噪声与接地对音频系统的影响

噪声与接地对音频系统的影响【摘要】噪声对音频系统指标影响很大，接地的重要性越来越受广大技术人员的关注。

本文对噪声来源、接地系统分类以及抑制系统噪声的措施进行了简单介绍。

【关键词】星地信号地线保护接地屏蔽接地噪声抑制在音频系统中，接地是抑制噪声和防止干扰、保证设备电磁兼容性、提高可靠性的重要技术措施。

正确的接地即能抑制干扰的影响，又能抑制设备向外发射干扰；反之，错误的接地反而会引入严重的干扰，甚至使设备无法正常工作。

看来噪声与接地问题就像是一对形影不离的双胞胎，以下就接地对音频系统的影响进行分析探讨。

一. 噪声来源作为音频系统的噪声来源主要可分为下面几大类：第一类是系统设备本身的固有噪声。

目前广播播控设备的单机技术指标都很高，有很低的本机噪声指标。

但是当多台设备级连时，噪声就会积累增加。

实践应用中，有些低档次的民用音响设备会因为内部电源滤波不好，使得设备本身的交流噪声很大，在音响系统中有时会形成很严重的噪声。

第二类是外部的电磁辐射干扰引起的噪声。

如手机、对讲机等通讯设备的高频电磁波辐射干扰、周围环境的空调、汽车点火、电焊等电脉冲辐射、演播厅灯光控制采用可控硅整流设备所产生的辐射，都会通过音频传输线直接混入传输信号中形成噪声、或穿过屏蔽不良的机器设备的外壳干扰机内电路产生干扰噪声。

第三类是电源干扰噪声。

音响设备的外部干扰，除电磁辐射方式外，电源部分引入干扰噪声将是另一个产生噪声的主要原因。

由于各种照明设备、动力设备、控制设备共同接入，形成了一个十分严重的干扰源。

如接在同一电网中的灯光调控设备、空调、马达等设备会在电源线路上产生尖峰脉冲、浪涌电路，不同频率的纹波电压，通过电源线路窜入音响设备的供电电源，总会有一部分干扰噪声无法通过音响设备的电源电路有效的滤除，将必然会在设备内部形成噪声。

尤其是同一电网中的电磁兼容性不达要求的大功率设备，是干扰音响设备的主要原因。

第四类是接地回路噪声。

在音响系统中，必须要求整个系统有良好的接地，接地电阻要求小于4欧姆。

否则，在音响系统中设备由于各种辐射和电磁感应产生的感应电荷将不能够流入大地，从而形成噪声电压叠加在音频信号中。

如果在不同设备的地线之间由于接地电阻的不同而存在地电位差，或者在系统的内部接地存在回路时，则会引起接地噪声。

两个不同的音响系统互连时，也有可能产生噪声，噪声是由两个系统的地线直接相连造成的。

二. 接地系统系统接地的原意指与真正的大地连接以提供雷击放电的通路，例如避雷针的一端埋入大地，后来成为对电气设备和电力设施提供漏电保护的放电通路的技术措施。

声频系统的“地”，是零信号参考点，也叫做接地点。

在声频系统中，这个点必须是单一的，不允许有第二个点或第三个点出现。

因此，系统所有设备的接地点必须汇总接到一个“点”上，这个点也叫做“星地”。

“星地”的接地电阻愈小愈好，一般须低于2欧。

“星地”应该用一条足够粗的多股铜线接到大地上去，这就是信号地线。

1.接地系统的任务广播中心的接地系统包括声频（工艺）接地、高频接地、计算机系统接地、电话接地、电力接地和防雷接地。

接地系统的任务是：旁路杂散能量，使它从灵敏度高的声频、高频装置及计算机设备转移出去，对电噪声进行防护；防止电子设备因瞬时干扰而受到破坏；保护操作者的人身安全；防止建筑物遭受雷击。

