Земляная петля в автозвуке что это

Обновлено: 02.07.2024

Контур заземления или контур заземления , с участием заземляющего контура, также называемого контуром заземления , в электротехнике является замкнутым в контур заземляющим соединением электрической проводки или проводки из-за сопротивления контура при низкочастотных шумовых токах нежелательного падение напряжения на пути прохождения сигнала. В результате к полезному сигналу добавляется мешающий сигнал. Ток помехи может передаваться в полезную цепь через общий импеданс с цепью помех или индуктивно через связь по магнитному полю .

Вхождение

Мешающий сигнал может z. B. выражаются в аудиосистемах как нежелательный раздражающий жужжащий звук. В случае измерительных приборов и датчиков сигнал низкочастотной помехи искажает осциллограммы или измерительные сигналы. В зависимости от причины сигнал помехи содержит частоту сети (50 Гц или 60 Гц) и более или менее высокую долю ее гармоник или гармоник. Встречаются гармоники с нечетными номерами (в Европе 150 Гц, 250 Гц и т. Д.) И (например, когда задействованы сетевые выпрямители ) также гармоники с четными номерами (в Европе 100 Гц, 300 Гц и т. Д.). Часто базовая частота сети практически не слышна или вообще не слышна даже в аудиосистемах, поскольку она находится на нижней границе диапазона передачи НЧ.

( DC ) воздушные трамвайные линии и их питающие линии и рельсы могут создавать магнитные поля с частотой 300 Гц, которые возникают на подстанции при выпрямлении от трехфазной сети ( пульсирующий ток ).

причины

Контур заземления с передатчиком сигнала (например, проигрывателем компакт-дисков) и приемником (например, усилителем)

Передача электрических сигналов, аналоговых или цифровых, требует передачи опорного потенциала . В случае симметричных сигналов это другой провод (аналоговый телефон: a - против провода b ) или в случае асимметричных сигналов - земля. Если опорные потенциалы подключенных друг к другу устройств не равны, возникает сигнал помехи в размере опорной разности потенциалов.

Если подключить z. B. заземление двух устройств через экран кабеля и заземление устройства подключаются через защитные контакты розеток ( класс защиты I ), это создает замкнутую цепь (выделена желтым на рисунке), которая влияет на все переменные магнитные источники ( трансформаторы из источников питания , электродвигателей , дросселей и т.д.) в окружающей среде действует как короткое замыкание (точнее с низким сопротивлением) вторичной обмотки трансформатора.

Ток , протекающий через соединение с землей, создает напряжение помех через сопротивление соединения с землей (сопротивление контакта + сопротивление кабеля) : Я. М. > Р. U Р. >

Таким образом, опорный потенциал приемника отличается на это напряжение от опорного потенциала передатчика. применяется к принятому сигналу как сигнал помехи, который устанавливает напряжение на приемнике: U Р. > U Э. >

Контуры заземления также создаются без соединения с защитным проводом, например, в металлических шкафах управления или когда заземленные антенные и телефонные кабели соединяются друг с другом в нескольких точках. Гудящие петли могут возникнуть всегда, когда электрические соединения существуют несколько раз и по-разному (зацепление). Большие уравнивающие токи могут протекать, в частности, если между разными точками соединения защитного проводника (разные электрические цепи в домашней установке) или между ними и заземленной антенной или системой телевизионного кабеля образуются обширные петли.

Примеры

Видео и звуковые технологии

Отдельные аудиоустройства ( усилители , микшерные пульты , а также компьютеры) часто имеют защитное заземление и соединение между защитным проводом и сигнальной землей. Подключение сигнального заземления через сигнальный кабель приводит к замкнутому контуру заземления и возникновению помех. Уравнивающие токи возникают между различными заземляющими соединениями (например, заземлением антенного кабеля и защитного проводника ) из-за немного разных потенциалов заземления. Они вызывают падение напряжения на заземляющих соединениях сигнального заземления. Эти капли напряжения добавляют непосредственно к полезному сигналу (NF) или причины в ферритовых катушек фильтра к амплитудной модуляции в телевизионном сигнале (амплитуда модулированного). Во втором случае появляются горизонтальные полосы, проходящие через изображение, которые также могут иметь отсутствие синхронизации строк, если импульсы синхронизации теряются из-за насыщения ферритов.

