音頻系統(tǒng)噪聲源的排除方法

音頻系統(tǒng)噪聲形成的機理較為復雜，針對系統(tǒng)噪聲產生的主要原因和解決辦法尤其重要。
在錄音擴聲或音頻傳輸過程中噪聲是具有一定頻率的紋波電壓通過電源線路竄入音頻設備的供電回路，普遍存在又非常令人頭痛和不易解決。通常組成音頻設備的設備越多或信號傳輸距離越長，系統(tǒng)的噪聲就越大；甚至使得音頻系統(tǒng)無法進行正常的錄音或擴聲工作。

噪聲產生的主要原因

電磁輻射干擾噪聲

環(huán)境的雜散電磁波輻射干擾，如手機、對講機等通信設備的高頻電磁波輻射干擾，電梯、空調、汽車點火、電焊等電脈沖輻射，演播廳燈光控制用可控硅整流控制設備的輻射都會通過傳輸線直接混入傳輸信號中形成噪聲或穿過屏蔽不良的設備外殼干擾機內電路產生干擾噪聲(實踐表明在一些特殊的場合，如大量使用可控硅調光設備的演播廳等，如果沒有采取可靠的屏蔽和接地措施，噪聲將會很嚴重)。

電源干擾噪聲

除電磁輻射外，電源部分引入干擾噪聲也是產生噪聲的主要原因(城市電網由于各種照明設備、動力設備、控制設備共同接入，形成了一個十分嚴重的干擾源(如接在同一電網中的燈光調控設備、空調、電機等設備會在電源線路上產生尖峰脈沖、浪涌電流、不同頻率的紋波電壓)，通過電源線路竄入音頻設備的供電電源，總會有一部分干擾噪聲電壓無法通過音頻設備的電源電路有效的濾除，將必然會在設備內部形成噪聲(尤其是同一電網中的電磁兼容性能達不到要求的大功率設備是干擾音頻設備的主要原因)。

接地回路噪聲

在音頻系統(tǒng)中，必須要求整個系統(tǒng)有良好的接地，接地電阻要4歐姆。否則音頻系統(tǒng)中設備由于各種輻射和電磁感應產生的感應電荷將不能夠流入大地，從而形成噪聲電壓疊加到音頻信號中。
在不同設備的地線之間由于接地電阻的不同而存在地電位差，或在系統(tǒng)的內部接地存在回路時，則會引接地噪聲，2個不同的音頻系統(tǒng)互連時，也有可能產生噪聲，噪聲是由2個系統(tǒng)的地線直接相連造成的。

設備內部的電路噪聲

由于內部電子元件產生的電噪聲在一臺設備單獨工作時，可以達到要求的指標。但是當多臺設備級連時其噪聲就會積累增加。實踐應用中，有些低檔次的設備會因為內部電源濾波不良，使得設備本身的交流聲增大，在系統(tǒng)中有時會形成很嚴重的噪聲。

排除噪聲的辦法

系統(tǒng)的正確連接

在音頻系統(tǒng)中，一般連接的設備很多。不同設備有不同的接口形式，使用的接插件各不相同。有平衡和不平衡的輸入輸出形式，為有效地屏蔽外界的電磁輻射干擾，必須統(tǒng)一使用屏蔽電纜并采用正確的方法連接。

眾所周知，當音頻信號傳輸采用平衡式傳輸方式時，則外部干擾源對電纜內的2根信號線的每根線產生的共模干擾電平對地環(huán)路幾乎相等。在設備內部放大器的輸入端，2根信號線上的共模電壓將換成差模電壓而相互抵消，形成不了干擾電壓。所以應盡可能使用平衡式的連接方式。

在與不平衡的輸出設備連接時，可直接用單芯屏蔽電纜，將平衡設備的端口和不平衡設備的端口連接。而不采用平衡--不平衡變換器。屏蔽層感應的噪聲混入到音頻信號中，從而增加噪聲。這將是引入噪聲的一個主要途徑。建議采取的方法是，無論采用平衡或不平衡的傳輸，都采用雙芯屏蔽電纜，并且屏蔽層只在平衡輸出或輸入的一端接地,如圖1。當兩端都是不平衡的連接時，如果傳輸距離較遠，最好使用平衡--不平衡轉換器或音頻隔離變壓器轉換為平衡式傳輸，如圖2所示。現在的音頻設備的連接普遍采用電壓跨接方式連接。即所有音頻設備的線路輸出都是低阻輸出，而作為負載的線路輸入端則都采用高阻抗輸入，除了功放和音箱的連接外，一般不需要專門考慮阻抗匹配。