2.接地分类按接地的作用，分为以下几种：⑴保护接地保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全而将电气设备的外壳同地之间牢固连接的保护装置，它有接地与接零两种方式。

保护接地的目的是为了使设备与大地之间有一条低阻抗的电流通路，以保证人身安全和设施的安全。

接地是否有效取决于接地电阻，阻值越小越好。

接地电阻与接地装置、接地土壤状况以及环境条件等因素有关。

一般要求接地电阻应在10欧以下。

任何高压电气设备及电子设备的机壳、底座均需要安全接地，以避免高电压直接接触机壳或避免由于内部绝缘损坏造成漏电打火使机壳带电，否则人体触及机壳就会触电。

音频设备最好使用单独良好的地线。

不良的地线既不安全也易产生接地噪声，不要把220V电源的零线和音频信号的地混淆。

若把这两个点，处理为一点则会使音响系统带来50周交流声干涉。

有时设备外壳会麻手，这也是由于交流漏电而设备外壳没接零造成的。

一般可将电源插头拔出调换一下位置再插入即可解决。

⑵过压保护接地这是为防雷电而设置的接地保护装置。

防雷装置最广泛使用的是避雷针和避雷器。

避雷针通过铁塔或建筑物钢筋入地，避雷器则通过专用地线入地。

如我台最初热线电话遭雷击，就是因没装避雷器导致。

避雷器每年雷雨季节来临之前须检验，以防失效。

⑶屏蔽接地为防止电磁感应而对音频线的屏蔽金属外皮、电子设备的金属外壳、屏蔽罩等进行接地的一种防护措施。

在所有接地中，屏蔽地最复杂，有种说不清，道不明的感觉。

因为屏蔽本身既可防外界干扰，又可能通过它对外界构成干扰，而在设备内各元器件之间也须防电磁干扰。

信号馈线的屏蔽层如果需要一端接地，则其接地的最优方式一般是取信号传输线的末端接地，而对于平衡与非平衡端口之间的接地，则接地端就应选择平衡的一端。

一定要防止在屏蔽线的两端接地而形成地环路，造成干扰。

屏蔽不良、接地不当会引起干扰，这些干扰主要有：交流干扰。

这主要由交流电源引起。

对交流干扰的防护，通常对电源进行滤波或在电源变压器初次级间加屏蔽层并接地。

在大的杂散电磁场外，为防电磁干扰进行屏蔽接地十分必要。

高频干扰。

这类干扰来自各类无线发射台的变频或超变频信号，它们窜入电子设备后在机内得到非正常解调而形成声频干扰。

⑷信号接地信号接地就是在系统和设备之间，采用低阻抗的导线为各种电路提供具有共同参考电位的信号返回通路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响。

与保护接地的目的不同，信号接地主要是为了消除外界或其他设备对本设备的干扰。

电路及设备的各部分都连接到一个共同的等电位点或等电位面，以便有一个共同的参考电位，使各部分电路均执行其正常功能。

由于大地具有非常大的电容量，是理想的零电位。

因此不论往大地注入多大的电流或电荷，在稳态时其电位为零。

这样，理想接地时，即接地阻抗可以完全不计时，参考点的电位就会保持为零电位。

因而一般情况下，接地就是要保证设备与大地的良好连接。

但从广义上说，泛指的接地并非都要直接与大地连接，一般是指连接到一个作为参考点的良导体上。

信号接地的原则是同一设备的信号输入端地与信号输出端地不能联在一起，而应分开；前级（设备）的输出地只有与后级（设备）的输入地相连。

否则，信号可能通过地线形成反馈，引起噪音。

这在设备的测试中，信号地的连接尤其要引起注意。

例如，同样的调音台，测试仪外壳接地与外壳不接地，指标就有区别。

把接地的测试仪改为浮地，这种现象就没有了。

这里要展开说明的是信号接地。

当全部设备都采用平衡接地时，若有某两个设备之间的联机等于或多余两根时，只能有一根线两端接地，其余的信号线只能单端接地。

如下图所示。

这里只有1号线是将两端的地线（屏蔽层）和设备相连，而2号线只是在输入端进行屏蔽层接地，在输出端是悬空的。

例如调音台和效果器之间可能有4条线，这种情况下只能有一条线两端接地（对于卡侬头来说，接地就是把“1”脚和屏蔽层焊接在一起，悬空就是不焊），其余三条都只是在输入端接地。

