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音频系统中噪声问题的分析与解决
发布日期:2021-2-19   点击次数:
        音频系统搭建和使用中,噪声往往是不可避免的,这常常令音频工作人员头疼。如何避免、查找、消除和削弱音频系统中的噪声,这一定也是音频技术人员经常思考和探索的问题。


音频系统中噪声问题的分析与解决


噪声来源


作为音频系统的噪声来源主要可分为以下几大类。


1、系统设备本身的固有噪声


目前广播播控设备的单机技术指标都很高,有很低的本机噪声指标。但是当多台设备级连时,噪声就会积累增加。实践应用中,有些低档次的音响设备会因为内部电源滤波不好,使得设备本身的交流噪声很大,在音响系统中有时会形成很严重的噪声。


音频系统中噪声问题的分析与解决


2、外部的电磁辐射干扰引起的噪声


如手机、对讲机等通讯设备的高频电磁波辐射干扰、周围环境的空调、汽车点火、电焊等电脉冲辐射、演播厅灯光控制采用可控硅整流设备所产生的辐射,都会通过音频传输线直接混入传输信号中形成噪声、或穿过屏蔽不良的机器设备的外壳干扰机内电路产生干扰噪声。


音频系统中噪声问题的分析与解决


3、电源干扰噪声


音响设备的外部干扰,除电磁辐射方式外,电源部分引入干扰噪声将是另一个产生噪声的主要原因。由于各种照明设备、动力设备、控制设备共同接入,形成了一个十分严重的干扰源。


如接在同一电网中的灯光调控设备、空调、马达等设备会在电源线路上产生尖峰脉冲、浪涌电路,不同频率的纹波电压,通过电源线路窜入音响设备的供电电源,总会有一部分干扰噪声无法通过音响设备的电源电路有效的滤除,将必然会在设备内部形成噪声。尤其是同一电网中的电磁兼容性不达要求的大功率设备,是干扰音响设备的主要原因。


4、接地回路噪声


在音响系统中,必须要求整个系统有良好的接地,接地电阻要求小于4欧姆。否则,在音响系统中设备由于各种辐射和电磁感应产生的感应电荷将不能够流入大地,从而形成噪声电压叠加在音频信号中。


如果在不同设备的地线之间由于接地电阻的不同而存在地电位差,或者在系统的内部接地存在回路时,则会引起接地噪声。两个不同的音响系统互连时,也有可能产生噪声,噪声是由两个系统的地线直接相连造成的。


解决方法


1良好的接地处理


为使带屏蔽层的电缆能够屏蔽外界的杂散电磁干扰,屏蔽层必须要有正确的连接和良好的接地。实践中,所有的设备悬浮,是在没有专门的地线条件下最常采用的一种措施。


但这是一种极不稳定的工作状态,往往会产生不稳定的随机噪声,所以整个系统要良好接地。首先应设有专门的地线,且接地电阻小于4Ω。不能采用电源的零线作为音频系统设备的地线。在室外场所,可以考虑埋设临时性地线,最简单的办法是用一根一米长左右的钢管或铝合金管插入地下,并做侵盐处理,效果很好。


一般的系统都是有多台设备通过电缆连接起来的链路系统。很容易由其屏蔽系统组成链式接地方式。当某台设备上产生电磁辐射或静电感应噪声时,会由于传输线的屏蔽层和铁质设备外壳组成的接地系统使得整个系统产生感应电压。进而使系统产生一定的噪声电平,此类干扰在链路较长的音频系统上尤为明显。所以系统要尽量避免使用链式接地方式, 而应使用星型接地方式。 即每一台设备通过专门的地线接到统一接地点上,这就要求连接所有设备的音频电缆的屏蔽层要一端接地。接屏蔽层处各设备的地线通过专门的导线一个接地点连接(如图1所示)。


音频系统中噪声问题的分析与解决

图1 设备星型接地方法


如果信号传输线两端的屏蔽层都接地,必然形成接地回路。当该回路受到其它设备的电磁辐射干扰时,在电缆的屏蔽层必然会出现感应电流,以致产生严重的干扰噪声,形成地回路噪声干扰(如图2所示)。


