Избавляемся от посторонних шумов в аудиотракте

Всем привет!
Ребята, это мой первый пост, и хочу посвятить его проблеме возникающих шумов в аудиотракте.

В схеме соединения аудиоаппаратуры, когда любая звуковоспроизводящая аппаратура и активная акустическая система подключаются в две разные розетки с заземлением, появляется «паразитный земляной контур» в цепи питания аппаратуры.

image

Немного Физики

Заземление / зануление в зданиях выполняется обычно в одном месте, на цокольном этаже или в подвале. Защитные контакты всех сетевых розеток, установленных в здании, должны быть присоединены к этому заземлению. Если все оборудование подключено к сети питания через одну розетку, то проблемы не возникает. Она возникает в том случае, когда электрически связанные друг с другом устройства (например, компьютер и активная акустическая система) подключены к сети питания через разные розетки. Вследствие неравенства сопротивлений соединений на землю в контуре заземления, образованном соединенными между собой устройствами, протекает ток, который создает фон, накладывающийся на полезный сигнал.


Шумы и Фон переменного тока

Любому, кто имеет опыт работы с аудиоаппаратурой, знаком громкий фон, возникающий в громкоговорителях при подключении аппаратуры и включении ее в рабочий режим. Компьютерное оборудование не является исключением, поскольку и оно питается от сети переменного тока. При неправильном заземлении, т.е. при нарушении надлежащей развязки сигнальных цепей от цепей питания, на полезный сигнал накладываются помехи в виде шумов и фона переменного тока.

В схеме любого радиоэлектронного устройства, в том числе аудиоаппаратуры, все напряжения “привязаны” к внутренней земле схемы, потенциал которой принимается равным нулю, и все напряжения измеряются относительно внутренней земли схемы. Благодаря этому обеспечивается возможность выделения полезного сигнала на фоне помех.
При соединении радиоэлектронных устройств сигнальным кабелем земляной проводник кабеля соединяет их внутренние земли, уравнивая их потенциал. Эта так называемая сигнальная земля может быть и не привязана к потенциалу земли, как это имеет место в цепи заземления аппаратуры, но сигнальные цепи всех радиоэлектронных устройств, соединенных между собой, оказываются привязанными к одному общему опорному потенциалу.

К сожалению, соединение радиоэлектронных устройств между собой таит в себе опасность возникновения паразитного контура заземления. Если в схеме соединенных между собой радиоэлектронных устройств существует несколько соединений с точкой заземления по сети питания, вследствие неодинаковости их сопротивлений по паразитному контуру заземления протекает ток, который создает наводку (фон) частотой 50 Гц в сигнальных кабелях, соединяющих аудиоаппаратуру, которые действуют, как радиоантенны.

Самой распространенной причиной фона сети питания являются паразитные петли заземления аппаратуры. В сетевом кабеле питания любого радиоэлектронного устройства предусмотрен третий, заземляющий, провод, которым устройство через сетевую вилку и розетку соединяется с общей точкой заземления электрооборудования в здании. Подключение всех устройств, которые соединены между собой сигнальными кабелями, к сети питания через одну сетевую розетку уменьшает вероятность возникновения паразитных контуров заземления, хотя не устраняет ее полностью.

Как это лечится?

Самый простой и надежный способ избавиться от сетевых наводок — подключить все оборудование к сети через одну общую сетевую розетку. Если полностью устранить фон сети таким способом не удается, то используются следующие два способа борьбы с сетевым фоном. Если вы умеете пользоваться паяльником, отпаяйте земляной провод (экран) на одном конце сигнального кабеля от разъема (на одном, а не на обоих концах, так как экран обеспечивает защиту от радиопомех!).

Самый действенный способ — отсоединить с помощью переходника, одно из устройств (например ноутбук) от общей цепи заземления по сети питания (с помощью переходника с трехконтактной вилки на двухконтактную, либо использовать удлинитель без заземления). Но не следует делать это для всех устройств одновременно, так как в этом случае на корпусе аппаратуры может появиться “плавающий потенциал земли”, опасный для жизни.

