Шум источника питания в аудио

У меня есть определенно классическая проблема, связанная с шумом при переключении источника питания и звуком, но я не могу отделить миф от реальности в отношении того, что я до сих пор нашел по этой теме.

Настроить:

1. У меня есть ноутбук с внешним источником питания и / или аккумулятором
2. Радиоприемник, который имеет собственный источник питания (т.е. не питается от ноутбука SMPS)
3. радиоприемник подает аудиосигнал в линейку ноутбука
4. радиоприемник управляется ноутбуком через RS232 (настройка и т. д.)

Проблема:

• Если я отсоединяю ноутбук от источника питания и запускаю его от батареи, все работает отлично
• Но если я использую ноутбук SMPS, я слышу огромное количество шума в аудио

Кто-нибудь может сказать мне, где проблема, вероятно, кроется? Существует много разговоров о контурах заземления, но мне трудно поверить, что они действительно существуют в такой небольшой установке.

Правильно ли я предполагаю, что это, вероятно, проблема разного уровня земли в ноутбуке и тот факт, что линейный вход ноутбука не является дифференциальным? Или есть более вероятное объяснение?

Какое лучшее решение? Используйте операционный усилитель, чтобы построить дифференциальный входной усилитель и подать его выход на линию? Что я использую в качестве наземного ориентира для операционного усилителя?

Предлагаемые решения в комментариях и ответах

Из ответов видно, что есть две возможные проблемы: 1. контуры заземления и 2. радиочастотный датчик от внешнего SMPS в аудиопроводе.

Предлагаемые решения:

1. Решение дифференциального усилителя. Преимущества недостатки?
2. Кортук: Боритесь с РЧ-сигналом от SMPS в аудиосвязи с заземленным экраном. Преимущество: невидимое решение; Недостаток? Вопрос: не помогает ни с какими контурами заземления?
3. Рассел МакМахон: Аудио трансформер в аудио-линии. Преимущество: просто; Недостаток: непростой источник, дорогой или плохой частотный отклик. Вопрос: это помогает с RF-захватом в аудио-линии?
4. Рассел МакМэхон: закрепите ферриты ЭМС на аудиолинии для борьбы с радиосигналом. Не помогает от контуров заземления. Вопрос: это помогает с шумом в слышимом диапазоне? Насколько я понимаю, ферриты только помогают фильтровать очень высокие частоты.
5. Дэвид Кесснер и Мэри: Заземление тетради. Это шунтирует шум CM на землю. Преимущество: дешево, просто; Недостаток: дополнительный провод для обработки. Вопрос: борется как с РЧ-приемником (если аудио-заземление шунтируется), так и избегает контуров заземления?
6. Мэри: ферритовый поглотитель вокруг линии постоянного тока к ноутбуку и радиочастотные дроссели CM в линии аудио и RS232. Недостаток: большое количество компонентов и усилие при использовании дросселей RF CM. Не мешает заземлению.

Проблема является общей для этого типа аудиосистемы. Держу пари, если вы посмотрите на спектр шума, вы увидите 60 Гц плюс множество гармонических частот (120 Гц, 180 Гц, 240 Гц и т. Д.). Тот факт, что она превышает 60 Гц или 50 Гц в некоторых странах, является показателем того, что это не просто контуры заземления.

Я бы также поспорил, что в блоке питания вашего ноутбука есть только двухконтактная вилка переменного тока - без третьего заземляющего штекера.

В этом типе источника питания выход электрически изолирован от входа переменного тока. Но он не идеально изолирован. Между изоляционным барьером протекает небольшое количество тока. Это называется «ток утечки». Это не много тока, но это не должно быть.

Некоторые пользователи ноутбуков сообщают о шоке или ощущении покалывания в ногах при использовании ноутбука в шортах! Причина этого заключается в том, что ток утечки проходит через винты в нижней части ноутбука и в их ножки. Это звучит опасно, но величина тока намного ниже предела безопасности. Это более поразительно, чем все остальное. Если вы носите штаны, значит вы изолированы.