圖1平衡端與不平衡端連接

圖2不平衡轉換為平衡傳輸良好的接地處理

為使帶屏蔽層的電纜能夠屏蔽外界的雜散電磁干擾。屏蔽層必須要有正確的連接和良好的接地。實踐中，所有的設備懸浮，是在沒有專門的地線條件下最常采用的一種措施。

但這是一種極不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，往往會產生不穩(wěn)定的隨機噪聲，所以整個系統(tǒng)要良好接地。首先應設有專門的地線，且接地電阻小于4歐姆。不能采用電源的零線作為音頻系統(tǒng)設備的地線。在室外場所，可以考慮埋設臨時性地線，最簡單的辦法是用一根一米長左右的鋼管或鋁合金管插入地下，并做侵鹽處理，效果很好。

一般的系統(tǒng)都是有多臺設備通過電纜連接起來的鏈路系統(tǒng)。很容易由其屏蔽系統(tǒng)組成鏈式接地方式。當某臺設備上產生電磁輻射或靜電感應噪聲時，會由于傳輸線的屏蔽層和鐵質設備外殼組成的接地系統(tǒng)使得整個系統(tǒng)產生感應電壓。進而使系統(tǒng)產生一定的噪聲電平，此類干擾在鏈路較長的音頻系統(tǒng)上尤為明顯。所以系統(tǒng)要盡量避免使用鏈式接地方式，而應使用星型接地方式。即每一臺設備通過專門的地線接到統(tǒng)一接地點上，這就要求連接所有設備的音頻電纜的屏蔽層要一端接地。接屏蔽層處各設備的地線通過專門的導線一個接地點連接，如圖3所。

圖3設備星型接地方法

如果信號傳輸線兩端的屏蔽層都接地，必然形成接地回路。當該回路受到其它設備的電磁輻射干擾時，在電纜的屏蔽層必然會出現感應電流，以致產生嚴重的干擾噪聲，形成地回路噪聲干擾，如圖4所示。

圖4地回路形成示意圖

為保證系統(tǒng)不出現地環(huán)路結構，要求各設備間只能有一條接地導線互連，在要求不嚴謹的場合。可以讓不平衡設備懸浮，通過音頻信號線共用下一級設備的地線。也就是采用鏈形接地，但這種鏈形接地的級數不能太多，一般不超過2級。否則將使噪聲嚴重增加。

機殼間的相連問題也應引起重視，比如許多設備安裝在同一機架上，如果每個設備單獨連接了地線，2臺設備因為安裝在同一機架上而使得機殼相連，當然形成了接地回路。

系統(tǒng)的隔離

在一些大型的音頻系統(tǒng)中，往往由以多臺調音臺為中心的子系統(tǒng)組成，或要和視頻設備系統(tǒng)互連。有時還要向遠端的聲視頻系統(tǒng)傳輸信號，廣播電臺甚至常用電話線路傳輸音頻廣播直播信號。這些遠距離的連接，由于不同的子系統(tǒng)都有各自獨立的接地系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)一旦地線相連，必然形成接地噪聲，如圖5所示；另一方面，由于傳輸的距離較長，傳輸線屏蔽層的接地電阻會增大，甚至用了非屏蔽傳輸線等等，就容易引入大量的外界電磁場輻射干擾噪聲。在實際應用中，如果每個系統(tǒng)單獨工作，噪聲可通過合理的連線和接地控制在允許的電平內，但當多個子系統(tǒng)互連后，即使用了單端屏蔽接地或長線分段接地處理，也沒有辦法解決長距離傳輸造成的輻射干擾噪聲。尤其用龐大的電話網絡傳輸時，這時最好的措施就是采用隔離的辦法。在多個系統(tǒng)間加裝音頻隔離變壓器使之互相隔離。多個子系統(tǒng)的地線不得相連，用光隔離的辦法徹底隔離不同的子系統(tǒng)，如圖6所示，效果較好。

圖5系統(tǒng)間的隔離處理

圖6有2臺MD錄音機組成的光隔離方法電源凈化

為了隔離公共電網形成的干擾噪聲，最好或一般采用隔離凈化電源或隔離變壓器，隔離變壓器或凈化電源的接地端一定要保證有可靠、良好的接地。否則隔離的效果不好。要和一些干擾較強的大功率電器隔離，單獨供電，或在音頻設備的電源輸入端加裝濾波器將干擾噪聲濾除。

有時也可以通過改變單相供電的音頻設備的火線和零線輸入的位置，找到噪聲最小的一種連接插法。這樣也可以使一些噪聲干擾降低，還要注意音頻傳輸線不得和電源線平行布線，要將音頻線和電源線交叉布線，也可可降低交流噪聲干擾。

結語

本文主要就音頻和擴聲設備實際應用的外部干擾噪聲問題作了部分探討。當然有些噪聲是由設備內部的電路產生的熱噪聲。有些是輸入信號源中直接含有的或傳聲器拾取的現場環(huán)境噪聲等。