Аудиоустройства (внутренние)

Контуры заземления в аудиоустройствах вызваны неправильной конструкцией: если точки заземления входных розеток и другие точки внутренней цепи соединены друг с другом или с защитным проводом несколькими путями, это действительно так. После выпрямления ток питания часто также протекает через общий участок заземления. Это приводит к жужжанию - в зависимости от причины, связанной с частотой сети или вдвое большей частотой сети и ее гармониками.

Компьютерные сети

Датчики

Платы, импульсные блоки питания

К монтажным платам и разводке устройств предъявляются два противоречащих друг другу требования:

минимально возможная индукция заземляющих соединений ( заземляющая пластина )
исключение контуров заземления за счет заземления нейтрали : все заземляющие соединения встречаются только в одной точке.

Эти взаимоисключающие требования обрабатываются по-разному в зависимости от сборки или устройства:

В материнских платах, а также часто и в импульсных источниках питания , закрытая заземляющая пластина используется как отдельный слой.
Если аналоговые и цифровые сигналы смешиваются, используются отдельные заземляющие поверхности, которые подключаются только в одной точке.
В случае низкочастотных устройств (усилителей) можно в основном использовать заземление нейтрали, и, при необходимости, отдельные участки могут быть покрыты заземляющим слоем, который, однако, не должен проходить через большие токи (выпрямители, выходы).

Телефонная и коммуникационная техника

Попытки в 19 веке передавать телефонные звонки асимметрично (то есть с использованием только одной линии и с землей в качестве противоположного полюса) ограничивались несколькими километрами - помехи становились слишком большими. С тех пор в технике связи было известно, что сигналы могут передаваться на большие расстояния только в том случае, если опорный сигнал переносится как вторая линия, и эта земля остается незатронутой и неиспользуемой другими сигналами. Этот принцип известен как передача дифференциального сигнала. См. Также симметричную передачу сигнала

Контрмеры

Как избежать петли

В устройствах с защитной изоляцией отсутствуют контуры заземления, так как в этом случае защитный проводник не проводится и не подсоединяется к корпусу. Поэтому многие аудиоустройства полностью изолированы и не имеют соединения с защитным проводом, даже если они сделаны из металла. Заземление между устройствами тогда существует только в виде экрана сигнальных линий. Однако, как только устройства соединяются несколькими сигнальными путями заземления, здесь также присутствуют контуры заземления.

Поэтому, помимо прочего, в профессиональных аудиоустройствах используется симметричная передача сигнала . Любые уравнивающие токи, которые могут возникнуть, находятся вдали от полезного сигнала, и различия в уровне заземления сигнала между различными устройствами не вызывают никаких проблем. Тогда масса имеет только экранирующий эффект; Падения напряжения на нем не попадают на сигнал. Часто в аудиосистемах также вставляются трансформаторы , которые развязывают сигнальные заземления между ними.

Звуковые устройства иногда имеют так называемый выключатель заземления, который прерывает соединение между защитным проводом устройства и сигнальной землей в устройстве. Таким образом устраняется возможная петля фонового шума и повышается чувствительность к радиопомехам и другим емкостным помехам. В качестве альтернативы можно использовать конденсатор (примерно 0,1 мкФ), подключенный между сигнальной землей устройства и его защитным проводом или корпусом : конденсатор действует как резистор против тока пульсаций, но все же обеспечивает экранирующий эффект корпуса от более высоких напряжений. частотные помехи.

Предпосылкой для обеих мер (выключатель заземления или конденсатор) так называемое безопасное разделение между токоведущими частями, с одной стороны, и звуковыми сигналами в диапазоне низкого напряжения, с другой стороны: устройства должны соответствовать требованиям защитного низкого уровня. напряжение ( PELV - защитное сверхнизкое напряжение ).

Заземляющие соединения не должны разделяться путем прерывания защитных контактов сетевого подключения устройств класса защиты I: это приведет к отмене защитной функции ( защитное заземление ), что в случае неисправности может привести к опасному для жизни напряжению на устройстве. Корпус.

