【文章內(nèi)容簡介】 (1/f噪聲 )將增大 ,故應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)?IC,從降低噪聲的角度考慮 IC,通常取 ～ 。另外在輸出電壓許可的前提下 ,工作電壓UCE 以低些為宜。 穩(wěn)壓電源 從降低電源紋波考慮 ,應(yīng)選用容量足夠大的濾波電容 器以及優(yōu)良的穩(wěn)壓電路 ,選用漏磁通小的電源變壓器 (如 C 型鐵芯變壓器 )并采取全屏蔽措施以及選擇最佳的安裝位置。為防止由于電源內(nèi)阻引起的電路間的耦合 ,前置放大器的電源應(yīng)加濾波網(wǎng)絡(luò)。由于大容量電容器等效電感的存在 ,將使電源的高頻內(nèi)阻增大 ,這時可在大容量電容器兩端并接小容量的高頻電容器。 由布線不合理引起噪聲的抑制 系統(tǒng)的正確連接 在一個音響系統(tǒng)中 ,一般用到的設(shè)備有很多 ,有專業(yè)的也有民用的。不同的設(shè)備各有不同的接口形式 ,使用的接插件各不相同。有平衡式的、也有不平衡式的輸人輸出形式。為了有效的屏蔽外界 的電磁輻射干擾 ,就必須要統(tǒng)一使用屏蔽電纜并采用正確的方法連接。 我們知道當(dāng)音頻信號傳輸采用平衡式傳輸方式時 ,則外部干擾源對平衡式電纜內(nèi)的兩根信號線的每根線產(chǎn)生的共模干擾電平對地環(huán)路幾乎相等 ,在設(shè)備內(nèi)部放大器的輸人端 ,兩根信號線上的共模電壓將換成差模電壓而相互抵消 ,形成不了干擾電壓。所以應(yīng)盡可能的使用平衡式的連接方式。 在和一些不平衡輸出設(shè)備連接時 ,現(xiàn)在大多為了節(jié)省成本 ,方便省事 ,直接用 10 單芯屏蔽電纜 ,將平衡設(shè)備的端口和不平衡設(shè)備的端口連接起來 ,而不采用平衡— 不平衡變換器 ,這種連接屏蔽層也在音頻回路中 ,屏蔽層感 應(yīng)的噪聲也混人了音頻信號中 ,從而增加噪聲 ,這將是引人噪聲的一個主要途徑。正確的做法是 ,無論是平衡或不平衡的傳輸 ,都采用雙芯屏蔽電纜。這時的屏蔽層只在平衡輸出或輸人的一端接地 ,如圖 1示。 當(dāng)兩端都是不平衡的設(shè)備時 ,如果傳輸距離較大 ,最好使用平衡一不平衡轉(zhuǎn)換器或音頻隔離變壓器轉(zhuǎn)換為平衡式傳輸。如圖 2 示 。 現(xiàn)在的音響設(shè)備的連接普遍采用電壓跨接的方式 ,其出廠時都符合 IEC268一 15 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ,即所有音響設(shè)備的線路輸出都是低阻輸出 ,而作為負(fù)載的線路輸人端則都采用高阻抗輸人。除了功放和音箱的連接外 ,一般不需要 專門考慮阻抗匹配。 良好的接地處理 我們知道 ,為了采用帶屏蔽層的電纜能夠屏蔽外界的雜散電磁干擾必須要屏蔽層有正確的連接和良好的接地。實踐工作中 ,所有的設(shè)備懸浮 ,是在沒有專門的地線的條件下最常用的一種措施 ,這是一種極不穩(wěn)定的工作狀態(tài) ,往往會產(chǎn)生不穩(wěn)定的隨機噪聲。所以一定要將整個系統(tǒng)良好接地。 11 首先要有專門的地線 ,接地電阻小于 4 歐姆 ,不能使用電源的零線作為音響系統(tǒng)設(shè)備的地線。