Комментарии 55

    +3
    Схемки бы привели хоть
      0
      вуаля =)
        +3
        Клевая схема :)
        +1
        … также можно открыть ПУЭ. Там достаточно хорошо расписано про правильное заземление.
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          +4
          Какой смысл в использовании радиоканала? Ширина полосы сильно ограничена, зависимость от внешних условий (а значит и вероятность помех) — высокая. Минусов много. А плюсы какие?
            +1
            Радиоканал точно не выход. Мы рассматриваем другую проблему.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                0
                Я не говорю что радио микрофоны — шлак, сама по себе тема не об этом.
                Приходилось работать с профессиональными кардиоидными UHF микрофонами Radiotechnika и AKG — голос передают прекрасно, но свои нюансы присутствуют при передачи звука через радио, да, и от радиочастотных помех они тоже не застрахованы.
                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                  +3
                  Радиомикрофон — штука довольно специфическая. Это раз.
                  Диапазон человеческого голоса меньше чем диапазон человеческого слуха — это два.
                  Ну и почему-то народ продолжает пользоваться проводными микрофонами, несмотря на наличие чудо-юдо радиомикрофонов. Это три.
                  Не думаю, что вблизи от радиомикрофонов постоянно используют источники электромагнитных помех, такие как сотовые телефоны, микроволновые печи и прочие WiFi-роутеры. Это четыре.
                +7
                Как то совсем радикально ) Гальваническую развязку обычно делают с помощью оптрона ) И соответственно есть реализацию оптического цифрового аудиокабеля в виде S/PDIF с TOSLINK, который должен решить такие проблемы
                  +1
                  Вот самый грамотный ответ.
                +1
                Вспоминаю свои мучения с проблемой шумов.
                Иногда на определенных частотах появлялись неприятные потрескивания. Чаще всего, когда играл в PS3.
                Заменил колонки, затем провода (схема подключений была проста — оптический кабель в звуковуху в Line-In, а дальше в колонки), затем переключил колонки на другую звуковуху (но оптический был воткнут в старую). Проблема осталась. Но внезапно мне пришло в голову установить официальные драйвера, и всё стало ок :)
                Мораль проста: звук — сложная система, глючит может любой из компонентов.
                  –1
                  И не только звук, а вообще — любая аналоговая электроника. А если она используется в сочетании с цифровой — то вообще труба.
                    –1
                    Эх молодёж, а мы то записывали музыку и снимали фильмы, и знать не знали что есть какие то проблемы :-)

                    А вообще, я люблю троллить знакомых аудиофилов, и даже типа грамотных инженеров тем, что на звуке и видео мир клином не сошелся. Есть всякие биологические исследования, есть ядерный магнитный резонанс, и туева хуча других приложений где простые но правильные схемотехнические решения обесречивают такие линейности и отношения сигналл\шум, что проблемы звукотехники просто смешны…

                  +12
                  Я бы с огромной осторожностью давал советы отключить защитное заземление. Лучше уж наоборот, пустить между корпусами дополнительный провод для уравнивания потенциалов (сечением больше, чем сигнальный). Фон переменного тока возникает, когда по проводу сигнальной «земли» протекает какой-то посторонний ток. В данном случае он возникает из-за разницы потенциалов на корпусах устройств.

                  Соответственно, решения может быть два:
                  1) Уравнять потенциалы, либо отдельным проводом, либо просто включив устройства в одну розетку.
                  2) Разорвать контур, либо применив симметричную линию (при этом земляной провод вообще не участвует в передаче сигнала, в бытовой аудиоаппаратуре такое встречается крайне редко), либо используя гальваническую развязку (трансформаторную или оптическую).