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图2 地回路形成示意图


为保证系统不出现地环路结构,要求各设备间只能有一条接地导线互连。在要求不严谨的场合,可以让不平衡的设备悬浮,通过音频信号线公用下一级设备的地线,也就是采用链形接地。这种链形接地的级数不能太多,一般不超过两级,否则将使噪声严重增加。


机壳间的相连问题也应引起重视,比如许多设备安装在同一机架上,如果每个设备单独连接了地线,2台设备因为安装在同一机架上而使得机壳相连,当然形成了接地回路。


2、系统的隔离


在一些大型的音频系统中。往往由很多个子系统组成。这些系统大都是远距离的连接,而且都有独立的接地系统。2个系统一旦接地相连,必然形成接地噪声(如图3所示)。另一方面,由于传输距离较长,传输线屏蔽层的接地电阻增加,就容易引入大量外界电磁场辐射干扰噪声。


音频系统中噪声问题的分析与解决

图3 系统间的隔离处理


在实践中,如果每个系统单独工作,噪声可通过合理的连线和接地控制在允许的电平内。但当多个子系统互连时,即使用了单端屏蔽接地、长线分段接地处理,也没有办法解决长距离传输造成的辐射干扰噪声。这时最好的方法就是加装音频隔离变压器。在多个系统之间加装音频隔离变压器使之互相隔离,多个系统的地线不得相连,用光隔离的办法彻底隔离不同的系统,效果更好(如图4所示)。


音频系统中噪声问题的分析与解决

图4 有2台MD录音机组成的光隔离方法


3、系统的正确连接


在音频系统中,一般连接的设备很多。不同设备有不同的接口形式,使用的接插件各不相同。有平衡和不平衡的输入输出形式,为有效地屏蔽外界的电磁辐射干扰,必须统一使用屏蔽电缆并采用正确的方法连接。


当音频信号传输采用平衡式时,外部干扰电源对电缆内的2根信号线产生的共模干扰电平对地环路几乎相等。在设备内部放大器的输人端,2根信号线上的共模电压将换成差模电压而相互抵消,形成不了干扰电压。所以,应尽可能的采用平衡的连接方法。


在与不平衡的输出设备连接时,直接用单芯屏蔽电缆,将平衡设备的端口和不平衡设备的端口连接,而不采用平衡—不平衡转换器。屏蔽层感应的噪声混入到音频信号中,从而增加噪声,这是引入噪声的一个主要途径。所以,无论是平衡还是不平衡的传输,都应采用双芯屏蔽电缆,并且屏蔽层只在平衡输出或输入的一端接地(如图5所示)。


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图5 平衡端与不平衡端连接


当两端都是不平衡的设备时,如果传输距离较远,最好使用平衡—不平衡转换器或音频隔离变压器转换为平衡式传输(如图6所示)。


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图6 不平衡转换为平衡传输


现在的音频设备的连接普遍采用电压跨接方式连接。即所有音频设备的线路输出都是低阻输出,而作为负载的线路输入端则都采用高阻抗输入,除了功放和音箱的连接外,一般不需要专门考虑阻抗匹配。


4、电源的净化


为了隔离公共电网形成的干扰噪声。最好采用隔离净化电源或隔离变压器。隔离变压器或净化电源的接地端一定要有良好的接地,否则隔离的效果不好。要和一些干扰强的大功率电器隔离。单独供电。也可以在音频设备电源的输入端加装滤波器将干扰噪声滤除。


实际工作中,也可以通过改变单相供电的音频设备的火线和零线输入的位置,找到噪声最小的一种连接插法。这样也可以使一些噪声干扰降低,还要注意音频传输线不得和电源线平行布线,要将音频线和电源线交叉布线,也可可降低交流噪声干扰。


以上对音频系统中产生的噪声问题进行了分析。并根据噪声产生的原因提出了相应的解决方案。实际工作中,如果短时间内无法查明噪声原因,也可以采取利用噪声门、降噪器、滤波器等有效手段降低噪声。

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