在專門的錄音和擴音場所 ,一般在修建時就考慮了專門埋設(shè)的地線 ,通常會根據(jù)設(shè)備的多少使用不同寬度的銅皮引人室內(nèi) ,接地電阻非常小。在沒 有專門地線的臨時性室內(nèi)場所 ,可以用自來水管或暖氣管道連接地線 ,但是由于鐵制的管道接地電阻往往太大 ,這樣的地線雖然有一定的作用但效果不太好。在室外場所可以考慮埋設(shè)臨時性地線 ,最簡單的辦法是用一根一米長的鋼管或鋁合金管材插人地下 ,可以取得很好的效果 。 一般的音響系統(tǒng)都是由多臺音響設(shè)備通過音頻電纜串接起來的鏈路系統(tǒng) ,很容易由其屏蔽系統(tǒng)組成了鏈?zhǔn)浇拥胤绞?。?dāng)某臺設(shè)備上產(chǎn)生電磁輻射或靜電感應(yīng)噪聲時 ,會由于傳輸線的屏蔽層和鐵質(zhì)設(shè)備外殼組成的接地系統(tǒng)的內(nèi)阻較高使得整個系統(tǒng)的電荷平衡速度較慢而產(chǎn)生感應(yīng)電壓。此感應(yīng)電壓即可 使系統(tǒng)產(chǎn)生一定的噪聲電平。此類干擾在鏈路較長的音響系統(tǒng)上尤為明顯。所以系統(tǒng)要盡量避免使用鏈?zhǔn)浇拥胤绞?,而應(yīng)使用星型接地方式 ,即每一臺設(shè)備通過專門的地線接到統(tǒng)一接地點上。這就要求連接所有設(shè)備的音頻電纜的屏蔽層要一端接地 (接屏蔽層 ),而各設(shè)備的地線通過專門的導(dǎo)線連接到一個接地點 (通常是在調(diào)音臺附近 )。如圖 3所示 。 為了保證系統(tǒng)不出現(xiàn)地環(huán)路的結(jié)構(gòu) ,要求其各設(shè)備之間只能有一條接地導(dǎo)線互連。不平衡的連接設(shè)備不能一端接屏蔽層 ,只能采用地線相連。這時只能是采用前面提到的轉(zhuǎn)換為平衡傳輸方式。在要求不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱龊?,可以讓 不平衡設(shè)備懸浮 ,通過音頻信號線共用下一級設(shè)備的地線 ,也就是采用鏈形接地。這種鏈形接地 12 的級數(shù)不能太多 ,一般不超過兩級 ,否則將會噪聲增加嚴(yán)重。機殼間的相連問題也應(yīng)引起注意 ,比如好多音響設(shè)備安裝在同一機架上。如果每個設(shè)備單獨接了地線 ,兩設(shè)備因為安裝在同一機架上而使得機殼相連 ,就形成了接地回路。 系統(tǒng)的隔離 在一些大型的音響系統(tǒng)中 ,往往由多臺調(diào)音臺為中心的子系統(tǒng)組成 ,或要和視頻設(shè)備系統(tǒng)互連。有時還要向遠端的音視頻系統(tǒng)傳輸信號 ,廣播電臺甚至常用電話線路傳輸音頻廣播直播信號。這些遠距離的連接 ,由于不同的子 系統(tǒng)都有各自獨立的接地系統(tǒng) ,兩個系統(tǒng)一旦地線相連 ,必然形成接地噪聲。另一方面 ,由于傳輸?shù)木嚯x較長 ,傳輸線屏蔽層的接地電阻增加 ,甚至用了非屏蔽傳輸線 ,就容易引人大量的外界電磁場輻射干擾噪聲。 在實踐中 ,如果每個系統(tǒng)單獨工作 ,噪聲可以通過合理的連線和接地控制在允許的電平 ,但是當(dāng)兩個子系統(tǒng)互連后 ,就不好控制了。