                  Самым радикальным способом избавиться от помех было бы совсем отказаться от аналоговых линий связи и передавать сигнал в цифре.
                    0
                    При подключения аудио аппаратуры справится с шумами поможет либо балансное подключение, которое не только помогает избавиться от петлей в земле, но и позволяет очень хорошо убрать все наводки на сигнальный провод, за счет того что два сигнала с разной полярностью идет, а наводка в них одинаковая. И вычитая сигналы друг из друга мы эту наводку обнуляем.
                    Ну или радикальный вариант — оптические цифровые интерфейсы или кабели с оптической развязкой.
                      +1
                      Ээээ, кабели с оптической развязкой это как?
                        0
                        ru.wikipedia.org/wiki/Оптрон
                        Я так понимаю, имелось ввиду что-то подобное
                          0
                          Что такое опторазвязка, прекрасно понятно, но покажите, где она встроена непосредственно в кабель?
                            +1
                            Моих познаний (небольших) хватает предположить только, что оптрон впаивается в разрыв провода, и в принципе, можно рискнуть это сделать самому. Но другой вопрос как при этом пострадает общая громкость, и отношение сигнал/шум…
                              +1
                              … и линейность, и откуда брать питание, в конце концов.
                                +1
                                Ну там где это оправдано (в суровой профессиональной технике) — подключение идет через балансный XLR с фантомным питанием для микрофонов. От него можно запитать маломощную электронику. Амплитуда сигнала там идет опять же больше чем для бытовых нужд.
                                0
                                Такое делают в студиях, где кабеля изготавливают все равно на заказ. Общая громкость страдает не сильно. В стандарте это используется разве что в миди кабелях, но там не аналоговый сигнал.
                                  +1
                                  Есть смысл попробовать это сделать подобное самому? Мои колонки начинают шуметь заметно сильнее при подключении к компу. Впрочем, отдельного заземления у них нет.
                                    0
                                    Ну если в компе не встроенная в материнку звуковуха — то возможно и есть смысл, для встроенных — наводки идут на тракт звуковухи внутри компа еще.
                                    +1
                                    Пруф линк в студию!
                                    Детство и юность свою я провёл как раз на студиях звукозаписи, и ничего подобного не видел.
                                    SPDIF — есть, ADTAT есть, AES\EBU есть.
                                    Это всё ЦИФРОВЫЕ интерфейсы, для них есть и оптические трансмиттеры,
                                    особое распространение получил TOS-Link и выплеснулся за пределы студий в бытовую технику, где и ныне здравствует.

                                    Но оптически развязать аналоговый звуковой сигнал никак нельзя, ввиду огромной нелинейности и не стабильности во времени, характеристик оптронов. Про уровень собственных шумов вообще молчу.
                                      0
                                      у TOSLink'a минус есть — отсутствует полная поддержка 7.1, сейчас лучше всего HDMI юзать для этого.
                                        0
                                        У TOSLINK и плюс есть — ему глубоко посрать на любые наводки и помехи.
                                        0
                                        Массовых промышленных образцов не видел, а полукустарные видел. Насчет шумов — в оптических компрессорах нормально оптроны работают. А насчет нелинейности — это ж музыка, там много нелинейных штук применяют.
                            +1
                            Согласен полностью! Нужно только уравнивать потенциалы общих проводников соединяемых устройств и согласовывать вход и выход по сопротивлениям. Остальное — от лукавого.
                            Советовать отсоединять защитное заземление равносильно совету заземлить аппаратуру на батарею и молиться, чтобы соседи в целях снижения затрат на электроэнергию «ноль» на нее же не подключили. Кстати, по причинам борьбы с такой «экономией» в нашей стране не охотно строятся дома, в которых есть правильно устроенное защитное заземление (УЗО выкинули и вместо «нуля» к «земле» подключились).
                            +5
                            Всегда заливайте картинки на habrastorage.org Даже в самой лучшей статье катринки с радикала, да еще и до ката портят общее впечатление
                              0
                              Спасибо за совет, будем использовать в дальнейшем habrastorage.org
                              +5
                              >отпаяйте земляной провод (экран) на одном конце сигнального кабеля от разъема (на одном, а не на обоих концах, так как экран обеспечивает защиту от радиопомех!).

                              Дополню — экран следует отпаивать на стороне приёмника сигнала. То есть со стороны источника экран должен быть припаян к разъёму, а со стороны приёмника — нет.

