

Yorkminster · Answer

>> 普通なら出力がショートしてしまいます。音は出ないハズですし、出力段回路の破損につながります。 //

出力のコールド側はグラウンドとショートしますが、ホット側はショートしないのですから、音は出ます。アンバランス伝送は、グラウンド～ホット間の電位差のみで信号を伝送するもので、アンバランス出力のコールドとグラウンドをショートさせた状態は、アンバランス出力と見なせるからです。つまり、(1)信号レベルが実質半分になる、(2)バランス伝送による同相ノイズ除去効果が得られない、というデメリットが生じるだけです。

出力側の回路が損傷するかどうかは、回路の構造によります。まず、トランス出力のバランスであれば、ホット（コールド）とグラウンドをショートさせても問題はありません。電子バランスでも、保護回路などが入っていれば問題ありません。疑似バランス（インピーダンスバランス）の場合も、コールドとグラウンドのショートであれば問題ありません。

>> ショートしているかどうかを検知して出力段の回路をシングル出力用に切り替えなければならないハズですが //

上記の通り、電子バランスのうちの一部では、そのような回路を持っている場合があります。たとえば、コールドとグラウンドがショートしていないときはバランスの信号レベルで出力し、ショートされたときはホット側の出力レベルを6dB上げて結果的に信号レベルが変わらないようにします。

そこまで「賢くない」機種では、単に損傷防止用に保護回路（といっても抵抗1本）が入っているだけ、ということも少なくありません。

バランスでもアンバランスでも、信号レベルを維持し、複雑な回路を組まなくても良いのが疑似バランスの旨味です。

>> なぜそのような余分な回路を搭載しているのでしょうか？ //

これも上記で触れた通り、そうしなければ信号レベルが低下してしまうからです。家庭では大したノイズ源もないのでそれで構いませんが、業務用では数10～数100m単位で配線を引き回し、イベント会場などでは照明機器などの強いノイズの影響を受けやすいので、2倍も信号レベルが違うのは致命的です。

>> 一般のバランス出力の多くがこういう仕様であろうと思われます //

これは何とも言えません。バランス/アンバランスを切り替えられる機種は必ずしも多くなく、トランス出力は近年では多くありません。従って、（特に民生用は）保護抵抗が入っている程度の機種が大半、（業務用の下位機種は）疑似バランスで誤摩化す、といった辺りがせいぜいでしょう。

>> 一般的な市販の変換コネクタがこの注意書きのとおりの配線になっていたことを考えると //

これも、必ずしもそうとは言い切れません。仮に保護回路が不十分な機器であった場合、コールドとグラウンドをショートさせると、あなたの懸念の通り出力回路が故障する可能性があります。従って、特に「バランス→アンバランスの変換プラグ」に関しては、コールド側を解放してあるほうがまだマシと言えます。

>> ３番を開放のまま使用すれば余分な回路は必要とせず //

とはいえ、トランス出力の場合は音が出なくなってしまいます。つまり、「コールド側がショートしてある変換プラグ」というのは、「トランス方式のバランス出力専用（賢いバランス出力でも使える）」と考えて、ほぼ間違いありません。要は、時代の流れ（電子バランス）にそぐわない、古くさい設計と言えます。

>> もしかしたらバランス出力回路というものは、片側だけでは歪が多い　つまり Hot＋Cold において歪が少なくなるような回路が一般的なのでしょうか？
 //

そういうことではありません。バランスの旨味は、出力回路の問題ではなく、冒頭で触れた通り(1)受け手側で結果的に2倍の信号レベルを得られること、(2)受け手側でコールド側を反転増幅することで同相ノイズを打ち消せること、です。「バランスで受ければ」ノイズを減らすことができるので、出力側も付き合いで「バランスでなければならない」のです。疑似バランスというのは、その「付き合い」をテキトーに済ませる、という訳ですね。