即使用了單端屏蔽接地、長線分段接地處理 ,也沒有辦法解決長距離傳輸造成的輻射干擾噪聲。尤其用龐大的電話網(wǎng)絡(luò)傳輸時 ,弄不好傳輸?shù)男盘柛揪筒荒苡?。這時最好的措施就是采用隔離的辦法 ,在兩個系統(tǒng)之間加裝音頻隔離變壓 器使之互相隔離。如圖 5 所示 ,兩個系統(tǒng)的地線不可以相連接。 用光隔離的辦法徹底隔離不同的子系統(tǒng) ,效果最好。筆者在沒有購買使用專門的光隔離設(shè)備的條 13 件下 ,用兩套 MD 錄音機就可以很好的組成一個光隔離裝置 ,效果很好 ,完全可以控制噪聲。如圖 6 所不。將兩臺 MD錄音機用一根光纖連接起來 ,一臺機子的模擬輸人連接一個音響子系統(tǒng) ,另一臺機子的光纖輸人接收前一臺機子的光纖輸出信號 ,再以其模擬輸出端口輸出信號到遠端的音響子系統(tǒng) ,兩臺機子都設(shè)定到錄音準(zhǔn)備工作模式 (RECREADY 狀態(tài) )就可以工作了。 對由電磁感應(yīng)產(chǎn)生 噪 聲的抑制 按照電磁干擾的常規(guī)傳播途徑 ,干擾可以通過傳導(dǎo)禍合和輻射禍合將干擾源信號傳遞給被干擾接收機設(shè)備。傳導(dǎo)禍合是通過導(dǎo)體傳輸干擾的 ,導(dǎo)體包括傳輸線、電感和電容等 。輻射禍合是通過電磁波傳輸干擾的 ,藕合部件有導(dǎo)線、電感、電容等。針對于使音響系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的常見干擾藕合傳輸途徑 ,下面我們對音響系統(tǒng)的干擾傳輸形式作簡單分析 。 ( l ) 公共阻抗禍合這時干擾源和被干擾設(shè)備往往是共用某些導(dǎo)體 ,比如 :共用一個回路、電源線、公共接地等 ,如圖 7所示 。 14 圖 7 圖中千擾源和被干擾設(shè)備共用一個地 ,并作 為信號傳輸回路 ,顯然干擾源輸出的干擾信號毫無阻礙地包含在有用信號中傳輸?shù)较录壴O(shè)備 ,即便上級設(shè)備不存在干擾源 ,但作為信號傳輸回路的公共地一旦出現(xiàn)地電流 ,干擾電流也會和有用信號一起被傳輸?shù)较录壴O(shè)備 ,而下級設(shè)備對“寄生”到有用信號中的干擾信號是無法抑制的 ,最終會將干擾傳導(dǎo)出去。下面看實際音響工作中的實例 ,如圖 8所示 。 圖 8 這種信號傳輸線路的焊接方式是將屏蔽層作為信號傳輸?shù)幕芈?,雖然在信號傳輸上可以保證信號暢通 ,但會使上級設(shè)備輸出的干擾信號沒有障礙地傳人下級設(shè)備 ,而且在兩端設(shè)備接地的情況下 ,一旦存在干擾“ 地電流” ,屏蔽層將把干擾“地電流”繼續(xù)傳輸?shù)较录壴O(shè)備 ,最終形成干擾噪聲。同時 ,這種焊接方法還會使得輻射場干擾在信號線上產(chǎn)生的干擾信號呈現(xiàn)難以抑制的差模特性 (這個問題將在后文進行說明 )。采用這種連接方法的技術(shù)人員的理由是 :這樣連接可以通過線路絞和抑制干擾 。絞和后線路截面積增加 ,信號傳輸更暢通。針對這個觀點我們會在后面實際解決噪聲問題時進行分析。 ( 2)電源線藕合是指電源受到干擾源的干擾后 ,通過共用的電源回路將干擾傳輸?shù)狡渌O(shè)備的現(xiàn)象 ,如圖 9所示 。 