音响系统的所有设备必须进入同一个公共的接地网络,其作用是建立屏蔽系统。对音响系统的信噪比指标影响最大的是感应干扰,这种干扰可分为电场干扰和电磁场干扰两种。其中,电场干扰是由高压交变电场对音响系统的影响,从而引起其静电分布产生相应的变化造成的,这种交变电场作用在系统的前级,经各级电路的放大后,会产生不容忽略的噪声电平。
使用良导体(如铜、铝等)将设备屏蔽起来,并将其静电引入大地,即可有效地抑制此类干扰。电磁场下扰一般是由交变磁场作用在音频线路上,并形成电磁感应造成的。屏蔽此类干扰,一般可使用高磁导率的材料,如铁氧体、坡莫合金及各种软铁磁材料等。
两种感应干扰噪声的频谱通常为50Hz或60Hz的工频及其各次谐波。高压输电线、高压電虹灯等高压电器设备所辐射出的多为电场,而变压器、调光器等电器设备辐射出的则多为电磁场。由于这两类干扰通常都是同时存在的,所以音响系统的抗干扰屏蔽应使用对电场和电磁场都具有良好屏蔽作用的软铁磁材料等。
专业音响设备一般都是用金属外壳封装起来的,其抗干扰性通常不会有问题。信号传输线则应注意必须使用专门的音频同轴电缆,此类电缆的屏蔽层覆盖率在90%以上,并且是由铁质材料制成的,所以具有良好的抗干扰能力。而射频电缆(此类电缆的屏蔽层为铜质,抗电磁干扰能力较差)或泄漏通信电缆(此类电缆屏蔽层覆盖率较低)等,则不宜用于音响系统的信号传输。整个接地网络由两部分组成,一部分是屏蔽系统,另一部分为公共接地系统。
1.屏藏系统
音响设备的铁质外壳和信号馈线的屏蔽层的作用是将言响系统的所有部件都屏蔽起来。一般的音响系统都是由多台分立设备串接起来的链路系统。如果其屏蔽系统也是依其音响系统设备中信号的走向串接成链状,则称其为链式接地方式。
由于屏蔽系统是由内阻较高的铁质材料制作的,当其上出现较强的交变静电感应时,就会因整个系统的电荷平衡速度较慢而产生电势;此电势影响到音响设备前级,会产生一定的噪声电平,即地阻干扰。此类T扰在链路较长的音响系统上尤为明显。因此,在复杂的音响系统中,应避免使用链式接地方式,而应使用星式接地方式。
星式接地方式,就是将音响系统的屏蔽链路划分成尽量小的段,每一段都通过单独的导线接到一个公共地端上,以避免地阻干扰现象。屏蔽的分段通常是以一台设备为单位,而馈线的屏蔽层则应一端接地,最好是在信号传输线的末端接地。设备的共地接线应尽量短、粗,并宜使用高导电率的铜质或铝质导线,导线的一端可接在设备外壳的接地螺钉上,另一端应在尽量靠近系统前级(如调音台),集中接到一起后,就近与接地装置相连。
另外,星式接地方式还可通过电源线的接地端进行。此时,系统的接地网络将集中于电源插板上。当然,用此方式接地时,所有设备的电源线都必须带有接地端;如遇到有个别设备的电源线没有接地端,也可另用一导线将其与电源插板的地端相连。不能让信号传输回路进入馈线的屏蔽层。这一点在非平衡式的信号传输线上尤其要注意,一定要用三芯同轴电缆,以便其信号端和接地端都走屏蔽层内的导线。
2.接地
接地在音响工程中不仅起到防止触电事故的作用,而且对防止干扰、提高整个系统的信噪比有着不容忽视的作用。为了防止通过地线将某些干扰引入音响系统,高响系统要设置专用的接地线,尽量不要与其他设备共用一根地线,尤其是可控调光设备。
1)真地   真地,也就是接大地。屏蔽系统对电磁场的抗干扰作用与其是杏接大地是没有关系的;而对于电场干扰的屏蔽,则必须接人地,屏蔽才起作用:因而在有强电场干扰,或较为严谨的场合当中,屏蔽系统必须处于真地状态。音响设备解蔽系统的真地,一般可借用电源系统的真地装置,但在严谨的场合当中,必须使用单独的真地装置。
2)一点接地 音响设备的接地原则是确保整个接地系统是“等电位”,接地的各点不应有电位差,因此接地点不应构成回路。在工程上采用“一点接地”的方式来确保上述基本要求。
在系统中信号的参考零电平称为信号地:埋设于地下的地线称为“真大地”;而设备的外壳构成机壳地,有时也称为保护接地。在音响工程中,应将所有的信号地汇集于一点,通常是汇集于调音台,其连接是借助于信号电缆的金属编织屏蔽网层。此时应注意信号地需以调音台为中心呈辐射状连至各个设备,不能有地线回路。外壳地的汇集点通常是19in机架,它汇集各设备的外壳接地端及管线工程中铁管的接地。同样,外壳地也自19in机架一点呈辐射状,不可有回路。最后用粗铜线将调音台的信号地汇集点与机架上的外壳地汇集到为音响系统专门埋设的地线上。
接地网络绝对不能出现有闭环回路的结构。产生闭环回路的原因一般是由于多条信号线的屏蔽层两端接地,或是在屏蔽层与电源地端之间形成的。这些由闭环回路所形成的大线圈,当受到其他电器设备辐射出的交变磁场的作用时,必然会出现工频感应电流,产生严重的噪声干扰。为了保证系统不出现地环路的结构,要求其各设备之间只能有一条接地导线互连。
设备之间的所有的音频电缆屏蔽层都采用一端接地(话筒电缆除外)。接地导线最好使用铜芯线材,每台设备都应有自己的接地线,不能将多台设备的接地端用一根导线串联起来,再引入真地装置。效果器设备的接地,最好是通过效果处理的输入接门进行,也就是说,应尽量靠近信号链路的前级接地。
信号馈线的屏蔽层如果需要一端接地,则其接地的最优方式一般是取信号传输线的末端接地(链式接地系统除外),而对于平衡与非平衡端口之间的接地,则接地端就应选择平衡的一端。
3.方法
固定安装的扩声系统由于采用上述机壳地、信号地各自集于一点,然后再从机架和调音台上将其引至接真地端的方法。因此在设备连接中应该注意卡依连接器上的外壳地不要和屏蔽层的金属编织网层相连,也不要使金属网层碰到卡依插的外壳:否则,这样的接地方式就会造成有“地线回路”影响接地效果。
对于经常移动的系统,有时采用在单件设备上将信号地与外壳地接于一点的方法。此时,用卡依插上的外壳地端与信号地(1脚)相连。在这样的系统中,与真地连接端只能取自调音台一点,否则也将出现“地线环路”。
总而言之,接地的原则是使整个接地系统成为一个等电势体,不允许存在地线环路。在工程中若出现交流声等问题,应首先从接地是否合理着手考虑解决的方法。