音响技术中接地与屏蔽的一些事

moises

在写这个环节前,我必需承认这是一个讨厌的议题。为甚么讨厌呢?因为在很多户外演出接电环境经常是无比恶劣的,接着,造成了越来越多的似是而非的状况,为此我们去阅读了不少数据,尝试计算,推敲接地模型,希望得出一个较好的方案。
首先我们先了解接电的状况。一般音响同业在工作时,大多将绿色接地不接,省一条线,但是当初IEC规定设置这条线不是傻子,因为他有用途的!
想想你做场子有没有被电得哇哇叫过?
接地的建立,他可以在很大程度上保护了人体的安全!
因此国外的音响数据一提到接地系统时, 第一句话就是对于用户提出严重警告,不得将电源接地拔除,就算是造成接地环路也是!
下图是208/110V的,在380/220V系统时


音响技术中接地与屏蔽的一些事
208/110V的,在380/220V系统时
请将208换为380，110换为220即可!
一般我们所说的接地其实分成了三大类:

信号地	指的是平衡式或是非平衡的外围
机壳接地	指的是音响设备机壳接点的接地,一般而言会与电源地球接地连接
电源地球接地	电箱中的绿色接线,透过地棒进行大地接地

*必需注意:”电源地球接地”勿与建筑”避雷接地”混用, 避雷接地称为”过压保护接地”, 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。
防雷引下线只能单独直接入地, 绝不要连接其他设备的地线，否则雷电会通过引下线损坏其他设备。
这时我们需要来看一个模型


Formation of ground loops
当左右两边信号地+机壳地+电源地被连在一起时, 就会透过大地与信号线的地线,产生接地回路。
在接地良好状况时,我们的系统都放在一起, 三四柜音响前后级排排站,并且所有信号线XLR一脚都接好的状况, ,
系统都很ok,没有事! 可是当你的系统被拉开到50m 100m 那头痛的事情就来了!
其实回到电压/电流基本面去想:
电流的发生来自于电压差,高的往低的流,遇到阻力不同的时候,会尽可能往阻力少的流。如果接地够近,够优越,那电源接地就会优先接通,就像所有水流往那边流!因为我们一般都认为电源线很ok没有阻抗,可是现实的状况是电线再怎么粗,都还是有阻抗的。
回头看看V=IR公式, 有要落地的电压,有阻抗就会产生电流,有低的R(电阻)就会有高的I(电流) 有高的R(电阻)就会有低的I(电流)，因此造成了各点接地上产生了电位差,这个电位差就会造成部份的电流被分压到信号线的地网上。

Telescoping shields
我们透过上图我们可以了解到 component1 的接地电压会比component2高,所以产生一个接地电流,如果把XLR1脚两边都接通,那就会有一个电流分支透过信号线做传送,此时施做一个单端的屏蔽接地等于是 component2机壳的延伸,然后在component1端单端接地不接, 就起到了解决问题的效果!

moises

若是真的无法接地,那也必需让系统的电源接地处于等电位面,那系统就会处于一个暂时的稳态!

但事实上,在工作现场的接地实务比你想得还复杂,以下分析多种模型:

模式	图标(图片来自 Yamaha Sound Reinforcement Handbook)	模型发生状态
多点接地	Multiple-point grounding	机柜临近,使用平衡线,电源也落地
一点接地	Single-point grounding	向component1接分配信号, 但不接地, (比如说:OB混音取话分,接到自身车辆接地系统,但对上链SNG车也不接地)
浮接地	Floating connections	信号线都接地,但是没有落地

会形成这样的问题很多,只能说是历史共业,早期电源插头没落地,后来也没强制旧建筑要补足接地。但是我们还是得要工作下去,不是吗?因此各位演出的朋友们,更有必要弄清状况,做出正确的判断!
总合了目前的数据 在系统的连接实务上,目前所了解到的是:
1. 大多数的厂家说明书写的是XLR接头公母对线是1-1 2-2 3-3的对线 没有讨论到1脚要不要跳空。
2. 大多数的厂家电源均具有接地,且电源接地与设备的卡农1脚, 机壳,6.35是导通的。
但在现场演出建立实务书籍上大多建议在输出端做XLR1脚跳空的方式处理,厂家RANE 及Bob Mccarthy在”音响系统设计与优化”一书中提及:建议在接收端跳空XLR 1脚。而在发烧音响圈子里,非平衡式的结构用平衡线做传送,则是在发送端连接屏蔽层到负极,接收端跳空屏蔽层。
我们可以针对上述的做法做些讨论,个人浅见叙述如下:
1. 信号发出后,头端是无法提供任何有效的补偿装置,在头端落地于事无补,若是在接收端落地,尚可利用电路进行补偿
2. 整个音响系统的方向性是需要统一的,一个现实问题:如果话筒不在公头端接地,那要在那边接地?
若依照RANE主张:” 讯号接收端线缆接地需要跳空,那这条过机线拿到舞台上接话筒,请问他有没有屏蔽?
屏蔽收到的电磁波要如何宣泄?
3. 可是如果所有线材都焊成单端接地,那就没问题吗?这样也不对!因为这样你对接的时候就会造成有一段是没有屏蔽的!
透过以上论证过程,我们可以得到一个结论是:标准的线材XLR 1脚接地都应该接,但在关键节点上,必需要断开的设计!
因此我们可以看到像PROCO MS-43A IT-8A 或是很多的DI盒都有这个接地开关,这便是系统交会的关键点,而接头厂家SWITCHCRAFT还设计有T3F的这种母头,可用开关将XLR1脚断开