15 圖 9 顯然 ,這種電源的供電方式使得被干擾源干擾 (污染 )的電源同時會被其他設(shè)備使用 ,特別是對電源品質(zhì)要求比較高的音響系統(tǒng) ,干擾源的影響是無法避免的 ,在實際使用音響系統(tǒng)中往往會經(jīng)常面臨與可控硅、電機、電焊等對 電源干擾明顯的設(shè)備共用電源回路的矛盾 。 圖 10 是一個實際音 響工作中的圖例。 圖 10 在這種供電方式下 (TN 系統(tǒng) ),其他系統(tǒng)和音響系統(tǒng)的電源都從同一個變壓器的下口供應(yīng) ,動力設(shè)備的使用經(jīng)常會引起電壓的波動 ,特別是電機、調(diào)光、整流設(shè)備在使用期間會形成諧波電流 ,通過系統(tǒng)阻抗形成各種諧波電壓疊加到電源的基波電壓上 ,從而使電壓波形發(fā)生變化 ,這樣提供給音響系統(tǒng)的電 源質(zhì)量就會被“人為”降低 ,雖然經(jīng)過整流、濾波 ,但諧波成分依然存在 ,而真正在音響系統(tǒng)的信號傳輸環(huán)節(jié)實施最終“做功”的是電源 ,本來希望“干凈”的電源本身就存在諧波成分 ,顯然會使音 響系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的噪聲。 藕 合的形式 ( l ) 共模場禍合 這時干擾源通過電磁輻射形式在被干擾電路形成的環(huán)路 16 和公共電平參考面上引起共模電壓信號線路上寄生了一個共模干擾信號如果處理不當(dāng)就會對下級設(shè)備形成干擾 ,如圖 11 所示。 圖 11 由于上下級設(shè)備信號連接必須具有回路 ,圖中 的干擾源向外輻射磁場或電場時 ,首先這個信號回路受電磁場影響要產(chǎn)生感應(yīng)電壓 。另外由于上下級設(shè)備存在公共電平參考面 (接地即為一種形式 )構(gòu)成了圖中的一個環(huán)路 ,在干擾源向外輻射磁場或電場時 ,這個環(huán)路也受電磁場影響要產(chǎn)生感應(yīng)電壓 ,這兩個感應(yīng)電壓具有共模特性 ,都包含干擾源信號 ,在系統(tǒng)中會很順利地被傳輸 ,如果在音響系統(tǒng)中這種共模電壓不能被抑制 ,那么在干擾線路中形成電流后最終就會產(chǎn)生噪聲。 圖 12 圖 12 是一個實際音響工作中的圖例。 這是典型的不平衡線路連接方法 ,在音響系統(tǒng)中經(jīng)常采用這種連接方法來傳輸信號 ,有關(guān)這種連接 方式的爭議也比較大。如果單就信號傳輸方面看 ,這種連接方法是可以采用的 ,而且它對防止干擾信號的直接傳導(dǎo)比圖 2 所采用的方法要得當(dāng)一些 ,但是這種連接方法會降低設(shè)備的抗干擾能力 ,下面我們在技術(shù)上進行分析。 根據(jù)電子技術(shù)知識 ,為了保證較高的信號質(zhì)量和設(shè)備抗干擾能力 ,在多級放 17 大電路中通常利用差分電路進行放大。所謂差分是指利用兩只特性相同的管子 ,組成兩半完全對稱的電路 ,各自負(fù)責(zé)信號的正負(fù)半周放大。差分放大電路對差模輸人信號具有較好的電壓放大作用 ,而在雙端輸出的情況下 ,差分放大電路對共模輸人信號幾乎沒有反應(yīng) ,這對于干擾的 抑制是最理想 的狀況了。