Шум блока питания в аудио

У меня есть, безусловно, классическая проблема в отношении шума и звука при переключении источника питания, но я не могу отделить миф от реальности в отношении того, что я нашел до сих пор по этой теме.

Настраивать:

  1. У меня есть ноутбук с внешним блоком питания и/или аккумулятором
  2. Радиоприемник с собственным источником питания (т.е. не питаемый от ИИП ноутбука)
  3. радиоприемник подает аудиосигнал в линейный вход ноутбука
  4. радиоприемник управляется ноутбуком по RS232 (настройка и т.п.)

Проблема:

  • Если я отключу ноутбук от источника питания и запущу его от батареи, все будет работать отлично.
  • Но если я использую SMPS для ноутбука, я слышу огромное количество шума в звуке.

Может ли кто-нибудь сказать мне, где проблема может лежать? Много говорят 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 того факта, что линейный вход ноутбука не является дифференциальным? Или есть более вероятное объяснение?

Какое лучшее решение? Использовать операционный усилитель для создания усилителя с дифференциальным входом и подать его выход на линейный вход? Что я использую в качестве заземления для операционного усилителя?

Предлагаемые решения в комментариях и ответах

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

Предлагаемые решения:

  1. Решение дифференциального усилителя. Преимущества недостатки?
  2. Кортук: Боевой ВЧ наводчик от СМПС в аудиоканале с заземленным экраном. Преимущество: невидимое решение; Недостаток? Вопрос: не помогает ни какой контур заземления?
  3. Рассел МакМахон: Преобразователь звука в аудиолинии. Преимущество: Простой; Недостаток: непростой источник, дороговизна или плохая частотная характеристика. Вопрос: помогает ли это с захватом ВЧ в аудиолинии?
  4. Рассел МакМахон: закрепите ферриты ЭМС на аудиолинии для борьбы с радиочастотными наводками. Не помогает против контуров заземления. Вопрос: помогает ли это при шуме в слышимом диапазоне? Насколько я понял, ферриты помогают фильтровать только очень высокие частоты.
  5. Дэвид Кесснер и Мэри: Заземление ноутбука. Это шунтирует шум CM на землю. Преимущество: дешево, просто; Недостаток: дополнительный провод для ручки. Вопрос: борется как с радиочастотным наводом (если аудио-земля зашунтирована), так и с контурами заземления?
  6. Мэри: ферритовый поглотитель вокруг линии постоянного тока к ноутбуку и дроссели RF CM в аудиолинии и линиях RS232. Недостаток: большое количество компонентов и усилие при использовании дросселей RF CM. Не предотвращает образование контуров заземления.
можете сделать простой тест для меня? Будете ли вы оборачивать аудиокабель, идущий между устройствами, в металлическую фольгу и подключать его к метакорпусу только одного из устройств. Убедитесь, что он только один, и даже подержать его рукой может быть достаточно для теста. После этого шум остался?
@Kortuk Устройства в настоящее время мне недоступны. Мне может понадобиться несколько дней, чтобы сделать тест. Я сообщу, как только у меня будет возможность сделать их. Чему помешает экранирование? Связь электромагнитных помех от SMPS с аудиокабелем?
не торопитесь, вы, вероятно, получите много ответов здесь, но если это уберет шум, мы можем точно сказать вам, что произошло.
Извините, я новичок и не могу понять, как ответить по-другому. Но у меня точно такая же проблема, и мне было интересно, как именно вы заземлили свой ноутбук, чтобы решить проблему? Любое разъяснение будет высоко оценено!!
@JasonB Я заземлил ноутбук точно так, как описано в ответе Дэвида. Если вы не понимаете его ответа, я предлагаю вам задать новый вопрос в духе «как мне безопасно заземлить мой ноутбук», давая понять, что вы новичок. Вы, без сомнения, получите много полезных ответов.

Ответы (2)

Проблема является общей для этого типа аудиосистемы. Могу поспорить, что если вы посмотрите на спектр шума, вы увидите 60 Гц плюс многие гармонические частоты (120 Гц, 180 Гц, 240 Гц и т. д.). Тот факт, что это больше, чем просто 60 Гц или 50 Гц в некоторых странах, является показателем того, что это не просто контуры заземления.

Могу также поспорить, что блок питания вашего ноутбука имеет только двухштырьковую вилку переменного тока — без третьей заземляющей вилки.

В этом типе источника питания выход электрически изолирован от входа переменного тока. Но он не полностью изолирован. Между изолирующим барьером протекает небольшой ток. Это называется «ток утечки». Это не большой ток, но это не должно быть.

Некоторые пользователи ноутбуков сообщают, что испытывают шок или покалывание в ногах при использовании ноутбука в шортах! Причина этого в том, что ток утечки проходит через винты в нижней части ноутбука в их ножки. Звучит опасно, но величина тока значительно ниже безопасного предела. Это более поразительно, чем что-либо еще. Если вы носите штаны, значит, вы утеплены.