                              Этим, кстати, объясняются стрелочки, указывающие «направление сигнала» на нормальных межблочных кабелях, за которые неграмотные, но крикливые дебилы так любят пинать меломанов :). То есть для дебилов — стрелочки указывают в каком из разъёмов экран припаян к разъёму, а в каком нет. А вовсе не «направленную медь» :) — уж не знаю какой идиот ввёл этот термин в обиход дебилов.
                                +3
                                И да, это поможет, только если есть отдельный провод сигнальной земли (его, естественно, отпаивать не надо). В совсем дешевых кабелях идет не «два провода в экране», а обычный коаксиал. Если в таком отпаять оплётку, сигнал вообще не пройдет.
                                  0
                                  Сигнал скорее всего пройдёт по какому нибудь внешнему контуру если оборудование заземлено но шуму будет, или что намного хуже можно оборудование пожечь если одно из устройств не заземлено.
                                +3
                                Хе-хе, не всё так просто, с вилками…
                                Дело в том, что внутри устройств с евро вилками подразумевающими защитное заземление, и фаза и нейтраль, притянуты к защитному заземлению конденсаторами, шунтирующими цепи питания по ВЧ.
                                Самое весёлое начинается, когда в розетку включается множество устройств, и на общем защитном заземлении образуется значительный потенциал :-)

                                Но к шумам и звуку вообще, это имеет малое отношение, ну разве что при подключении в таком хаосе, можно получить током или сжечь вход какого-либо девайса…

                                С шумами совсем другая песня, собственно, один правильный совет выше уже дан, в студийной практике все балансные, коммутационные провода не имеют сквозной земли. Сквозная земля есть только в кабелях микрофонных, но в микрофонах есть гальваническая развязка.
                                Не балансные провода, используются для соединений с низким входным сопротивлением, ибо только так можно получить приемлемое отношение сигнал\шум. (Электрогитары отдельная песня.)
                                Это я к чему, всё. При соединении устройств разработанных умными людьми проблем не возникает в принципе.

                                Но так-как мы имеем дело с аппаратурой спроектированной гениями не знакомыми с понятием импеданса, всё шумит и гудит. В прочем к чести Китайцев стоит заметить, что никогда не знаешь, воткнёт ли потребитель твои колонки в выход линейный или выход для наушников (что вообще то есть две большие разницы).

                                ИМХО меньшее зло, если мы говорим о бытовых миниджек затычках, шунтировать входы усилителей сопротивлениями от 330Ом до 10кОм в зависимости от длинны кабеля и музыкального вкуса.
                                Особо продвинутые товарищи могу полечить китай-аудио от «ненужных» конденсаторов, но это уже друга история, требующая чёткого понимания смысла своих действий.
                                  +1
                                  Самое весёлое начинается, когда в розетку включается множество устройств, и на общем защитном заземлении образуется значительный потенциал :-)

                                  Эмм… Позвольте, потенциал относительно чего? Защитное заземление — зона нулевого потенциала, и относительно земли потенциала не может быть по определению (простите за тавтологию). А вот если он там есть — то электриков, которые в здании проводку делали, надо сначала по голове бить ключом разводным, сильно и больно, а потом гнать нах ссаными тряпками. И вообще, вот здесь, например, хотя бы почитать следует выдержки из ПУЭ.

                                  А по существу поста — борьба с фоном в 50 герц даже на дорогой технике есть нетривиальное занятие, а уж на компьютерных свистоперделках — омут, в который без технических знаний вообще не соваться лучше, ибо с познаниями на уровне «плавающего потенциала земли» и до беды недалеко. 220 оно того, не каждого с первого раза в деревянные костюмчики наряжает, но приятного все равно мало.
                                    0
                                    Смотря что вы под «землёй» подразумеваете. Доступнейшая «земля» (с оговорками) — батарея. Плюс, к примеру, бетонный (кафельный) пол в ванной (тоже с оговорками), сама ванная (должна быть соединена с щитком, но как оно на самом деле...). Нейтраль заземляется на вводе в дом. Защитное заземление тянется либо от точки заземления отдельным проводом, либо (в старых домах) от щитка, где соединяется с нейтралью. В принципе, во всех этих случаях между этими отдельными «землями» может наблюдаться потенциал («плавающий»). Даже без преступного участия отдельно взятых электриков, делавших в позабытые годы в доме проводку. Их бить, конечно, надо, но этот совет потрясает своей бесполезностью — где ж вы их найдёте?
                                      +2
                                      Земля — она одна. Которая в ПУЭ прописана. На нее, кстати, все трубопроводы выравнивающим проводником цепляются. Остальное — колхоз и от лукавого. Заземлившемуся на ванну-батарею положена персональная анальная электростатическая машина (ПАЭМ) в аду. Пояснить почему, или хватит фразы «соседи снизу сменили стояки на пластик, у соседей сверху — похороны, а меня дяди в погонах везут куда-то»? А на своих объектах электриков я как раз ссаными тряпками успешно и гоняю за «плавающие потенциалы», отгоревшую нейтраль и прочее, ибо технадзор — раз, стоимость моего оборудования — два и здоровье персонала — три.
                                        +1
                                        Похоже, люди, свято верящие в ПУЭ отвергают здравый смысл и законы физики… :(

