- 音頻噪聲產(chǎn)生的主要原因
- 排除音頻噪聲的辦法
- 內(nèi)部系統(tǒng)的正確連接
- 良好的接地處理
- 不同系統(tǒng)的良好隔離
在錄音擴(kuò)聲或音頻傳輸過程中噪聲是具有一定頻率的紋波電壓通過電源線路竄入音頻設(shè)備的供電回路，普遍存在又非常令人頭痛和不易解決。通常組成音頻設(shè)備的設(shè)備越多或信號(hào)傳輸距離越長，系統(tǒng)的噪聲就越大；甚至使得音頻系統(tǒng)無法進(jìn)行正常的錄音或擴(kuò)聲工作。音頻系統(tǒng)噪聲形成的機(jī)理較為復(fù)雜，針對(duì)系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的主要原因和解決辦法尤其重要。
噪聲產(chǎn)生的主要原因
電磁輻射干擾噪聲
環(huán)境的雜散電磁波輻射干擾，如手機(jī)、對(duì)講機(jī)等通信設(shè)備的高頻電磁波輻射干擾，電梯、空調(diào)、汽車點(diǎn)火、電焊等電脈沖輻射，演播廳燈光控制用可控硅整流控制設(shè)備的輻射都會(huì)通過傳輸線直接混入傳輸信號(hào)中形成噪聲或穿過屏蔽不良的設(shè)備外殼干擾機(jī)內(nèi)電路產(chǎn)生干擾噪聲(實(shí)踐表明在一些特殊的場(chǎng)合，如大量使用可控硅調(diào)光設(shè)備的演播廳等，如果沒有采取可靠的屏蔽和接地措施，噪聲將會(huì)很嚴(yán)重)。
電源干擾噪聲
除電磁輻射外，電源部分引入干擾噪聲也是產(chǎn)生噪聲的主要原因(城市電網(wǎng)由于各種照明設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、控制設(shè)備共同接入，形成了一個(gè)十分嚴(yán)重的干擾源(如接在同一電網(wǎng)中的燈光調(diào)控設(shè)備、空調(diào)、電機(jī)等設(shè)備會(huì)在電源線路上產(chǎn)生尖峰脈沖、浪涌電流、不同頻率的紋波電壓)，通過電源線路竄入音頻設(shè)備的供電電源，總會(huì)有一部分干擾噪聲電壓無法通過音頻設(shè)備的電源電路有效的濾除，將必然會(huì)在設(shè)備內(nèi)部形成噪聲(尤其是同一電網(wǎng)中的電磁兼容性能達(dá)不到要求的大功率設(shè)備是干擾音頻設(shè)備的主要原因)。
圖1平衡端與不平衡端連接
圖2不平衡轉(zhuǎn)換為平衡傳輸
圖3設(shè)備星型接地方法[page]
圖4地回路形成示意圖
接地回路噪聲
在音頻系統(tǒng)中，必須要求整個(gè)系統(tǒng)有良好的接地，接地電阻要4歐姆。否則音頻系統(tǒng)中設(shè)備由于各種輻射和電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電荷將不能夠流入大地，從而形成噪聲電壓疊加到音頻信號(hào)中。
在不同設(shè)備的地線之間由于接地電阻的不同而存在地電位差，或在系統(tǒng)的內(nèi)部接地存在回路時(shí)，則會(huì)引接地噪聲，2個(gè)不同的音頻系統(tǒng)互連時(shí)，也有可能產(chǎn)生噪聲，噪聲是由2個(gè)系統(tǒng)的地線直接相連造成的。
設(shè)備內(nèi)部的電路噪聲
由于內(nèi)部電子元件產(chǎn)生的電噪聲在一臺(tái)設(shè)備單獨(dú)工作時(shí)，可以達(dá)到要求的指標(biāo)。但是當(dāng)多臺(tái)設(shè)備級(jí)連時(shí)其噪聲就會(huì)積累增加。實(shí)踐應(yīng)用中，有些低檔次的設(shè)備會(huì)因?yàn)閮?nèi)部電源濾波不良，使得設(shè)備本身的交流聲增大，在系統(tǒng)中有時(shí)會(huì)形成很嚴(yán)重的噪聲。