Зарядные устройства для ноутбуков с третьим контактом на штепселе переменного тока не имеют этой проблемы, потому что третий штепсель соединяет экран корпуса ноутбука с землей, заставляя ток утечки идти на землю, а не в ногу. Конечно, нет утечек, если вы работаете от батарей.

В вашем случае ток утечки идет не только в вашу ногу, но и в ваш радиоприемник. Решением этой проблемы является правильное заземление вашего ноутбука.

Вам придется немного поэкспериментировать с этим, чтобы найти лучшее решение. Получение источника питания с 3-контактным штепселем переменного тока является лучшим, но не всегда возможным. Следующий вариант - найти на ноутбуке что-то, что вы можете заземлить. Сделайте переходник от этого 3-го контакта к «чему-то». Это что-то может быть сигнальной землей на выходном кабеле вашего блока питания. Это может быть винт на ноутбуке. Или щиток на неиспользуемом разъеме ноутбука. Или земля / экран на вашем аудио кабеле.

Сделайте адаптер с 3-мя зубцами, но пока оставьте другой конец открытым. Затем начните ковырять его, чтобы увидеть, можете ли вы подключить его или где-то еще, и шум исчезнет. Как только вы нашли место или два, закончите адаптер, чтобы его было легко использовать.

При этом делается два предупреждения: убедитесь, что все, что вы заземляете, действительно заземлено! На выходе блока питания обязательно заземлите отрицательный или заземляющий проводник. И когда тыкаешь вокруг, понимаешь, что на самом деле тебе, возможно, придётся потрудиться немного. Как на голом проводе, так и на том, что вы протыкаете, скорее всего, будет тонкий слой непроводящего материала, и вам нужно приложить достаточное усилие, чтобы проткнуть его. Трения иногда тоже помогают. Непроводящим слоем иногда является краска на винтах или оксид (ржавчина) на металлах.

К сожалению, вот третье предупреждение: будьте очень осторожны при изготовлении адаптера третьего штыря. Вы возитесь с потенциально смертельными напряжениями, и мы не хотим, чтобы вы умерли. Соберите адаптер таким образом, чтобы исключить его выход из строя и короткое замыкание на любом из двух других проводников в штепсельной вилке переменного тока.

Попробуйте и доложите, что вы нашли!

Несколько возможностей, а возможно и несколько одновременно.

Кортук смотрит на шум SMPS, на который стоит обратить внимание.

Контур заземления и радиочастотный датчик могут очень счастливо существовать в системе такого размера. Когда вы посмотрите на размер физической петли, которая могла быть сформирована, вы увидите, что она велика по сравнению с размерами, которые будут использоваться для приемной катушки излучаемого сигнала на ВЧ и даже на частотах smps. И контур заземления необязательно должен быть очень большим физически - его «размер» измеряется не физическими размерами, а величиной общего полного сопротивления в общем заземлении, которое разделяют две подсистемы, и током сигнала, проходящим через сопротивление. V = I x R.
V_ground_loop ~ = Sign__current x R_common_in_shared_ground_lead

Вы можете вставить прерыватели контура заземления - они просты в изготовлении и состоят из электромагнитного эквивалента дифференциального усилителя, который вы правильно определили как одно из возможных решений.

Чтобы «разорвать петлю», вставьте аудиотрансформатор 1: 1 в цепь аудиосигнала, которая замыкает петлю для заземления - в этом случае = радиоприемник для ноутбука. Я говорю 1: 1, если цепь существует, и вы не хотите влиять на уровни, но вы могли бы с пользой использовать 1: N или N: 1 в зависимости от общей схемы. Вы можете приобрести аудиопреобразователи "транзисторного радио" с различными коэффициентами оборотов у продавцов или продавцов компонентов любительского рынка. Это часто будет низкая стоимость. В противном случае вы можете пожертвовать подходящим старым транзисторным радио. Если у вас есть только 1: N трансформаторов и несколько «в мусорном ящике», вы можете подключить эти 1: N в N: 1, что дает 1: 1 в целом.

Наряду с пленочным экраном Kortuk вы можете попробовать зажим или петлю через ферриты EMC, которые часто поставляются с новыми приборами с функциями RF и аудио.