Систему собрали, всё играет, но в паузах между треками из твитеров тихо шипит, а на заведённом двигателе к шипению добавляется подвывание, которое растёт с оборотами. Установщик меняет RCA на «экранированные подороже», потом ставит фильтр по питанию. Не помогает. Почти всегда в такой истории дело в массе, и лечится это без покупок.
Откуда берётся фон в динамиках?
Схема встречается сплошь и рядом. Магнитола взяла массу со штатного жгута за панелью. Процессор прикручен к болту в районе заднего сиденья. Усилитель сидит на своём болте в багажнике. Между ними RCA-кабели, экраны которых соединяют массы всех трёх устройств. Получается замкнутый контур: массы через кузов и параллельно через экраны RCA.
Кузов проводит хорошо, но не идеально. Через него текут токи всего автомобиля: генератор, вентилятор, фары, насос, и, конечно, сам усилитель. Если между болтом в багажнике и точкой за панелью всего 1 мОм, а по кузову идёт 50 А, между ними появляется 50 мВ. Этот потенциал частично ложится на сигнальный вход, и усилитель честно его усиливает.
Сравним с сигналом. На RCA у процессора максимум около 2 В. Помеха 50 мВ даёт отношение сигнал/помеха 20 × lg(2 / 0,05) ≈ 32 дБ. Для сравнения, у приличного процессора собственный уровень шума на 90–100 дБ ниже максимума. Разница колоссальная, и шум петли массы слышен сразу, особенно в тишине и на твитерах.
Как проверить, что проблема в массе?
- Заведи машину, включи фары и вентилятор печки. Мультиметром в режиме милливольт измерь напряжение между корпусом (минусом) процессора и минусом усилителя. Потом между магнитолой и процессором.
- Всё, что больше единиц милливольт, подозрительно. Десятки милливольт уже почти гарантированно слышны.
- Выдерни RCA из усилителя. Фон пропал, значит, помеха идёт по сигнальной линии, а не рождается в самом усилителе.
- Проверь, меняется ли тон вместе с оборотами. Если да, это гармоники генератора (см. помехи от генератора), которые приходят в систему через ту же массу.
Как собрать массу правильно
Звезда вместо гирлянды
Идея простая: все компоненты аудиосистемы берут массу в одной точке. Физически это обычно массовый дистрибьютор рядом с усилителями, соединённый толстым проводом с минусом АКБ или с хорошей точкой на кузове. От него лучами идут массы усилителей и процессора. Тогда токи усилителей не текут через массы сигнальных устройств, и разница потенциалов между ними минимальна.
Процессор рядом с усилителями
Чем короче RCA и чем ближе массы, тем меньше площадь петли и разница потенциалов. Процессор под сиденьем, а усилители в багажнике это уже два разных «мира» по массе.
Точка крепления
- Металл зачищен от краски и грунта до блеска, потом закрыт от коррозии.
- Не на ремне безопасности, не на петле, не на тонкой панели. Нужен силовой элемент кузова.
- Сечение массы не меньше, чем у плюса. Масса несёт тот же ток.
- Проверь сопротивление от точки до минуса АКБ: оно должно быть сопоставимо с сопротивлением куска провода того же сечения.
А если петлю не разорвать?
Бывает, что магнитола штатная и её массу не перенести. Тогда варианты:
- Дифференциальные (балансные) входы. Многие процессоры имеют высокоуровневые входы с дифференциальным приёмом: они вычитают общую помеху и усиливают только разницу между проводами. Про это в статье о подключении по высокому уровню.
- Переключатель или перемычка GND на процессоре или усилителе. Некоторые модели позволяют развязать массу сигнального входа от массы питания через резистор. Это прямо указано в инструкции, самодеятельность тут не нужна.
- Изолятор петли массы (трансформаторный). Помогает, но на низких частотах и больших уровнях может добавить свои искажения и завал АЧХ. Это костыль на крайний случай.
Что уточняют, пока ищут источник фона
Вой, который растёт с оборотами, почти всегда идёт от генератора и попадает в звук через петлю массы. Генератор даёт пульсации с частотой, кратной оборотам, они текут по кузову и создают разницу потенциалов между точками массы магнитолы, процессора и усилителя. Сначала проверь милливольты между массами устройств на заведённом двигателе, а уже потом думай о фильтрах по питанию.
Массу звукового процессора лучше подключать в ту же точку, что и массы усилителей: на общий дистрибьютор, по схеме «звезда». Тогда разница потенциалов между процессором и усилителями минимальна, и RCA не замыкают петлю через кузов. Если процессор стоит далеко, протяни отдельный провод массы к той же точке, а не на ближайший болт.
Нет, если фон вызван петлёй массы, дорогие экранированные RCA его не уберут. Помеха здесь рождается из разницы потенциалов между точками массы, а экран RCA как раз соединяет эти точки и сам замыкает петлю. Экранирование помогает от наводок со стороны, например от силовых проводов рядом. Сначала собери массу звездой, и чаще всего фон уйдёт на тех же кабелях.
Точку массы проще всего проверить по падению напряжения под нагрузкой: обычный мультиметр миллиомы не покажет, а милливольты покажет. Заведи машину, включи фары и вентилятор, дай системе играть громко и измерь напряжение между точкой массы и минусом АКБ. Прикидка: при токе 50 А каждый лишний миллиом даёт 50 мВ, поэтому десятки милливольт значат плохой контакт. Зачисти металл и перетяни крепёж.
Где чаще всего ошибаются с массой
- Масса усилителя на штатный болт с краской под шайбой.
- Каждый усилитель на свой болт в разных углах багажника.
- Минус процессора взят со штатного жгута, а плюс с дистрибьютора в багажнике.
- Масса тоньше плюса, «потому что минус же через кузов».
На соревнованиях шум системы в тишине слышен сразу: судья садится, включает паузу или тихий трек и слушает. Фон и шипение прямо снижают оценку, и никакая сцена это не компенсирует. Как готовить машину к прослушиванию, описано в шаге «Оценка звучания и соревнования».
Измерил милливольты между массами и не знаешь, что с ними делать? Нарисуй схему подключения и скинь в чат EBAEVSQ, найдём петлю вместе.
Источники
- Rane Note 110, «Sound System Interconnection», Rane Corporation
- B. Whitlock, «Understanding, Finding and Eliminating Ground Loops», Jensen Transformers (семинар AES/Syn-Aud-Con)
- H. W. Ott, «Electromagnetic Compatibility Engineering», Wiley, 2009
См. также: Экранирование, Помехи от генератора, Шумы.