Снижение уравнивающих токов

Контуры заземления неизбежны в устройствах, сигнальная земля которых соединена с защитным проводом (антенные или кабельные системы, компьютеры). Здесь часто помогают оболочечные токовые фильтры , изолирующие передатчики или процессы оптической передачи данных. Для высокочастотных полезных сигналов и низкочастотных сигналов помех, например B. На антенных линиях может быть достаточно гальванически прервать внешний и внутренний проводники или только внешний провод антенной линии с помощью конденсатора. В этом случае высокочастотные полезные сигналы передаются емкостным способом. Гудящий контур прерывается для низкочастотных сигналов помех. Соответствующие переходные штекеры иногда называют фильтрами тока оболочки, но они уменьшают только низкочастотные токи оболочки.

Уменьшение помех

Эффективная индуктивная площадь, заключенная между сигнальными линиями, должна быть как можно меньше. Для этого используется витая пара ( витая пара ) или коаксиальные линии .

Источник полей помех часто невозможно устранить, но эффекты могут быть в случае трансформаторов или последовательных дросселей, например Б. можно уменьшить, изменив свое положение. Магнитные экраны вокруг источника также могут помочь, но они дороги для низкочастотных магнитных полей и поэтому обычно встречаются только в магнитофонах или проигрывателях.

Тороидальные трансформаторы с равномерной обмоткой создают более низкие магнитные поля рассеяния, чем обычные трансформаторы других типов.

Снижение сопротивления части петли

Ток помехи, циркулирующий в контуре фонового шума, влияет на полезный сигнал, когда он, по крайней мере частично, протекает по той же линии, что и полезный сигнал. Как правило, он протекает при подключении сигнальных заземлений двух устройств. Поскольку сигнальная земля представляет собой опорную точку для передачи полезного сигнала от одного устройства к другому, любая разница в опорной точке между устройствами будет проявляться как сигнал помех .

Чем ниже электрическое сопротивление заземления между устройствами, тем меньше разность потенциалов и ток помех. Это достигается с помощью кабелей и штекерных соединений с низким сопротивлением (высокое сечение экранов, низкое переходное сопротивление контактов), например, за счет увеличения поперечного сечения заземляющих соединений. Некоторые устройства имеют винты заземления для дополнительных заземляющих соединений. Уравнивающий ток затем поддерживается (или, возможно, увеличивается), но падение напряжения смещается в области контура, которые не имеют сигнальной земли.

Отделение пути прохождения сигнала от контура

Лучшие результаты могут быть достигнуты, если токи помех вообще не протекают по сигнальной земле. В этом случае через экран кабеля могут протекать токи помех, но сигнальное заземление прокладывается отдельно внутри этого экрана. Предпосылкой для этого является гальваническое разделение сигнального заземления от заземления экрана, как в случае с разъемом измерительного устройства в коммуникационных технологиях. Оба соединены максимум в одной точке.

Эквивалентным этому является симметричная передача сигнала , здесь соединение заземления сигнала не требуется - сигнал представляет собой дифференциальное напряжение между двумя сигналами в противофазе. Кроме того, это решение также устраняет емкостную связь - они одинаково влияют на обе сигнальные линии в противофазе и не влияют на дифференциальное напряжение.

Цифровые и оптические соединения

Цифровые соединения, в которых аудиосигналы передаются в виде пакетов с двоичным кодированием, устраняют проблему петель гула, поскольку цифровые сигналы должны декодироваться на принимающей стороне, а (аналоговая) составляющая гула не принимается во внимание. Стандарт S / PDIF, используемый для цифровой передачи, предусматривает разные типы кабелей. При подключении коаксиального или джекового кабеля все еще существует возможность влияния на аналоговые части обработки сигнала в случае плохой развязки на стороне приемника. Оптические кабели TOSLINK обеспечивают полное решение . Эти оптические волокна не электропроводны, и на оптический сигнал не могут повлиять магнитные или электрические поля. Сложные преобразователи оптических сигналов имеют недостаток.

литература

веб ссылки

Викисловарь: жужжащая петля - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Эта страница последний раз была отредактирована 24 мая 2021 в 08:26.

12 мая 2020 года, 18.00

Вебинар провели:

Ярослав Гребенников, Москва, Россия
Разработчик и руководитель проекта POWERGRIP

Михаил Ширшов, Москва, Россия
Ведущий специалист компании Barnsly

Модели POWERGRIP YG-1 и YG-2 предназначены для защиты аудио-видео компонентов от повышенного напряжения сети, а также скачков напряжения и различных помех. Все розетки консоли разделены на группы, для которых используются различные типы фильтров, позволяющих изолировать подключённые устройства, устраняя их нежелательное влияние друг на друга. А также – исключить помехи, приходящие из сети. И, таким образом, достичь наилучшего результата при подключении конкретных типов оборудования.

