Показано с 1 по 18 из 18

Тема: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

  1. #1

    По умолчанию Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Проблема электро-магнитная совместимости (В дальнейшем ЭМС) аудио комплекса с цифровым источником аудио сигнала представляет собой задачу, которой обычно не уделяется должного внимания. А зря. Ибо, все достоинства отдельных частей аудио комплекса могут быть сведены на нет отрицательным влиянием высокочастотных (в дальнейшем ВЧ) помех исходящих от аппаратной части цифрового источника аудио сигнала.
    Рассмотрим типовую конфигурацию современного аудио комплекса, состоящего из компьютера, внешнего цифро-аналогового преобразователя (в дальнейшем ЦАП), стерео усилителя низкой (звуковой) частоты (в дальнейшем УНЧ) и двух акустических систем (в дальнейшем АС).
    Влияние ВЧ помех на аналоговую часть аудио комплекса, то есть на УНЧ, состоит в следующем. Типовой полупроводниковый УНЧ представляет собой двух, трех каскадной устройство с непосредственной связью между каскадами охваченное петлей общей отрицательной обратной связи (в дальнейшем ООС) глубиной не менее 40 дБ. Причем, полоса пропускания УНЧ с разомкнутой петлей ООС как правило составляет не более 20 кГц со спадом в области ВЧ 20 дБ/дек. Проникшие в электрические цепи с активными усилительными элементами (транзисторы или радиолампы) ВЧ помехи начинают взаимодействовать с аудио сигналом. При этом продукты этого взаимодействия попадают в область слышимых частот вызывая искажения аудио сигнала. Почему это происходит? Дело в том, что усилительные цепи НЧ, как правило, не рассчитаны на работу в области ВЧ. УНЧ имеющий выдающиеся параметры в области звуковых частот может совершенно "рассыпаться" при попадании в его электрические цепи ВЧ составляющих, частотой от 1 мГц и выше, даже относительно малой амплитуды. Особенно катастрофична будет ситуация, если ВЧ составляющие попали в цепь ООС, вызывая ошибки в ее работе. Разные УНЧ не одинаково реагируют проникшие в электрические цепи ВЧ помехи. Например ламповые УНЧ не охваченные общей петлей ООС, менее чувствительны к наличию в своих электрических цепях ВЧ составляющих. Но тут тоже возможны варианты.
    Как бороться с пагубным для звука проникновением ВЧ составляющих в НЧ цепи? Ответ очевиден. Надо исключить возможность их проникновения в аналоговый аудиотракт. Как это сделать будет написано ниже. Для примера возьмем аудио комплекс который я в настоящее время использую. Аудио комплекс состоит из компьютера, внешнего ЦАП Teac-U301, лампового СЧ-ВЧ стерео усилителя "Триоль-РР" и активного сабвуфера с полупроводниковым усилителем мощности класса D. Естественно результаты проделанной работы должны оцениваться с помощью инструментальных средств объективного контроля электрических параметров.
    Итак начнем. Прежде всего необходимо наладить адекватную методику измерений. В качестве основного регистрирующего инструмента обычно используется звуковая карта компьютера. Ее целесообразно протестировать источником сигнала заведомо лишенным РЧ помех. В качестве такового я использовал звуковой генератор Г3-118. Если Вы убедились, что все нормально, то можно двигаться дальше.