排除噪聲的辦法
系統(tǒng)的正確連接
在音頻系統(tǒng)中，一般連接的設(shè)備很多。不同設(shè)備有不同的接口形式，使用的接插件各不相同。有平衡和不平衡的輸入輸出形式，為有效地屏蔽外界的電磁輻射干擾，必須統(tǒng)一使用屏蔽電纜并采用正確的方法連接。
眾所周知，當(dāng)音頻信號(hào)傳輸采用平衡式傳輸方式時(shí)，則外部干擾源對(duì)電纜內(nèi)的2根信號(hào)線的每根線產(chǎn)生的共模干擾電平對(duì)地環(huán)路幾乎相等。在設(shè)備內(nèi)部放大器的輸入端，2根信號(hào)線上的共模電壓將換成差模電壓而相互抵消，形成不了干擾電壓。所以應(yīng)盡可能使用平衡式的連接方式。
在與不平衡的輸出設(shè)備連接時(shí)，可直接用單芯屏蔽電纜，將平衡設(shè)備的端口和不平衡設(shè)備的端口連接。而不采用平衡--不平衡變換器。屏蔽層感應(yīng)的噪聲混入到音頻信號(hào)中，從而增加噪聲。這將是引入噪聲的一個(gè)主要途徑。建議采取的方法是，無論采用平衡或不平衡的傳輸，都采用雙芯屏蔽電纜，并且屏蔽層只在平衡輸出或輸入的一端接地,如圖1。當(dāng)兩端都是不平衡的連接時(shí)，如果傳輸距離較遠(yuǎn)，最好使用平衡--不平衡轉(zhuǎn)換器或音頻隔離變壓器轉(zhuǎn)換為平衡式傳輸，如圖2所示?，F(xiàn)在的音頻設(shè)備的連接普遍采用電壓跨接方式連接。即所有音頻設(shè)備的線路輸出都是低阻輸出，而作為負(fù)載的線路輸入端則都采用高阻抗輸入，除了功放和音箱的連接外，一般不需要專門考慮阻抗匹配。
良好的接地處理
為使帶屏蔽層的電纜能夠屏蔽外界的雜散電磁干擾。屏蔽層必須要有正確的連接和良好的接地。實(shí)踐中，所有的設(shè)備懸浮，是在沒有專門的地線條件下最常采用的一種措施。
但這是一種極不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，往往會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的隨機(jī)噪聲，所以整個(gè)系統(tǒng)要良好接地。首先應(yīng)設(shè)有專門的地線，且接地電阻小于4歐姆。不能采用電源的零線作為音頻系統(tǒng)設(shè)備的地線。在室外場(chǎng)所，可以考慮埋設(shè)臨時(shí)性地線，最簡(jiǎn)單的辦法是用一根一米長左右的鋼管或鋁合金管插入地下，并做侵鹽處理，效果很好。
一般的系統(tǒng)都是有多臺(tái)設(shè)備通過電纜連接起來的鏈路系統(tǒng)。很容易由其屏蔽系統(tǒng)組成鏈?zhǔn)浇拥胤绞?。?dāng)某臺(tái)設(shè)備上產(chǎn)生電磁輻射或靜電感應(yīng)噪聲時(shí)，會(huì)由于傳輸線的屏蔽層和鐵質(zhì)設(shè)備外殼組成的接地系統(tǒng)使得整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。進(jìn)而使系統(tǒng)產(chǎn)生一定的噪聲電平，此類干擾在鏈路較長的音頻系統(tǒng)上尤為明顯。所以系統(tǒng)要盡量避免使用鏈?zhǔn)浇拥胤绞剑鴳?yīng)使用星型接地方式。即每一臺(tái)設(shè)備通過專門的地線接到統(tǒng)一接地點(diǎn)上，這就要求連接所有設(shè)備的音頻電纜的屏蔽層要一端接地。接屏蔽層處各設(shè)備的地線通過專門的導(dǎo)線一個(gè)接地點(diǎn)連接，如圖3所。
如果信號(hào)傳輸線兩端的屏蔽層都接地，必然形成接地回路。當(dāng)該回路受到其它設(shè)備的電磁輻射干擾時(shí)，在電纜的屏蔽層必然會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，以致產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾噪聲，形成地回路噪聲干擾，如圖4所示。