如果多条线同时两端接地，就会在地线之间形成大回路，当有外界电磁场干扰时（如打手机），会产生感生电流，引入噪声，如果只保留一条线，两端接地就不会形成回路了。

三. 抑制系统噪声的基本措施和方法为抑制系统噪声，播控中心系统应采取以下措施和方法：系统设备选用性能指标好、抗干扰能力强的产品。

设备的抗扰能力决定着噪声的抑制能力，其抗扰能力受设备的电路、制造工艺及所用材料的制约。

选用好设备其抗干扰能力强，但售价往往是很高的，但为了达到良好的效果，在经济许可的条件下，应尽可能地选购高档的专业级产品，不要使用价格低廉的准专业级或民用产品。

同样道理，也必须选用高质量的信号传输电缆线（包括线路上和设备连接使用的）。

对传输线路上使用的电缆采用带有总屏蔽编制网的多股传音电缆（选择可传6路平衡信号），每股内仍有屏蔽网，由于具有两层屏蔽网，起到两层屏蔽的作用，即能更好地抑制外界的电磁干扰，也能抑制住自身对外界的影响。

（1）弱信号设备电源与强信号设备电源分组连接。

弱信号音源设备如CD、卡座、效果器、调音台、压缩限幅器和均衡器等同一组电源连接，强信号功率放大器与另一组电源连接，可以避免传导方式的电源交流噪声干扰。

（2）在电源干扰很严重的情况下，设备分相连接。

把小信号的设备和监听设备电源连在一起，选择三相电源中交流声干扰最小的一相接入，其余两相接大信号功率放大器，可以降低来自电源的交流噪声干扰。

（3）连接干净的电源供电。

供电电源设计时，应设计单独电源变压器；无条件时可使用独立一组电源供电，与空调、灯光等设备分开供电；或采用隔离电源变压器等，这些都是行之有效的措施。

所有的电力电缆及信号电缆均穿金属管保护，金属管必须连成一体，中间不能断开。

金属管终端一端接地，另一悬浮不接地。

金属管起到一定的屏蔽作用。

电力电缆与信号电缆不能平行走线，两种不同类型的信号线（信号不同或电平不同）要相互远离。

严格划分系统的输入输出信号和其它信号，分别用不同的多股电缆传送不同的信号，即相同的信号用同一跟电缆传送。

接地应走直线，避免成圈；系统的真地电阻应不大于4Ω。

对数字设备及其它设备的机壳进行适当接地处理或加装防静电胶布，以防止人体静电的干扰造成设备损坏，影响正常播出。

把两个“地”电位不同的设备间的信号地线分离，避免设备直接连通或形成地线环路，产生地环流，形成回路，造成干扰。

如平衡式连接外屏蔽线只在末端一点接地或两端都不接地等，不能两端都接地。

系统中所有设备均要与信号地线做可靠的星地连接，保证整个系统处于良好的工作状态。

使用悬浮接地。

就是该点电位与地相同，为零电位。

但是该点又不是直接和地相连。

是设备电路对地电位为零的点。

这个“地”与实际的地之间存在阻抗，而且是高阻抗，这样可以克服共模干扰。

由于音频信号的频率范围为20Hz～20kHz，（通常频率小于1MHz的电路）布线和元件之间不会产生太大影响，采用一点接地。

虽然噪声通常是无法消除的，但是如果我们能合理地运用接地技术，就可以将其造成的干扰减小的最小程度。

可以这样说，了解并掌握接地技术对我们的维护工作大有裨益。