    В начале надо протестировать на ЭМС внешний ЦАП. У меня основным ЦАПом является Teac-U301. Данные принимаются по USB. При непосредственном соединении выхода ЦАП с входом звуковой карты выяснилось, что в полученном спектре творится черти чего. Тогда я попробовал, в качестве источника данных, взять ноутбук. Ситуация кардинально не изменилась. Причем достаточно было соприкаснуть "общие" контакты аудио кабеля, подключенного к звуковой карте, и выходного разъема ЦАП, чтобы при включении ЦАП полученный спектр оказывался засоренным паразитными дискретными составляющими и "шумом". Тогда я поступил следующим образом. К входу звуковой карты подключил "симметрирующий трансформатор" от милливольтметра В3-33, имеющий в своем составе, кроме разделительного звукового трансформатора, RC ВЧ фильтр. Вход "симметрирующего трансформатора" необходимо подключить к выходу ЦАП. Чтобы исключить распространение ВЧ помех от ЦАП по проводам сетевого кабеля ~220 В я его доработал. С обоих концов кабеля, внутри вилки и розетки, на каждый из трех проводов одел ферритовые кольца с высокой магнитной проницаемостью (кольца К7х4х2, по два витка жилы сетевого кабеля). После проведенных мероприятий проверил выходной спектр, запустив в ЦАП синтезированный синусоидальный сигнал. Спектр оказался свободным от помех и неискаженный гармониками.
    В результате проделанных измерений стало понятно, внешний ЦАП Teac-U301, на своем выходе, дает свободный от помех и искажений аудио сигнал. Теперь можно двигаться дальше. Не буду утомлять читателей пространными рассуждениями, а сразу покажу схему соединений компонентов моего аудио комплекса (рис.1).
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	схема_F.jpg 
Просмотров:	9 
Размер:	83.7 Кб 
ID:	2947
    Рис.1
    Что в схеме сразу бросается в глаза. Прежде всего это наличие, в цепи питания от "сети ~220 В", стабилизатора переменного напряжения и разделительного трансформатора на его выходе. Сразу оговорюсь, стабилизатор "сети ~220 В" применять не обязательно. В моем случае это вызвано необходимостью иметь более менее стабильное напряжение для питания лампового усилителя. А вот применение разделительного трансформатора желательно в любом случае. Разделительный трансформатор дает отделение "корпусной земли" (нейтрали) аудио комплекса от сетевого защитного заземления. Такое решение называется схемой питания с изолированной нейтралью (рис.2).
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Схема с изол нейтралью 1.jpg 
Просмотров:	1 
Размер:	17.2 Кб 
ID:	2949
    Рис.2
    При реализации схемы питания с изолированной нейтралью необходимо выполнить следующие условия:
    - корпуса аудио комплекса должны быть соединены между собой для уравнивания потенциалов (подключены к изолированной нейтрали РА), и не иметь соединений с защитными проводниками и открытыми проводящими частями других других устройств корпуса которых подключены к защитному заземлению РЕ первичной "сети ~220 В";
    - все штепсельные розетки должны иметь "защитный контакт", присоединенный к местной не заземленной системе уравнивания потенциалов (изолированной нейтрали).
    Первое преимущество схемы питания с изолированной нейтралью состоит в том, что она обеспечивает практически полную электробезопасность. При пробое фазы напряжения "изолированной сети ~220 В" на корпус устройства, прикосновение нему человека не приведет к поражению электрическим током. Ведь фазы изолированны от "Земли" и ток не может потечь через человека (рис.3).
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Эл безопасность с разд трансом.jpg 
Просмотров:	1 
Размер:	48.4 Кб 
ID:	2950
    Рис.3

