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如果你看一下现代、设计精良的音频设备的快速傅里叶变换(FFT)图,你通常会在测试频率上看到一个高0dBV电平峰值,以及一些在非常低电平的谐波(图1)。到目前为止,一切都很好。
但看看图表的左侧,在主频率处和正上方的区域。主频率的峰值和整流过程引起的谐波高于失真。嗡嗡声和嗡嗡声组件淹没了谐波失真,让你有一个问题,为什么要费心使用谐波?即使是开关模式电源(SMPS)在音频波段中也可以有不可忽略的主电源相关直流。其中一些不需要的信号来自辐射场,但大多数来自非最佳接地。让我们稍微探索一下。
理解接地问题的关键是摆脱电路节点有“电压”的想法。提示:电压表总是有两个探头[1]。不,为了安全起见,第二个探头不是用来接地仪表的——第二个探头提供了第一个探头测量电压的参考。
通常,我们测量地面的电压——但我们如何测量地面上的嗡嗡声和噪音?出路是意识到没有“a”的理由。地面是一个网,由几个节点和互连的布线和PCB痕迹以及通常的底盘部分组成。所有这些连接都表现出电阻、电感和寄生电容。两点之间的接线会导致电流通过布线(否则就不需要电线),因此电线网上的不同点携带不同的电压,接地布线也不例外。
嗯。如果接地网中的所有点都可以有不同的电压,那么真正的接地是什么?答案:以上都不是。或者更好的是:地面就是你所说的。这是一个参考资料。
图1:显示基本、谐波和主嗡嗡声信号的代表性测量。
接地
让我们从头开始。功率放大器(假设RCA/Phono)的输入是信号线和接地线。假设信号源是完美的,如果我们根据其RCA接地线A测量该信号,我们测量出完美的信号。我们希望这个信号按原封不时进入放大器输入,并在电压或电流中放大,但不会以任何其他方式改变。
但到达放大器输入的信号是什么?看图2。放大器输入信号是网格和阴极之间的信号,Vgk。如果所有接地点A到E的电压相同,那正是输入信号——摩擦就在那里!例如,假设加热器返回电流在D点和E点之间流动,由一些电线和/或底盘的一部分连接——由于它们之间的阻抗/电阻,这些点之间可能会造成嗡嗡声电压。因此,例如,如果A点连接到B点,C点和D点在E点连接(常见情况),并且B点和E点之间有一些电线和/或底盘部分,您几乎可以保证电网和阴极之间的嗡嗡声电压和嗡嗡声会从扬声器中出来。(我正在掩盖保护地球(PE)连接的问题,这可能会使整个事情复杂化)。

图2:显示所需接地点的简化输出阶段。
一个解决方案
虽然通常不可能得到一个完美的解决方案,但你可以做很多事情来缓解问题。确保敏感的输入接地都是直接连接的,而不是与其他(大)电流共享布线或底盘部分。在图2中,将引脚A、B、C和D直接连接到某个点,因此您可以确定它们的接地都是相同的。然后,如果该共同点和其他地方的点E之间存在一些阻力,其影响只是加热器电压有一些干扰,但不太可能听到。
Merlin Blencowe又名The Valve Wizard[2]写了一篇关于这个主题的非常好的论文。专注于电子管电路,但同样适用于固态和混合体——这是重要的概念!例如,见图3,摘自他的《为吉他和贝斯设计阀门前置放大器》一书(暂时忽略输入接地帽和嗡嗡声回路块)。
来自扬声器负载和电源的高电流接地返回到同一接地点A。我们宣布这是地面。来自源和C、B、E和D阶段的低电流/信号地面也返回到同一点。因此,A点是系统中所有信号的共同点,如果您想进行清洁测量,测量预级或最终输出的输出,或放大器中的电源点,请将仪表接地探头悬挂在A点。
图3:适用于来自[2]的双通道预/功率放大器的多星接地方案。
精明的读者可能会评论说,C块和E块的供应回流电流流经B块和E块的回流线,因此可能会在这些电线上设置扰动电压,这些电压与块C和E块的信号串联出现。他们会完全正确。
如果您想遵循这一点,每个块C、B、D、E都将有单独的地面返回点A。但音频设计总是一个妥协的问题:从前阶段返回的地面承载的电流相对较小,运行单独的地面会增加施工复杂性。如果处理电源级和电源的大电流布线使干扰低于可听水平,您的任务就成功了。
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