                                        Я вам вообще не об этом. При чём здесь заземление на ванну или батарею??? При чём здесь ваши сферические электрики на ваших вакуумных объектах???

                                        Давайте на пальцах, может и электрику станет понятно… Есть розетки с ре. Есть ванны-батареи, как положено оснащённые выравнивающими проводниками. Все точки заземления сходятся на месте ввода силового кабеля в здание, где соединяются с нейтралью. Теперь таки вспомните законы физики, понятие сопротивления и прикиньте сопротивление между ре в конкретной розетке и ванной (ну, там — девять этажей и пять подъездов «туда» и столько же «обратно»). Теперь, если в розетку включить много потребителей с фильтрами питания на входах, между ре (читай их корпусами) и той же ванной-батареей _будет_ наличествовать потенциал. Поэтому я и спрашиваю — где находится та «земля», потенциал относительно которой вы считаете нулевым. Не важно что говорит ваша священная книга, она, конечно, определяет условия при которых потенциалы в зоне защитного заземления близки к нулю, но в реальном физическом мире закон Ома ещё не отменили. Добавьте к этому то, что в старых домах сечение ре расчитывалось по другим нормам нагрузки (меньшей) плюс этот ваш странный фольклор про похороны и звёзды (из которого я ничего не понял). В общем, факт на лицо — потенциал на корпусах приборов, заземлённых по всем правилам святой пуэ, как правило, имеется. Относительно других объектов, заземлённых тоже по пуэ. И это не потому, что я или кто-то заземлился на батарею. Это потому, что физика такая. Вот.
                                  0
                                  Самый действенный способ — отсоединить с помощью переходника, одно из устройств (например ноутбук) от общей цепи заземления по сети питания (с помощью переходника с трехконтактной вилки на двухконтактную, либо использовать удлинитель без заземления).


                                  Если тот девайс который вы отключаете от pe проводника, пробивает на корпус, то это верная дорога на кладбище.
                                    0
                                    Много ли вы видели девайсов, пробивающих на корпус? :). А старая советская проводка вообще без ре. Где горы трупов? :)
                                      0
                                      Зачем испытывать судьбу, если этого можно избежать? Или это такая игра, повезет, не повезет?

                                      А старая советская проводка вообще без ре.


                                      Ну, совки известные нищеброды, клали алюминий который с годами рассыхается и разваливается, вместо меди, которая стоит незначительно дороже.
                                        0
                                        Не, не игра. В мире дофига приборов без заземляющего контакта вообще. А гор трупов как не было, так и нет.

                                        ЗЫ. А для пущего избегания придуманы, к примеру, УЗО и диффавтоматы. Они как раз ситуацию пробивания предотвращают в зародыше.
                                          +1
                                          На Ваш комментарий выше отвечать даже желания нет. А вот про работу узо без защитного заземления послушать хочется.
                                            0
                                            Одной рукой за фазу, другой за батарею.
                                    0
                                    сколько пользуюсь ноутбуком без заземления проблем небыло :) всё остальное оборудование заземлено
                                      0
                                      Бывают вообще ноутбуки с заземлением?))
                                        +1
                                        Земляной контакт вилки БП обычно соединен с «минусом» низковольтного выхода. Как-то так.
                                      +4
                                      А я почему-то очень редко видел в своей жизни розетки, которые действительно заземлены.
                                        +2
                                        Да, в основном используют TN-C. Затраты меньше, и надежность тоже соответственно.
                                        +3
                                        Много вы советских домов видели с заземлением? Даже те, что с электроплитами, зачастую заземлены только розетки под плиту.
                                          0
                                          DI-Box — не? Слишком просто?

                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                          Самое читаемое