    - - - Добавлено - - -

    Второе, в нашем случае основное, преимущество состоит в следующем. Изоляция от "Защитной земли" и от проводов первичной "сети ~220 В" препятствует проникновению разного рода электрических помех в цепи аудио комплекса. Механизм возможного проникновения помех через разделительный трансформатор показан на рис.3. Из рисунка видно, что помехи от проводов первичной "сети ~220 В" и защитного заземления могут попасть в провода изолированной "сети ~220 В" через паразитную емкость между обмотками разделительного трансформатора, а также через емкости между проводником защитного заземления первичной "сети ~220 В" и "фазами" изолированной "сети ~220 В" . Поскольку эти емкости не велики проникновение помех через них легко минимизировать с помощью простейшего LC фильтра включенного в цепи изолированной "сети ~220 В" (Рис.1). Элементы LC фильтра фильтра целесообразно смонтировать в многопозиционной "Евро-розетке", в которую будут включаться все кабели питания компонентов аудио комплекса. Если Вам не хочется заморачиваться с изготовлением эксклюзива" то можно воспользоваться, да простят меня господа аудиофилы, разветвителем "PilotPro". Только лучше заменить на нем трех контактную вилку на двух контактную (нулевой провод должен быть никуда не подключен).
    Еще одна важная тонкость. В качестве источника данных для внешнего ЦАП, в моем аудио комплексе, применен ноутбук. Применение ноутбука с питанием от сети с помощью адаптера с двух проводным подключением позволяет изолировать цепи питания ноутбука от "Защитной земли" первичной сети. Стационарный компьютер можно применить лишь в том случае, если интерфейс между ним и внешним ЦАП имеет гальваническую развязку, что является редкостью.
    Важным моментом обеспечения ЭМС компонентов аудио комплекса является необходимость недопущения проникновения ВЧ помех по межблочному аудио кабелю от внешнего ЦАП до входной цепи УНЧ. Ведь мы ранее выяснили, что, на аналоговой "Земле" ЦАП Teac-U301, ВЧ помехи присутствуют в изобилии. "Аудиофильские шнурки" тут не помогут, а скорее наоборот, навредят. У меня эта проблема решена следующим образом. В качестве межблочного аудио кабеля я применил два свитых между собой проводника на концы которых одеты ферритовые кольца с высокой магнитной проницаемостью (Рис 1, проводник необходимо продеть через ферритовое кольцо два-три раза).

    Продолжение следует...
    Последний раз редактировалось Игорь Тихомиров; 15.02.2020 в 11:24.

  2. #2

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аудио комплекса с цифровым источником аудио сигнала

    Хотел бы рассказать еще об одном важном моменте, а именно о "Земляных петлях. Дело в том, что в ЦАП Teac-U301, да и не только в нем, "Аналоговая земля" имеет электрическую связь с корпусом и соответственно с нулевым контактом сетевой вилки. Если тоже самое сделано в УНЧ, тогда образуется "Земляная петля", наличие которой может привести к возникновению, слышимого в динамиках, фона с частотой 50 Гц. Не заземлять (или в данном случае не соединять с изолированной нейтралью) корпус УНЧ недопустимо по правилам техники безопасности и не только. Дело в том, что многих устройства имеют в первичной цепи питания "сети ~220 В" фильтр из двух соединенных между собой конденсаторов. Средняя точка емкостного фильтра соединена с корпусом, а крайние точки с фазами "сети ~220 В". Если корпус устройства "висит в воздухе", то при попытке перекоммутации частей включенного аудио комплекса с помощью межблочного кабеля, может наступить пробой аналогового выхода источника сигнала. В некоторых случаях может быть пробит и вход приемника. Чтобы обеспечить электробезопасность и добиться отсутствия "Земляной петли", в усилителе "Триоль РР" аналоговая земля и корпус не имеют непосредственной связи между собой, а соединены с помощью параллельно включенных резистора и емкости. Емкость нужна для блокировки ВЧ помех. Цепи "Аналоговая земля" и "Корпус" выведены на отдельные клеммы, которые можно соединить или не соединять между собой. В случае, если аналоговая земля источника аудио сигнала соединена с корпусом клеммы "Аналоговая земля" и "Корпус" УНЧ должны быть не соединены.
    Последний раз редактировалось Игорь Тихомиров; 15.02.2020 в 16:44.

  3. #3

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аудио комплекса с цифровым источником аудио сигнала

    Господа, как очерк? Замечания есть?

  4. #4

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аудио комплекса с цифровым источником аудио сигнала

    Можно считать, что я вчера применил его суть на практике. У одного знакомого в системе, состоящей из компьютера, преобразователя интерфейса, ЦАПа и усилителя, заземленным оказался только корпус ЦПАп, в блоке питания преобразователя была утечка на корпус и между корпусами была, ощутимая пальцами, проблемка. Сделал заземляющие провода корпуса компьютера и преобразователя на корпус ЦАПа и, понятное дело, больше не бьет.