在差分放大電路中 ,衡量電路抗干擾性能 (包括零漂 )的參數(shù)是共模抑制比 KCMR ，而KCMR=20lg|Ad/Ac|其中 Ad是電路對差模電壓的放大倍數(shù) , Ac是電路對共模電壓的放大倍數(shù)。原理上 KCMR 這個值越大越好 ,它表征放大電路對有用信號的放大和對干擾信號的抑制能力 ,對于雙端輸人雙端輸出的差分電路 ,由于無用的干擾信號在差分管的兩個輸人端大小相等 ,相位相同。所以 ,原理上在輸出端不會得到共模電壓 ,即 Ac=0,則 KCMR→∞ ,顯然信號雙端輸人雙端輸出是我們希望的理想狀態(tài) ,在電磁干擾排除技術(shù) 里 ,很多措施都是圍繞共模抑制 比 KCMR 進行工作的。對于音響系統(tǒng)而言 ,所謂雙端輸入輸出即要求信號平衡式傳輸 ,這種信號傳輸方式不僅能夠保證音響設(shè)備對有用信號的放大能力 ,而且在處理受干擾源輻射產(chǎn)生的共模干擾電壓時具有較強的抑制能力 ,所以專業(yè)音響系統(tǒng)都要求采用平衡式線路連接。 雖然差分電路具有這樣的優(yōu)點 ,但在實際工作中很多信號的輸出或設(shè)備的輸人接口都可能出現(xiàn)單端的情況 ,即信號不平衡傳輸方式。這就是差分電路中介紹的輸人輸出的另外 3 種接法 :雙端輸人單端輸出、單端輸人雙端輸出和單端輸人單端輸出。這幾種接法都會在參數(shù)指 標(biāo)上劣于雙端輸人雙端輸出 ,具體表現(xiàn)就是對有用信號的放大能力和對干擾信號的抑制能力的降低 ,所以專業(yè)音響系統(tǒng)一般都建議不要采用非平衡式線路連接。 再回到圖 11,無論音響系統(tǒng)各設(shè)備之間的信號采用什么方式傳輸 ,一旦外界干擾源通過電磁波輻射干擾時 ,在信號正和信號負(fù)的線路上都會感應(yīng)干擾信號 ,而且它們具有共模特性 ,如果這時采用平衡方式傳輸信號 ,在下級設(shè)備的差分放大電路處理時 ,干擾信號就能很容易被抑制 掉 ,最終不會讓干擾信號傳遞下去形成噪聲。但如果象圖 12 的這種連接方法 ,上級設(shè)備單端輸出利用不平衡信號傳輸 , 18 進人下級設(shè)備的單 端輸人 ,這時上下級設(shè)備對干擾信號的抑制能力都會受到“人為”影響 ,干擾源信號可能不會得到很好抑制 ,可能繼續(xù)沿著線路傳導(dǎo)下去 ,最終經(jīng)過不斷增益而形成噪聲。由此可見 ,線路的連接方式?jīng)Q定信號的傳輸方式 ,信號的傳輸方式?jīng)Q定設(shè)備是否能發(fā)揮最理想的抑制干擾能力 ,這也是音響系統(tǒng)噪聲問題解決中需要引起特別注意的地方。 ( 2)差模場藕合 這時干擾源通過電磁輻射形式被傳輸信號的導(dǎo)線“對”或電路板引線吸收 ,形成差模電壓 ,同樣使得信號線路上“寄生”了干擾信號 ,處理不當(dāng)也會對下級設(shè)備形成干擾 ,如圖 13 所示。 圖 13 這種輻射藕合是信號傳輸線的導(dǎo)線對在電磁波的感應(yīng)下 ,在信號的正、負(fù)線路上產(chǎn)生大小相等 ,相位相反的千擾電壓 ,在兩條線路上表現(xiàn)為差模特性。這種差模信號和有用信號的形式是一致的 ,在下級設(shè)備中肯定會被放大 ,最終形成