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发表于 2016-12-13
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若将A接地点断开不接地,相当于在A点与地之间加了一个阻值非常大的电阻RX,如图3(b)所示,此时,A、B两个接地点的间的电压:
UAB= UG × RL2 /(RG+ RX+RL2)
≈UG × RL2 / RX,
RL2 与RX大小悬殊,比值趋于0,则电压UAB趋于0,干扰电压URin也趋于0。
这种现象常常存在于两套系统的连接过程中,例如电视晚会的现场扩声系统与录音转播系统的连接中,常常存在两套系统各自存在信号接地现象:场内设备接地了,场外的转播车也做了接地,不管二者是否是同一供电来源,此时就会形成两点接地的闭环回路干扰,所以在这种情况下二者之间要加一个信号隔离变压器或断开其中一端的信号地。
专业工程中涉及的“地”有几种:一是电源地,二是系统信号地,三是高要求音控室接地端子。其中,电源地是电气工程中埋设的,用以保护人身安全,音响系统最好不要借用;信号地是系统的零电平参考点,各设备连接起来后,其信号地就是屏蔽层;音控室的接地端子是在要求较高场合或有强电干扰时,音响工程中专门埋设的地线,其对地电阻不能大于4欧姆。这几种地的意义不同、作用不同,不能混淆,否则,接地系统的混乱带来的问题要比设备带来的问题更难解决。
闭环回路(图3(a))的产生一是由于多条信号线两端都有接地,二是由于屏蔽层与电源地形成的。一旦形成闭环电路,电磁场干扰就会在屏蔽层上产生感应电流,给音响系统带来噪声干扰。解决的办法有:屏蔽层一端接地(一般在信号末端);设备背板上的接地开关置于悬浮挡,并判断设备后背的接地线柱是否与外壳相通,若相通就不用,若不相通即将它们集中于调音台的接地线柱上,最后接入音控室的真地。
当然,如果没有电磁场干扰,闭环回路也不会带来噪声,但作为规范的施工,应尽量避免闭环回路。另外,音控室或录音棚是否需要单独设置抗干扰接地端子,要看环境是否允许以及是否有较强的电磁场干扰,因为电磁场干扰是通过闭环回路产生作用的,与系统是否接入音控室的接地端没有关系;而对电磁场的干扰,就要求屏蔽层接入抗干扰接地端子,其抗干扰作用才会显示出来。
信号“地”又称参考“地”,就是零电位的参考点,也是构成电路信号回路的公共段。信号地通常分为:
直流地:直流电路“地”,零电位参考点;
交流地:交流电的零线。应与地线区别开;
功率地:大电流网络器件、功放器件的零电位参考点;模拟地:放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点;
数字地:也叫逻辑地,是数字电路的零电位参考点;
“热地”:开关电源无需使用变压器,其开关电路的“地”和市电电网有关,既所谓的“热地”,它是带电的;
“冷地”:由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;又由于其反馈电路常用光电耦合、既能传送反馈信号又将双方的“地”隔离;所以输出端的地称之为“冷地”,它不带电;
保护“地”;保护“地”是为了保护人员安全而设置的一种接线方式。保护“地”线一端接用电器,另一端与大地作可靠连接。
不同地线的处理方法主要有:
数字地和模拟地应分开:在高要求电路中,数字地与模拟地必需分开。即使是对于A/D、D/A转换器同一芯片上两种“地”最好也要分开,仅在系统一点上把两种“地”连接起来;
浮地与接地:系统浮地,是将系统电路的各部分的地线浮置起来,不与大地相连。这种接法,有一定抗干扰能力。但系统与地的绝缘电阻不能小于50MΩ,一旦绝缘性能下降,就会带来干扰。通常采用系统浮地,机壳接地,可使抗干扰能力增强,安全可靠;
一点接地:在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。通常频率小于1MHz的电路,采用一点接地;