為保證系統(tǒng)不出現(xiàn)地環(huán)路結(jié)構(gòu)，要求各設(shè)備間只能有一條接地導(dǎo)線互連，在要求不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱?chǎng)合?？梢宰尣黄胶庠O(shè)備懸浮，通過音頻信號(hào)線共用下一級(jí)設(shè)備的地線。也就是采用鏈形接地，但這種鏈形接地的級(jí)數(shù)不能太多，一般不超過2級(jí)。否則將使噪聲嚴(yán)重增加。[page]
機(jī)殼間的相連問題也應(yīng)引起重視，比如許多設(shè)備安裝在同一機(jī)架上，如果每個(gè)設(shè)備單獨(dú)連接了地線，2臺(tái)設(shè)備因?yàn)榘惭b在同一機(jī)架上而使得機(jī)殼相連，當(dāng)然形成了接地回路。
系統(tǒng)的隔離
在一些大型的音頻系統(tǒng)中，往往由以多臺(tái)調(diào)音臺(tái)為中心的子系統(tǒng)組成，或要和視頻設(shè)備系統(tǒng)互連。有時(shí)還要向遠(yuǎn)端的聲視頻系統(tǒng)傳輸信號(hào)，廣播電臺(tái)甚至常用電話線路傳輸音頻廣播直播信號(hào)。這些遠(yuǎn)距離的連接，由于不同的子系統(tǒng)都有各自獨(dú)立的接地系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)一旦地線相連，必然形成接地噪聲，如圖5所示；另一方面，由于傳輸?shù)木嚯x較長，傳輸線屏蔽層的接地電阻會(huì)增大，甚至用了非屏蔽傳輸線等等，就容易引入大量的外界電磁場(chǎng)輻射干擾噪聲。在實(shí)際應(yīng)用中，如果每個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)工作，噪聲可通過合理的連線和接地控制在允許的電平內(nèi)，但當(dāng)多個(gè)子系統(tǒng)互連后，即使用了單端屏蔽接地或長線分段接地處理，也沒有辦法解決長距離傳輸造成的輻射干擾噪聲。尤其用龐大的電話網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，這時(shí)最好的措施就是采用隔離的辦法。在多個(gè)系統(tǒng)間加裝音頻隔離變壓器使之互相隔離。多個(gè)子系統(tǒng)的地線不得相連，用光隔離的辦法徹底隔離不同的子系統(tǒng)，如圖6所示，效果較好。
圖5系統(tǒng)間的隔離處理
圖6有2臺(tái)MD錄音機(jī)組成的光隔離方法
電源凈化
為了隔離公共電網(wǎng)形成的干擾噪聲，最好或一般采用隔離凈化電源或隔離變壓器，隔離變壓器或凈化電源的接地端一定要保證有可靠、良好的接地。否則隔離的效果不好。要和一些干擾較強(qiáng)的大功率電器隔離，單獨(dú)供電，或在音頻設(shè)備的電源輸入端加裝濾波器將干擾噪聲濾除。
有時(shí)也可以通過改變單相供電的音頻設(shè)備的火線和零線輸入的位置，找到噪聲最小的一種連接插法。這樣也可以使一些噪聲干擾降低，還要注意音頻傳輸線不得和電源線平行布線，要將音頻線和電源線交叉布線，也可可降低交流噪聲干擾。
本文主要就音頻和擴(kuò)聲設(shè)備實(shí)際應(yīng)用的外部干擾噪聲問題作了部分探討。當(dāng)然有些噪聲是由設(shè)備內(nèi)部的電路產(chǎn)生的熱噪聲。有些是輸入信號(hào)源中直接含有的或傳聲器拾取的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境噪聲等。
