如果你看一下現(xiàn)代、設(shè)計精良的音頻設(shè)備的快速傅里葉變換(FFT)圖,你通常會在測試頻率上看到一個高0dBV電平峰值,以及一些在非常低電平的諧波(圖1)。到目前為止,一切都很好。
但看看圖表的左側(cè),在主頻率處和正上方的區(qū)域。主頻率的峰值和整流過程引起的諧波高于失真。嗡嗡聲和嗡嗡聲組件淹沒了諧波失真,讓你有一個問題,為什么要費(fèi)心使用諧波?即使是開關(guān)模式電源(SMPS)在音頻波段中也可以有不可忽略的主電源相關(guān)直流。其中一些不需要的信號來自輻射場,但大多數(shù)來自非最佳接地。讓我們稍微探索一下。
理解接地問題的關(guān)鍵是擺脫電路節(jié)點(diǎn)有“電壓”的想法。提示:電壓表總是有兩個探頭[1]。不,為了安全起見,第二個探頭不是用來接地儀表的——第二個探頭提供了第一個探頭測量電壓的參考。
通常,我們測量地面的電壓——但我們?nèi)绾螠y量地面上的嗡嗡聲和噪音?出路是意識到?jīng)]有“a”的理由。地面是一個網(wǎng),由幾個節(jié)點(diǎn)和互連的布線和PCB痕跡以及通常的底盤部分組成。所有這些連接都表現(xiàn)出電阻、電感和寄生電容。兩點(diǎn)之間的接線會導(dǎo)致電流通過布線(否則就不需要電線),因此電線網(wǎng)上的不同點(diǎn)攜帶不同的電壓,接地布線也不例外。
嗯。如果接地網(wǎng)中的所有點(diǎn)都可以有不同的電壓,那么真正的接地是什么?答案:以上都不是;蛘吒玫氖牵旱孛婢褪悄闼f的。這是一個參考資料。
圖1:顯示基本、諧波和主嗡嗡聲信號的代表性測量。
接地
讓我們從頭開始。功率放大器(假設(shè)RCA/Phono)的輸入是信號線和接地線。假設(shè)信號源是完美的,如果我們根據(jù)其RCA接地線A測量該信號,我們測量出完美的信號。我們希望這個信號按原封不時進(jìn)入放大器輸入,并在電壓或電流中放大,但不會以任何其他方式改變。
但到達(dá)放大器輸入的信號是什么?看圖2。放大器輸入信號是網(wǎng)格和陰極之間的信號,Vgk。如果所有接地點(diǎn)A到E的電壓相同,那正是輸入信號——摩擦就在那里!例如,假設(shè)加熱器返回電流在D點(diǎn)和E點(diǎn)之間流動,由一些電線和/或底盤的一部分連接——由于它們之間的阻抗/電阻,這些點(diǎn)之間可能會造成嗡嗡聲電壓。因此,例如,如果A點(diǎn)連接到B點(diǎn),C點(diǎn)和D點(diǎn)在E點(diǎn)連接(常見情況),并且B點(diǎn)和E點(diǎn)之間有一些電線和/或底盤部分,您幾乎可以保證電網(wǎng)和陰極之間的嗡嗡聲電壓和嗡嗡聲會從揚(yáng)聲器中出來。(我正在掩蓋保護(hù)地球(PE)連接的問題,這可能會使整個事情復(fù)雜化)。

圖2:顯示所需接地點(diǎn)的簡化輸出階段。
一個解決方案
雖然通常不可能得到一個完美的解決方案,但你可以做很多事情來緩解問題。確保敏感的輸入接地都是直接連接的,而不是與其他(大)電流共享布線或底盤部分。在圖2中,將引腳A、B、C和D直接連接到某個點(diǎn),因此您可以確定它們的接地都是相同的。然后,如果該共同點(diǎn)和其他地方的點(diǎn)E之間存在一些阻力,其影響只是加熱器電壓有一些干擾,但不太可能聽到。
Merlin Blencowe又名The Valve Wizard[2]寫了一篇關(guān)于這個主題的非常好的論文。專注于電子管電路,但同樣適用于固態(tài)和混合體——這是重要的概念!例如,見圖3,摘自他的《為吉他和貝斯設(shè)計閥門前置放大器》一書(暫時忽略輸入接地帽和嗡嗡聲回路塊)。
來自揚(yáng)聲器負(fù)載和電源的高電流接地返回到同一接地點(diǎn)A。我們宣布這是地面。來自源和C、B、E和D階段的低電流/信號地面也返回到同一點(diǎn)。因此,A點(diǎn)是系統(tǒng)中所有信號的共同點(diǎn),如果您想進(jìn)行清潔測量,測量預(yù)級或最終輸出的輸出,或放大器中的電源點(diǎn),請將儀表接地探頭懸掛在A點(diǎn)。
圖3:適用于來自[2]的雙通道預(yù)/功率放大器的多星接地方案。
精明的讀者可能會評論說,C塊和E塊的供應(yīng)回流電流流經(jīng)B塊和E塊的回流線,因此可能會在這些電線上設(shè)置擾動電壓,這些電壓與塊C和E塊的信號串聯(lián)出現(xiàn)。他們會完全正確。
如果您想遵循這一點(diǎn),每個塊C、B、D、E都將有單獨(dú)的地面返回點(diǎn)A。但音頻設(shè)計總是一個妥協(xié)的問題:從前階段返回的地面承載的電流相對較小,運(yùn)行單獨(dú)的地面會增加施工復(fù)雜性。如果處理電源級和電源的大電流布線使干擾低于可聽水平,您的任務(wù)就成功了。
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