参考URL：http://www.op316.com/tubes/balanced/bal2.htm

John_Papa · Answer

疑問を持つことは良いことです。
ただ、自己の立場が立ち返るべき基本がない偏った場所であるとその疑問を解くことはできないでしょう。
なかなか、自己のもつ概念を持ち替えることは困難ですから。
ただ、『実際』という言葉が随所にみられますので、持ち替える望みはあると見受けました。

ground/hot/coldの一般的バランス配線は、それぞれが直流的に絶縁されています。
ground/coldをショートさせると、ground/hotアンバランス配線になるだけです。

ground/hot間、およびground/cold間に電圧や交流電位はありません。よってフローティングと称されます。地電位から絶縁されているという意味です。
交流電位があるのは、hot/cold間ですので、シグナルの伝達はhot/coldを使って行われます。
アンバランス配線ではground＝coldとなりますので、必然的にgroundもシグナルの伝達に一役を担うことになります。
ground/cold間をショートさせれば、ショートされないhot側もgroundに対して電位を持つことになります。この電位はhot/cold間に元々有った電位と全く変わりません。変わるのは地球に対して電位を持つかどうかだけです。

ただ、一部のバランス配線にはgroundに対して例外的に電位を持たせることも可能です。
トランスのセンタータップを使ってgroundにショートさせたり、groundに対して48Vの電位を加えコンデンサマイクやダイレクトボックスなど機材の電源として使用されています。

少し脱線しますが、
家庭用電源でもEU諸国では220Vフローティングバランスになっており、アース込みの３極コンセントですが、日本ではground/hot/coldセンターアースの200Vで、それをセンターで、ground/hotとground/coldの逆位相２方向に分けて100Vアンバランスで使うという、世界でも稀なアンチエコノミー仕様（平均的使用で十数パーセントのロス）になっています。このロス分のほとんどは送電線ではなく消費先の家庭や企業内で発生しますので電気料金として請求される仕組みになっています。
参考：http://japanese.joins.com/article/262/69262.html?sectcode=&servcode=300

例外から取り掛かるのではなく、バランス（平衡）とはアンバランス（不平衡）とはという、基本概念から勉強してみてください。

nekonynan · Answer

XLRバランス出力→同軸出力１番ピンと３番ピンをショート→簡易変換方法です。

インピーダンスの説明
XLRのインピーダンスは出力６００Ωです。受けも６００Ωです。正規の接続（バランス接続）で全体のインピーダンスは１２００Ωとなります。（説明上微小なケーブル抵抗などは無視します）

したがって１番ピンと３番ピンをショートして、全体のインピーダンスは６００Ωに成ります。すなわち内部抵抗に２倍の電圧が誘起されることと成ります。したがって完全な０Ωでは無いのです。まあ、６００Ωの抵抗入れば住む話です。

２倍の電圧が誘起されても全く大丈夫です。回路設計は２０ｄB以上余力があるから２倍（６ｄB）程度増えてもどうもありません。

【質問１回答

何もしてませんね・・・切り替え回路なんかありません。もともと簡易変換方法なんて馬鹿げた用途は措定してません。

【質問２】

３番を開放は辞めた方が良いですよ。回路のバランスがが悪くなるから・・・分離されてません。片方だけに大きな電流が流れると温度バランスが狂います。温度が違うと動作点が違いますから当然プラス、マイナスの波形が（反転後の）同一に成りません。

一番いいのは正しくバランス接続することです。本来は、簡易接続はダメです何故ならば、６００Ωを前提に設計されています。したがってインーダンスの乱れが生じるとそこで反射波が起こりこれが音を濁す要因となります。　一般のRCAでは数十KΩの入力抵抗なので簡易接続ではインピーダンスが会いません。したがってインピーダンスを合わせるために途中にトランスを入れてインピーダンスを変換して接続します。

いろんな要因の結果、１番ピンと３番ピンをショートの簡易方法は、RCAの専用出力より音は悪く成ります。

なお、バランス接続がノイズをキャンセル出来る理由は省略します。

John_Papa · Answer

【質問２】において、３番を開放して１－２番でシグナルを得られるのは、
ground/hotと逆位相のground/coldのアンバランスツイン回路を組み合わせた特殊例に於いてのみに有効な方法です。
これは、トランスのセンタータップをアースさせた配線と等価です。
また、得られるシグナルは当然、半分量です。
家庭用AV100Vがセンターアースの200Vで供給されているのと同じ原理です。バランス回路の説明としては特殊解になりますし、働きもアンバランス２回路分となります。ちなみにこの配線では、ステレオとか全く異なる２つのシグナルを伝送することが可能で、たまたま逆位相（バランス）信号を送っているだけに過ぎません。
これらの回路では１－３番をショートさせるのは宜しくないです。家庭用AV100Vをショートさせるのと同じですね。