Зарядные устройства для ноутбуков, которые имеют третий контакт на вилке переменного тока, не имеют этой проблемы, потому что этот третий штекер соединяет экран корпуса ноутбука с землей, заставляя этот ток утечки идти на землю, а не в вашу ногу. Конечно, утечки нет, если у вас разрядились батареи.

В вашем случае ток утечки идет не просто в ногу, а в радиоприемник. Решение этой проблемы — правильно заземлить ноутбук.

Вам придется немного поэкспериментировать с этим, чтобы найти лучшее решение. Лучше всего использовать блок питания с трехконтактной вилкой переменного тока, но не всегда это возможно. Следующий вариант — найти что-то на своем ноутбуке, что можно заземлить. Сделайте переходник из этого третьего штыря на «что-то». Это что-то может быть сигнальной землей на выходном кабеле вашего источника питания. Это может быть винт на ноутбуке. Или экран на неиспользуемом разъеме ноутбука. Или заземление/экран на аудиокабеле.

Сделайте переходник с третьим штырем, но пока оставьте другой конец открытым. Затем начните ковыряться в нем, чтобы увидеть, можно ли его подключить и где шум исчезнет. Как только вы нашли место или два, доработайте адаптер, чтобы им было легко пользоваться.

Два предупреждения при этом: убедитесь, что все, что вы заземляете, на самом деле заземлено! На выходе блока питания убедитесь, что вы заземлили отрицательный или заземляющий проводник. И когда вы ковыряетесь, помните, что вам, возможно, придется немного ковыряться. И на оголенном проводе, и на том, куда вы тыкаете, скорее всего, будет тонкий слой непроводящего материала, и вам нужно приложить достаточную силу, чтобы проткнуть его. Иногда помогает и растирание. Непроводящий слой иногда представляет собой краску на винтах или оксид (ржавчину) на металлах.

К сожалению, вот 3-е предупреждение: будьте очень осторожны при изготовлении адаптера с 3-мя штырями. Вы возитесь с потенциально смертельным напряжением, и мы не хотим, чтобы вы умерли. Создавайте адаптер таким образом, чтобы исключить возможность его отказа и короткого замыкания на любой из двух других проводников в вилке переменного тока.

Попробуйте и сообщите, что вы нашли!

Заземление ноутбука решило проблему. Большое спасибо! Боковое примечание: источник питания был DC-DC 12V-> 15V. Еще видимо он был гальванически развязан. Почему они пошли на это с трудом, для меня загадка.

Несколько возможностей, а возможно и несколько сразу.

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

Заземляющий контур и ВЧ-датчик вполне могут 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 использовались бы для катушки приема излучаемого сигнала на радиочастотах и ​​даже на частотах smps. И контур заземления не обязательно должен быть очень большим физически - его "размер" измеряется не физическими размерами, а величиной общего импеданса в общей земле, которую делят две подсистемы, и сигнальным током, проходящим через сопротивление. V = I x R.
V_ground_loop ~= Signal_current x R_common_in_shared_ground_lead

Вы можете вставить прерыватели контура заземления — их легко сделать своими руками, и они 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, замыкающую петлю для заземления. В данном случае = радиоприемник к ноутбуку. Я говорю 1:1, если схема 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 получить аудиотрансформаторы «транзисторного радио» с различными коэффициентами трансформации в пунктах утилизации или у продавцов компонентов на любительском рынке. Они часто будут низкой стоимости. В противном случае можно пожертвовать годным старым транзисторным радиоприемником. Если у вас есть только трансформаторы 1:N и несколько «в мусорном ящике», вы можете подключить эти трансформаторы 1:N к N:1, что даст в целом 1:1.

Помимо экрана из фольги Kortuk, вы можете примерить зажим или петлю через ферриты ЭМС, которые часто поставляются с новыми приборами с радиочастотными и аудиофункциями.

Я считаю, что все это внутри ноутбука. У меня такое было с простыми наушниками.
Рассел, я не уверен, что полностью понял твой ответ. Итак, для проверки: 1. Вы говорите, что проблема вполне может быть в контуре заземления. 2. Вы определяете аудиотрансформаторы как решение для разрыва контура заземления. 3. Вы говорите, что это эквивалентно решению дифференциального усилителя. Верно? Дополнительный вопрос: каковы преимущества/недостатки использования трансформаторов вместо усилителей? Простота? Надежность?
@ArikRaffaelFunke Аудиотрансформатор может решить проблему, но хорошие трансформаторы дороги (100 долларов США). Плохие трансформаторы имеют ужасную частотную характеристику, часто теряя много басовых частот.
Не мог бы человек, который проголосовал за это, объяснить, почему, чтобы мы все могли учиться. (Предположительно, это не мистер {вы (и я) знаем, кто вы есть}, который делает это с перерывами и полуслучайно и, кажется, не нуждается в причине.
Да, я не хочу, чтобы мое решение было долгосрочным, просто очень простой способ проверить источник.