地线调声法以及接地盒的使用
玩地线,是很多烧友的终极追求,但由于涉及复杂的电磁兼容理论,难以系统掌握。这一篇就集中说说地线调声法。
一、地线的种类
电子工程所说的地线有很多种,例如安全地、防雷地、信号地、屏蔽地、电源地等等。这些五花八门的名称,有的是独立专用的,有的是合并兼顾的。在每一件器材中,不同功能的地线经过精心组织,最终连接到电源地线上。一套音响系统通常有两三件或更多的独立器材,当不同品牌、不同设计理念的几件器材通过排插和信号线把地线连接到一起的时候,往往会带来很多始料未及的问题,轻则影响器材潜力的发挥,重则产生噪音无法正常工作。
对于玩音响来说,最重要的就是分清每一件器材地线所传输的干扰信号的特性,通过正确的地线设置和接地顺序优化,发挥系统的最大潜能。
容易造成各种干扰、严重影响声音的是信号地,其传统定义是:“作为电路电位基准点的等电位体”。这是一种静态的表述,不能揭示信号地影响声音的原因。随着高速数字电路的发展,信号地新的定义是:“信号电流流回信号源的地阻抗途径”。也就是说,地线是有信号电流通过的,并不是一个完美的等电位体。所有的地线问题,都是由于地线的不完美造成的。了解了地线不完美的实质,有助于我们学习和掌握玩地线的技巧。
二、地线为什么会改变声音
既然地线上会有信号电流通过,那么地线的电位浮动就会造成信号的浮动,改变信号的波形,从而改变系统的声音。
地线电位浮动是由于地线阻抗造成的。其中包括电阻部分和感抗部分。电阻部分可以做到很小,例如低于1欧,而感抗部分,随着频率的增加而增大。例如,4平方的单支铜线做地线,50Hz频率时的电阻大约是3毫欧/米,50MHz时的阻抗是400多欧/米,阻抗增加了十几万倍!
这么大的阻抗,会引起不可忽视的地线电位浮动,对声音造成一系列负面影响,例如压缩动态,吃掉细节,缩窄音场,破坏结像等等。
上面抽象的理论分析可以用一个比喻来表示:地线其实就是音响系统的“排污管”。这条“排污管”口径有限,当几股不同浓度的污水同时涌来,难以及时排出的时候,就会产生冲击,影响到信号电流的纯净度。玩地线就是根据不同器材所产生“污水”的特性,重新组织安排“排污管”,使得音响系统上下通畅,每件器材的互相干扰最小化。
三,地线优化的方法
1、地线的选型
很多烧友为了节约成本,拉电源专线时地线面积小于火线、零线的标准,例如火线零线用10方,地线用6方。其实地线面积越大,高频传输特性就越好,声底会更加安静,一点也不会浪费。所以选择地线,不应低于火线零线的标准。
地线主要是传输高频杂波,应优先选用表面积大,传输速度快,高频特性好的线材。最佳选择是方芯单晶银、单晶铜,或者里兹结构的线材,镀银线、多股软铜线也有着不同音色,可以多拉几种,组合使用,大大拓展调声的幅度。
2、地线的铺设
一些高素质的3股复合电源线把火线、地线、零线绞合在一起,外面敷设屏蔽网。由于火线零线之间的电流方向相反,因此地线上的感应电流也为零,有利于降低地线电位。如果自行铺设3股分离的专线,一定要注意地线不要单独和火线零线其中的一根并行在一起。最佳方案是火线零线走一根线管,地线单独走另一根线管,两者分开10厘米以上。
有条件的话,地线也可以设置屏蔽网(或者采用金属线管),屏蔽网在公共地线端接地,另一端悬空。原因同样是避免感应和吸收空间的射频干扰,抬高地线电位。
3、独立地线
公共地线汇集了所在单元、甚至整栋居民楼所有电器的干扰信号,会大大影响音响系统的解析力。因此,有条件的烧友都应该在绿化带找地方打独立地线。由于音响独立地线的特点是过流量很低,频宽很大,其施工要求和防雷接地、供电接地有所不同,例如要避开楼宇的防雷接地点足够的距离、所连接的导线要避免集肤效应等等,建议施工时要在专业人士指导下进行。
如果住在高层住宅,无法打独立地线,有一种非常规的玩法:利用楼宇的结构钢筋当地线(结构钢筋和电源公共地线往往是导通的,但电位波动要小得多),镁声试验过效果也很不错,但涉及防雷和建筑安全方面的因素,并不推荐大家仿效。
4、适合高层住宅的独立“地线”
居住高层住宅,又向往独立地线的发烧友,也可以考虑台湾 “种地”的理念和方法。本地有几位发烧友尝试后,对效果也很满意:利用住宅的阳台、窗台、花槽、贮藏间角落,用玻璃或其他惰性材料做一个防水的容器,容积0.5-2立方米不等。在容器内放满腐殖土,埋入一块接好地线的专用接地板,浇水,保持土壤充分湿润。接地板含有的特殊化合物会和土壤进行离子交换,稳定几天之后,就变成一个比较“理想的”独立接地点。需要注意的是,时间长了,土壤可能会发臭、或者有不知名的小植物生长出来,所以要保持通风和遮光。
5、接地盒
目前市面上已经有了各种价格不菲的接地盒。接地盒的原理和前面介绍的“种地”的理念是一致的,也就是利用盒子里各种矿物质的组合,模拟出地球的电位。接地盒容量有限,吸收杂波饱和后需要接上公共地线释放“清零”,因此接地盒体积越大,效果也越持久。前面介绍的“种地”的方法,也就相当于做一个巨大的“接地盒”,这个“接地盒”也可以接上公共地线,随时“清零”,效果更加明显和持久,而成本就低得多了。
6、多地线玩法
数字音源、前级、后级,每个环节的地线所传输的杂波特性是不同的,混合在一起进入一个接地点不可避免会抬高“水位”,甚至造成彼此串扰。所以对于有条件的烧友,可以考虑多地线玩法:
如果影音室在一楼或低层,可以找一块草坪打两根接地棒(注意避开防雷接地点,具体做法可以网上搜一下,有详细的施工工法,镁声尽量只写原创内容。)接地棒相距5米以上,分别接一根地线到听音室,这就是最简化的双地线玩法。一根地线用于数字,另一根地线用于模拟。也可以把两条接地点用导体连接起来,就成为接地电阻更低的大地线。经过这样处理之后,每件器材都工作在理想的电磁环境中,有利于器材潜力的完全发挥。
另一种折衷了的多地线玩法,是把地线拉到器材附近,连接到一根汇流铜排上。然后从铜排引出多组地线分别连接音源、前级、后级的电源插座或外壳(对于数字音源,或者有干扰,可以在地线和铜排之间接一只高素质的0.1uF的电容,以避免重复接地造成环流)。通过对比每件器材连接和不连接铜排的效果,来优化接地方案。
以上种种,可以看出玩地线虽然花费不大,但也是一件很不容易的事情,需要细心、耐心,还要具备基本的电工知识。地线得到正确设置之后,会带给系统巨大的提升。这时您会发现,一切付出都是值得的!
最后,特别提醒一下,接地的玩法一定要懂电工知识或者在专业人士指导下开展,如果不具备这样的条件,自己想当然去做很容易掉坑走弯路。上述介绍的各种方法,镁声都摸索实践过,并指导很多客户验证有效才公布。但由于每位烧友用电环境不同,镁声不对上述公布的玩法承担安全责任。
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