まっとうなバランス回路（笑）であれば、バランス受けしようと１－３番をショートしてアンバランス受けしようとシグナルレベルは変わりません。
トランスを使えば実に簡単なのですが、トランスレス＆アウトプットコンデンサレスではNo.2のYorkminsterさんの回答の通り実用範囲で可能なものの面倒です。
しかし、１－３番（場合によっては１－２番）をショートしたケーブルでも使えるように、多くの製品で簡易であってもできるだけ基本＆理想であるトランス出力のバランス回路に近づけようとアウトプットコンデンサや干渉抵抗でレベル低下はあっても違和感なく接続できる努力はされています。

No.4のnekonynanさんの回答は・・・スルーしておきましょう。

基本的には、真っ先に回答されたNo.1tadysの回答が簡潔で問題点が網羅されていて良いと思います。
私や、Yorkminsterさんの回答は補足的なもの参考と考えてください。

iBook-2001 · Answer

はじめまして♪

バランスとアンバランスの接続で、実際にこのような変換プラグ等が売られています。

しかし、本当の事は、バランス出力している機器側の回路設計（動作状態）次第で、問題が無い場合が多いというだけで、正しいか？と言えば、間違っていると言うケースも出て来ます。

その意味では、３番開放によって、弊害が出るケースの方が若干多く成りがちと言う、一般の家庭用オーディオ利用者の経験則も有るようです。

ショートさせても開放にしても、バランス機器側から見たら、明らかにミスマッチの誤配線。
この事だけは間違い有りません。

バッファーアンプを用いて変換するか、又はトランスで変換するのが正しい方法となりますね。

個人的には、わざわざ変換だけの目的にPA用のオーディオミキサーを持ち出したりします。
ピュアオーディオの感覚では理解しにくいかもしれませんが、歪み率とかケーブルに依る音の違い等より、正しい接続で安全を優先すると言うプロオーディオ（PA）と言う考え方も有るんですね。

（注意：PAはプロオーディオの頭文字ではありません。まぁ、そういう風に解釈する人も居る事は居ますが、、苦笑）

基本的に、PA機器の場合は、かなり安全余裕度が高く設計された機器が多いので、それなりの高級機ならバランス回路に、アンバランス接続させても破綻せずに正常な時とあまり変わらずに動作している（ように見える、聞こえる？）と言うケースもあります。

ギリギリの設計という、安価なPA機器や、オーディオインターフェース等では、すぐに音量が半減とか、頭打で異音が発生という、破綻する機器も有りますよ。

私個人は、そういう安物機器を利用するので、その分手間をかけて、必要なら「よっこらしょ」とミキサーを運んで来て接続したりするんです（爆笑）

なお、民生用のアンバランス接続マイクなのに、マイク本体後部がXLR端子と言う場合、オーディオテクニカさんはマイク本体内ですでにアースとコールドが短絡配線と言う製品が確認されています。
（おそらく、単体機種以外に、かなりそういう設計なのかと思いますよ。この手のマイクにXLR同士のマイクケーブルを使ってもデメリットは有ってもメリット無し。間違ってファントム電源のスイッチでも入れたら、ミキサー側が壊れるかもしれません。）

マイクレベルでも、ラインレベルでも、スピーカーレベルでもXLR端子を使う可能性が有るので、前後機器の状況をしっかり確認した上で、より正しいと言う接続環境を優先させた方が良いでしょう。

機器のバランス伝送と言う場合なら、基本的にアンバランスに接続換えだけで対応するのは、私なら否定しておきます。

あくまで、個人的な見解ですので、参考に成るか、ワカリマセンが、このような考え方も有ると言う一例として書き込ませていただきました。

nekonynan · Answer

NO3ですが間違った話はしてませんよ。電圧定在波比の話しですね。周波数が低いので少なのは事実です。　
http://homepage3.nifty.com/tsato/terms/vswr.html

倍の電圧がかかる話
http://www.musicobo.com/column09.html

XLRバランス出力→同軸出力 変換時の配線の疑問

2番と3番は1番とは絶縁されています。

>> 普通なら出力がショートしてしまいます。

疑問を持つことは良いことです。

XLRバランス出力→同軸出力１番ピンと３番ピンをショート→簡易変換方法です。

【質問２】において、３番を開放して１－２番でシグナルを得られるのは、

はじめまして♪

NO3ですが間違った話はしてませんよ。

質問者さんが誤解されると良くないので、補足がてら...

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