Это заключительная часть цикла статей о блоках питания усилителей мощности. С виду простая тема, которая, как оказалось, содержит массу подводных камней, а ошибки, порой самые очевидные (ну это теперь, после прочтения этих статей), допускают не только начинающие, но и опытные разработчики и конструкторы.

Для примера, однажды автора попросили помочь избавиться от сильного фона в гитарном усилителе. Конструкция была достойная, в блоке питания большие фирменные конденсаторы, современная схемотехника. Всё портил фон, уровень которого был очень высок.

Переукладка и экранирование проводов результата не дали. При внимательном рассмотрении конструкции выяснилось, что разработчик зачем-то сделал общую (земляную) шину вдоль всего периметра печатной платы. Получилась отличная антенна, которая и ловила магнитное поле трансформатора. Для лечения потребовался только нож/резак. После того, как земляной контур был разорван (дорожку перерезали лишь в одном месте), фон полностью исчез.

Заземление

Как-то так сложилось, что часто заземлением в усилителях называют общий провод. Хотя по определению, заземляющий контакт должен быть в первую очередь в ваших розетках. К этому контакту подключается корпус усилителя. Вот это и есть настоящее заземление, основное назначение которого защита от поражения электрическим током. Заземление должно быть подключено к общему проводу усилителя через развязывающий резистор (обычно 1кОм 0,5Вт) зашунтированный блокировочным конденсатором на 10нФ.

Обычно рекомендуют подключать общий провод к заземлению у входных разъёмов, именно здесь важно выдержать точно нулевой потенциал.

В усилителях с балансным входом точка подключения заземления вообще не играет роли.

Монтаж стерео-усилителя

Образование земляной петли при подключении источника сигнала

Общий провод замыкается через источник сигнала, так как обычно выходные разъёмы источника имеют один общий вывод. Заметьте, в контур попадают и межблочные кабели, которые часто не такие и короткие! Подобная "антенна" наводит фон от 5мВ до 20мВ. Уровень в 5мВ вполне можно услышать, стоя вплотную у акустической системы!

Проблема заземления в профессиональных усилителях устраняется с помощью использования балансных входов, которым не требуется земля для прохождения сигнала. Для усилителей с несимметричным входом стандартным приёмом является использование развязывающих резисторов сопротивлением от 2,2 до 22 Ом между сигнальной землёй и основной точкой заземления на источнике питания. Такое решение было использовано в новаторском усилителе мощности Quad 303 в 1969 году. Общий вывод входов соединяется с общим контактом блока питания отдельным толстым проводником:

Способ устранения земляной петли из-за источника сигнала

Другой метод заключается в использовании одного общего проводника сигнальной земли с зеркальным подключением элементов правого и левого канала, как показано на рисунке:

Устранение земляной петли при печатном монтаже

Использование трансформатора с раздельными обмотками и двумя отдельными выпрямителями обеспечивает полную изоляцию земляных проводников:

Питание каналов усилителя от отдельных обмоток силового трансформатора предотвращает образование земляной петли

Перекрёстные искажения

Другая проблема свойственная усилителям класса AB заключается в том, что при нестабилизированном источнике питания пульсации его выходного напряжения модулируются звуковым сигналом:

Модуляция звуковым сигналом пульсаций напряжения питания усилителя

Это вызывает появление перекрестных искажений между каналами. То есть сигнал проникает из одного канала в другой. Как следствие, размытая стерео-база, потеря пространства и т.п. При использовании трансформатора с одной вторичной обмоткой можно организовать отдельные выпрямители и фильтрующие конденсаторы для каждого канала, что обеспечивает некоторую взаимную изоляцию каналов по цепям питания (верхний рисунок), или использовать развязывающие фильтры (нижний рисунок):

Способы снижения перекрёстных искажений

Трансформатор с отдельными вторичными обмотками почти полностью решает проблему взаимной изоляции каналов. Если ваш принцип — мы за ценой не постоим, тогда идеальным решением для вас будут два моноблока или отдельные блоки питания для каждого канала.