  5. #5

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аудио комплекса с цифровым источником аудио сигнала

    Цитата Сообщение от Мусатов Константин Посмотреть сообщение
    Сделал заземляющие провода корпуса компьютера и преобразователя на корпус ЦАПа и, понятное дело, больше не бьет.
    А про ВЧ помехи?

  6. #6

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аудио комплекса с цифровым источником аудио сигнала

    Название так лучше не будет?
    Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

  7. #7

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аудио комплекса с цифровым источником аудио сигнала

    Цитата Сообщение от Игорь Тихомиров Посмотреть сообщение
    А про ВЧ помехи?
    Так петель земляных в схеме нет. А цифра гальванически развязана.

  8. #8

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Константин, как текст очерка пойдет? По технической части замечания или пожелания есть?

  9. #9

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Игорь, я не являюсь главным редактором, я только предоставляю площадку для обсуждения. Собственно интересный ресурс рождается из набора мнений, а не только одного.

  10. #10

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Цитата Сообщение от Мусатов Константин Посмотреть сообщение
    Собственно интересный ресурс рождается из набора мнений, а не только одного.
    Так никто больше не пишет, поэтому я спросил Ваше мнение.

  11. #11

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Тут в новой теме представили "чудесный" спектр от ЦАП. Я позволю себе представить свой спектр всего аудио комплекса с ламповым усилителем, пока, "Триоль РР" разработки 2016г изготовления начала 2017г. Измерен прямо на АС на номинальной выходной мощности. Как видите никаких помех, только гармоники лампового усилителя порядка 0,3%. Тестовый сигнал - синтезированный синус уровня 0 дБ по шкале ЦАП.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Леаый канал Uвых=4,9 В.jpg 
Просмотров:	3 
Размер:	60.0 Кб 
ID:	3040
    Я думаю тут есть на что посмотреть
    Последний раз редактировалось Игорь Тихомиров; 15.04.2020 в 21:00.

  12. #12

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Господа, кто нибудь такой изолятор USB https://www.olimex.com/Products/USB-Modules/USB-ISO/ не использовал. ЦАП с ним будет работать в режиме 96 кГц/24р?

  13. #13

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Сам не использовал. Но знаю, что народ юзал на USB Audio Class 1. Class 2 требует обязательно USB 2.0 HS (480 мбит/с)

  14. #14

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Один из моих ЦАП точно будет работать. Теас UD301 не знаю.

  15. #15

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Цитата Сообщение от Мусатов Константин Посмотреть сообщение
    Class 2 требует обязательно USB 2.0 HS (480 мбит/с)
    Вообще работать не будет или 44/16 будет воспроизводить?

  16. #16

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Цитата Сообщение от Игорь Тихомиров Посмотреть сообщение
    Вообще работать не будет или 44/16 будет воспроизводить?
    Вообще. Коннекта не будет. Даже при передаче 8/8 (телефония) скорость все равно будет 480 кБит/с, просто временные слоты короткие.

  17. #17

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Цитата Сообщение от Мусатов Константин Посмотреть сообщение
    просто временные слоты короткие.
    Да это понятно.
    У Вас, некоторой время назад, я видел Теас UD501. Это более навороченный Теас UD301. Не помните у него какой USB?

  18. #18

    По умолчанию Re: Электро-магнитная совместимость аналоговых компонентов аудио комплекса с цифровым источником сигнала

    Цитата Сообщение от Игорь Тихомиров Посмотреть сообщение
    Да это понятно.
    У Вас, некоторой время назад, я видел Теас UD501. Это более навороченный Теас UD301. Не помните у него какой USB?
    К нему ставились дрова, потому версия USB не известна. Надо смотреть, если поддерживается хотя бы 192 кГц, то точно вторая.

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •