音响系统的“两岸三地”[原创]

akajove · 发表于 2007-4-19 21:57

随着对音响系统的噪声和失真度等指标的要求越来越高，接地的重要性越来越受关注，有关接地的话题愈发热门，甚至在论坛上屡屡引起争论。个人认为，对接地的处理，实际是音响制作过程中对系统问题的思考，我们需要多一些理性。
一套完整的音响可以看成由能量供应系统、信号系统、能量转换系统组成，这里所指的“三地”是：信号地、电源地、屏蔽地。
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需要指出的是，图中描述的是音响系统组成的抽象模型，并不能与硬件一一对应。如果力求找到对应关系，进一步的解释如下图：
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对“三地”可以这样理解：
信号地是信号处理系统的零电势参考点，电源地是电源系统电流汇聚点，屏蔽地是感应电荷形成放电电流的回路，信号地的意义就像描述物体的机械运动要选取一个认为静止不动做为参考系一样，信号电平的高低、正负都是相对信号地而言，而信号地相对电源地是否须要等电势呢？如果信号处理系统是独立的，这个问题其实无关重要，但是，实际上不能孤立看待信号处理系统，因为它的工作需要由电源系统提供能量。实际的信号地与电源地连接通常有两种方式，直接连接与悬浮接地。所谓悬浮接地就是两地电位相同，但不是直接相连，它们之间存在阻抗，而且可以是高阻抗。
<待续>

akajove · 发表于 2007-4-19 22:12

理想中的“三地”应该各司其职，实际上不可能做到这一点。所以不得不思考一个问题：
处理音响系统接地问题最大的困难是什么？——是“三地”交联。通常我们从市场上购回来一台台的CD机、前置放大器、后级放大器都是相对独立的系统，在输入或输出端之前早已把信号地、屏蔽地、电源地混在一起。如果整套系统进行统一设计，毫无疑问，处理接地的问题会简单得多。

akajove · 发表于 2007-4-19 22:34

一点接地的方式得到很多人的认可，他们认为，一点接地是最理想的接地方式，而且有实例证明，一点接地取得很好的效果。这里没有否认别人的意思，但技术的真谛不容许主观的臆想，因为笼统的一点接地方式使“三地交联”走向了极端。什么是一点接地？
一点接地分串联式接地和并联式（星型）接地两种方式，如图a所示，图中z1 、z2、z3为各部分接地的总阻抗。串联式接地构成简单，易于采用，但电路1、电路2、电路3各部分接地的总电阻不同。当z1、z2、z3较大或电流较大时，各部分接地点的电平有明显差异，会影响弱信号电路的正常工作。如图b所示，并联式接地方式保证了各部分接地总电阻相互独立，不会产生公共阻抗干扰，但接地线长而多，在频率较高时，接地线间分布电容电感的耦合比较突出，而且还会向外产生电磁辐射干扰。
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akajove · 发表于 2007-4-19 22:37

明天继续

xmlhifi · 发表于 2007-4-19 22:39

CD机、前置放大器、后级放大器的“三地”其实也可以完全隔离，互不交连，就是采用平衡传输方式，取消设备之间的公共参考地线，该用差动信号传送，尤其在远距离（>100米）的音响工程领域优势突出。对于家用音响系统，由于设备之间的信号连接线一般都很短（<10米），采用平衡传输方式的优点并不是很突出，传统的RCA非平衡方式只要处理得当同样也可以很好的整体效果。

akajove · 发表于 2007-4-19 23:01

xmlhifi 版主说得对。平衡传输与放大，有很高的共模抑制能力，“三地‘问题处理起来也容易得多。
因为我要用Word和PowerPoint画图，所以写作的速度很满，还有很多东西没有交代，今天太晚不再写了，对不起。

玲玲的哥哥 · 发表于 2007-4-20 01:22

学习

tualatin01 · 发表于 2007-4-20 03:03

好贴，通俗易懂，对于我等菜鸟很有帮助！

凡曲 · 发表于 2007-4-20 07:18

收了谢谢

akajove · 发表于 2007-4-20 08:50

对信号系统的接地处理还有一种“多点接地”的观点，如图

由于“多点接地”比较方便于线路设计，音响系统大多数采用这种接地形式。但是由于接地导体的体电阻和接触电阻的存在，“多点接地”与串联型一点接地并没有实质的区别。
串联式接地和并联式接地两种方式各有优劣。串联式接地方式第一级接地噪声对于第二级来说是共模信号不被放大，所以噪声电压被放大A1倍，并联式接地方式第一级接地噪声则被放大A1×A2倍

akajove · 发表于 2007-4-20 09:28

由于音响系统通常由多个子系统组成，每个子系统都有相对独立接地，因此串联式接地方式难于避免出现多点接地的情况。由于多个子系统的电源地、屏蔽地的交联，出现了更加麻烦的情况——地环路电流。

并联型接地似乎不会出现这个问题，但是多个子系统由于空间跨度的存在，接地阻抗引发的分布参数变得更加复杂。

5687 · 发表于 2007-4-20 09:52

原帖由 xmlhifi 于 2007-4-19 22:39 发表
CD机、前置放大器、后级放大器的“三地”其实也可以完全隔离，互不交连，就是采用平衡传输方式，取消设备之间的公共参考地线，该用差动信号传送，尤其在远距离（>100米）的音响工程领域优势突出。对于家用音响系 ...

你说的这做法首先是要把电源线的地线去掉，不然会在电源地线中连同所有设备的地，CD机、前置放大器、后级放大器的“三地”其实也完全隔离不了。如果去掉电源线的地线，又不符合安全规定

akajove · 发表于 2007-4-20 10:16

浮地

R的作用，减小Z2的分压

虚地

子系统2的电源与信号地无实质性连接

akajove · 发表于 2007-4-20 10:41

最严重的地环路电流制造者是功放的电流放大级（按这里的系统划分归入能量转换系统）。

看看金嗓子E210的虚地方案

黑框里的C2将后级电路的输入与电压放大级与前级隔离，C22将电流放大级的地回路与前面各级隔离

akajove · 发表于 2007-4-20 10:46

金嗓子E210的虚地方案并不完美，如果电流放大级的供电完全独立将会使隔离更为淋漓尽致。

akajove · 发表于 2007-4-20 11:03

最不理想的方式，屏蔽地兼做信号地，由于屏蔽体的电流会对信号造成干扰。

下面的方式会好一些

akajove · 发表于 2007-4-20 11:52

谢谢钳版主的鼓励

风语者 · 发表于 2007-4-20 12:07

这个不错！

akajove · 发表于 2007-4-24 19:11

哎，沉得真快
平时看大家对音响的接地问题很感兴趣，希望我的劳动对坛友们有帮助。
下篇文章《论放大器的内部布局与干扰》已经动笔了，不知坛友们是否有兴趣

激光鼠 · 发表于 2007-4-24 19:16

好贴

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