Новый тест

Для многоканальных или многополосных усилителей стоит провести, наверняка новый для вас, тест. Он поможет определить качество блока питания и фильтров развязки вашего усилителя.

Для этого надо нагрузить один канал резистором, сопротивлением 4 или 8 Ом соответственно, мощностью равной и большей максимальной выходной мощности вашего усилителя. На вход этого канала от генератора подать сигнал максимальной амплитуды.

Простой тест качества питания усилителя

В идеале, конечно, должна быть полная тишина. Если вы что-то услышите, значит цепи питания вашего усилителя нуждаются в доработке!

Однажды автору попалась колонка с активными фильтрами и раздельными усилителями для НЧ и ВЧ полос. В результате такого теста можно было без проблем услышать проникновение гармоник НЧ-сигнала в твиттер. Колонка была возвращена производителю на доработку.

На рисунке представлена схема ретро-усилителя мощности:

В опытном образце сигнальная земля была подключена к основной земле через развязывающий резистор в 10 Ом. Это существенно снизило уровень фона усилителя.

Обратите внимание как подключены проводники к фильтрующему конденсатору:

Пример монтажа питающих цепей усилителя

Импульсное потребление

Не следует забывать, что музыкальный сигнал — это импульсный сигнал. Поэтому блок питания вашего усилителя должен быть в состоянии отдать в нагрузку необходимую импульсную мощность. Как показывает практика, применение в фильтре блока питания нескольких конденсаторов, соединённых параллельно, вместо одного большой ёмкости, даёт бОльшую энергоёмкость, плюс делает не так заметным высыхание одного или нескольких конденсаторов.

Если ваш усилитель вдруг стал заметно фонить, это говорит о том, что конденсаторы в цепях питания высохли. Сегодня появилось большое количество разнообразных ESR-меров, которые позволяют оценить качество конденсатора без выпаивания из схемы. Это хороший инструмент для мониторинга и поддержания в надлежащем состоянии блока питания вашего усилителя.

Автор: Джек Розман

Следите за новостями портала:

5 комментариев к “Немного о блоках питания (часть III)”

Расскажите о преимуществах ОППВ.

Сейчас многие пробуют ОППВ для питания ламповых усилителей и констатируют улучшение звука.

Эх, Вы похоже не заметили, в статье речь шла не о выпрямителях, стабилизаторах и другой схемотехнике. Основное внимание в статьях было уделено МОНТАЖУ блоков питания и усилителей. В частности, рассмотрены ошибки подключения общего провода. Ну не буду статью пересказывать, ещё раз перечитайте.

А как выполнен выпрямитель и как он влияет на звук — это совсем другая тема, уже из области аудиофили. А она не лечится.

Если уж ОППВ и для лампового усилителя, то тогда на кенотроне. А что можно рассказать про такую схему? Она известна с 40-х или 50-х годов. И с тех пор ничего не поменялось: трансформатор-кенотрон-дроссель-фильтр.

Всё, собственно. Будем считать, что рассказал. Если мало, Гугл в помощь!

Спасибо Главному редактору за интересную, и (для меня) очень своевременную статью.

Стараемся для наших читателей.

Если будет больше обратной связи (в комментариях, в письмах, в ВК и т.д), то будет больше полезных статей.

Добавить комментарий

Спамеры, не тратьте своё время - все комментарии модерируются.
All comments are moderated!

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Последние посетители 0 пользователей онлайн

Топ авторов темы

Lexus 56 постов

HAKAS 57 постов

Jekson 40 постов

Юран Неважно 29 постов

Изображения в теме

Вероятнее всего это что-то из ряда аналов ВC557/547; возможно кристаллы те же, отличие только в корпусах.

Чуть некро тему подниму. Заказал себе подобный предварительный усилитель. (Без корпуса) Пока жду доставки. Касательно ламп и подозрений ,что они являются бутафорией . В пользу этой гипотезы говорит факт явного отсутствия каких либо преобразователей анодного питания на плате девайса.А питание сий устройства всего 12 В. Хотя в отзывах говорится ,что с вынутыми лампами звука нет. OУ стоят ne5532.

Нифига не правильно. Снаббер должен стоять прямо на плате как можно ближе к точке откуда берется обратная связь. Выносить его далеко от платы я считаю неправильным.

Читайте также:

Земляная петля в автозвуке что это

Оглавление

Вхождение

причины