多点接地:在高频电路中,寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于10MHz的电路,采用多点接地。地与电(信号),接地,通常是指用导体与大地相连。可在电子技术中的地,可能就与大地毫不相关,它只是电路中的一等电位面。如收音机、电视机中的地,它只是接收机线路里的一电位基准点。接地,在电力和电子技术中,既简单,又复杂,而且还必不可少。按接地的作用,可分为工作接地、保护接地、过压保护接地、防静电接地、屏蔽接地、信号地等多种。
三 设备配接与抗干扰
在达到系统需求,使用合理的条件下,系统构成越简单,发生故障、产生噪声的几率就越小,系统性能越好,也越成功。
系统的最前级,信号的拾取是十分重要的一个环节。首先,我们来谈一谈线材的选用。对于音频信号线,不论是平衡还是非平衡,其结构都是有芯线和屏蔽线组成,屏蔽线要遵循上面所讲的应在一点接地的原则。
信号线有话筒线和线路音频线之分。话筒线一般用于话筒等低电平音频设备,当然也可用于线路电平信号的传输;在要求较高的场所,如话放的前级输入以及较强电磁干扰的场所,不能以线路信号线代替话筒信号线。这是因为,话筒等低电平信号比线路电平信号要小几十分贝,高质量话筒线的抗噪性能是普通线路音频线性能的3到5倍,而且,高质量的话筒线都采用4芯星绞的结构,话筒线的分布参数也比一般音频线要小许多。一两支话筒时这一差别也许不明显,但在使用话筒较多、做高品质母带处理等环境,这两个级别的线材的差异就显得较为突出了。
另外,话筒有高阻抗与低阻抗之分。高阻抗的数值约1000Ω~20000Ω,它可直接和放大器相接;面低阻抗型为50Ω~1000Ω,要经过电路匹配后,才能和放大器相接。高阻抗话筒的输出电压略高,但引线电容所起的旁路作用较大,使高频下降,同时也易受外界的电磁场干扰,所以,话筒引线不宜太长,一般以10m~20m为宜。低阻抗输出无此缺陷,所以噪音水平较低,传声器引线可相应地加长,有的扩音设备所带的低阻抗传声器引线可达100m。如果距离更长,就应加前级放大器。
在我们的日常工作中,遇到的线间干扰主要是电力线对信号线缆的干扰。在移动演出活动中,常常存在此类电磁噪声干扰。例如,大型演出中,从舞台到音响控制台,电力线与信号缆线往往是近距离并行几十米。对于单相电流10A以下的电力线,这样几十米的并行,对于无质量问题的单根信号线缆的干扰噪声电平一般在- 80dB以下;若是10kW左右,甚至几十千瓦的大功率电力线,这种干扰就显得较为突出,尤其是对于信号线中的话筒低电平信号,这样的干扰是难以忍受的。测试表明,2kW的电力线,若与一根4芯星绞的结构的信号线平行10m,当两者间距大于500px,其感应的噪声电平小于-93dB。电力线线载功率、平行距离、间距三者相对噪声电平近似呈对数关系,也就是说,三者其一,每增大或减小一倍,噪声电平相继增、减或减、增(对而言)3dB。
图5可作为一般室外或非穿管布线时,信号线与电力线之间距离的参考。若是演播室或录音棚应当采用金属管穿管布线的方式,这样,相互干扰会降低,而且,穿管布线可适当减小信号线与电力线间距,相应地,同等条件下,电力线功率容量和并行距离都增大。
说到电力线对信号线的干扰,就不能不说说灯光对音响的干扰。我们都知道,演出系统中,灯光、音响两工种的用电要做到独立、分开,也就是说,两路用电须出自两个电力变压器。灯光对音响的干扰主要是来自于灯光的硅箱,由于灯光可控硅的调控信号是频谱很宽的脉冲信号,这一信号很容易通过电力线串扰到音响系统之中,而且是各种滤波设备难以滤除的。所以,除了做到与灯光用电分开,也应该避免音响电源线与灯光电源线长距离、近距离并行。
有时我们会遇到这样的现象,虽然灯光、音响供电独立,而且走线规矩,但是灯光一开,噪声就产生了,这是一定存在音频信号线或电力线的接地线或屏蔽线断开或开焊的故障,导致系统抗干扰能力下降。有些演出环境中,受条件限制,音频系统不得不与灯光用同一电力变压器输出的电源,此时应当与灯光师协调,将音频系统的用电至少是调音台等前级设备的用电与灯光的非硅控设备压在同一相电上,例如电脑灯、低功率追光灯等,并做好接地。当然,能做电源的隔离净化最好,但一般的电源隔离变压器、电源净化器承载功率大都不高,只能用在系统的前级或小型演出系统中。 |
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