SWITCHCRAFT-T3F
欧美音响通路也有很多厂家在发售XLR公母转接头 但是他们的是 将公头母头的1脚跳空,以便断开接地环路像Hosa GLT-255 这东西就被叫做”Hum Loop Stopper”,意指是HUM声的阻档者这个接头也可以左证 XLR接头无需将XLR1脚往外焊到外壳!
因为如果你在在线焊了外壳到1脚,那你接上这个会因为透过外壳又跟头端机壳接通了!

Hosa GLT-255
非平衡的CD/DVD PLAYER 播放器 连接问题
在很多状况下,我们在现场需要一个播放信号源,这个播放信号源可能是DVD CD等。那他的电源是2极的,机壳是悬浮地,而这类讯号都会就近连接到调音台,于是就间接的透过RCA或TS 大二蕊接头形成了接地了

moises

如果你的是业务等级用的机种,那电源就是带接地的三极, 不过由于距离近,接地线间的电阻极小,尚不至于造成问题!
由投影机来的干扰讯号

投影机干扰讯号示意图
很多人做多功能厅或是会议时, 经常被投影机给搞死,
正确的做法:
1.首先我们应该确定电源的接地部位
2.然后判断线缆的接地走向,接着寻找接地的突破口!
像上图,电源接地在外部造成大循环,VGA外壳与内部针脚都带接地,此接地到NOTEBOOK时与声卡接地互联,再透过转接线到调音台, 接地回路就形成了!然而VGA的接头内部也是存在着接地的,这个接地不能断,一断图像可能就有问题了,因此可行的接地突破口在于音频输出点,使用两个DI盒,DI盒接地设定为断开,将接地回路破除,便能解决这样的问题!
吉他箱的接地实务

吉他箱的接地实物图
在一个大型舞台上,电源接地在外部造成大循环,吉他导线是TS插头,因此接地端是无法断开,此时由舞台到调音台的XLR信号线成为一个可以处理的环节,由于这边使用了DI盒,因此卡农线母头不必断开,只需切换DI盒开关至LIFT即可!
我们也提供了一个讨论表格,因为有时候不标准的接地还是可能发生的!


[/table]
吉他箱/或只有吉他

多蕊缆的共地与非共地

多蕊缆的共地与非共地

前面我们就讨论过,得到的结论是:信号的接地开关应该在源端进行处理,但是多蕊缆的使用在单条中是多信号源，而且可能有上行与下行双向,多信号源的前端又可能有接地或无接地。如果使用共地,容易让接地回路在各通道间乱窜,当然也不是不能用,只是你的电源接地系统要很优良,才能优先将这些信号导掉!

因此在多蕊缆的选用上是有必要选用非共地的系统,能让查问题的时候单纯化一些,

音响噪声的分别来自于下表中：

[table=1]
名称
听感
造成原因
排除做法

HUM
60或50赫兹的音调
发嗯的音,利用鼻腔共鸣
◎从电源线耦合（尤其是照明与调光器）主要是接地环路造成
◎未经隔离的电源系统中,有大容量的电动机设备被启动
◎检查接地回路,并找出可做为分布式接地的连接器,施作单端接地

BUZZ
周期性的高频声
他比起HUM声有更多的高频谐波
◎主要来自辐射
◎线缆的屏蔽性不佳
◎设备的机壳屏蔽不佳 多种的总合因素
◎信号线选择优秀屏蔽的产品
◎信号线与电源保持一定距离,如果要交越最好是90度垂直
◎机壳做好接地
◎尽可能选用数字或光纤作为主要长距离的传输

hiss嘶声
像风吹的杂音
◎主要是来自于器材本身的底噪
◎慎选设备

infineon

谢谢楼主发布啊 ，我点赞，收藏了！

mystifier

确实很好，值得支持