Майже всі проблеми з шумом в аудіосистемах так чи інакше пов’язані із земляними петлями, заземленням або його відсутністю. Щоб ефективно позбутися цих перешкод, важливо зрозуміти, як саме вони виникають.
Кожен компонент звукової системи має власну внутрішню «землю» — її зазвичай називають сигнальною землею. Коли ми з’єднуємо пристрої між собою кабелем, їхні сигнальні землі можуть з’єднуватися в одній точці через провідники кабелю. Проблема виникає тоді, коли ці самі землі з’єднані ще й в іншому місці: наприклад, через третій провід у мережевому кабелі, через металеві шасі або навіть через стійку, де стоїть обладнання.
У такій ситуації утворюється замкнене коло — петля, якою може текти струм: від землі одного пристрою до іншого і назад. І справа не просто в тому, що цей струм існує. Гул з’являється тоді, коли він проходить через аудіосигнальну землю пристрою.
Важливий нюанс: навіть без земляної петлі в будь-якому кабелі все одно тече певний невеликий шумовий струм. Позбутися його повністю неможливо. Але це не проблема, якщо система побудована правильно — тобто використовує якісні симетричні з’єднання, які добре пригнічують як струми земляних петель, так і інші завади. Власне, симетричні інтерконекти й створювалися саме для того, щоб бути нечутливими до таких шумів.
Проблема починається тоді, коли шумовий струм впливає на сам сигнал. На жаль, багато виробників професійного аудіо обладнання реалізують внутрішнє заземлення не зовсім вдало. У результаті навіть симетрична апаратура може виявитися вразливою до шумів, що приходять по кабелях. Саме через це симетричні з’єднання іноді отримують несправедливо погану репутацію.
Є й друга причина. Деякі користувачі вважають, що якщо під’єднати несиметричне обладнання до нібито «кращого» симетричного, це автоматично покращить ситуацію. Але ні — так не працює. Симетричні та несиметричні з’єднання несумісні за своєю природою.
У повністю несиметричних системах, наприклад домашніх аудіокомплектах, теж можуть виникати ті самі шумові струми. Але через короткі кабелі й компактну конструкцію вони зазвичай не доходять до рівня, який помітно псує звук. Зовсім інша справа — змішування симетричного й несиметричного обладнання. Тут проблеми майже гарантовані, бо ці два типи підключення справді не сумісні напряму.
Ще одна важлива річ: напруга, яка штовхає ці шумові струми через схему, виникає між незалежними «землями» різних пристроїв. Опір такого кола дуже малий. Тому навіть невелика напруга може спричинити досить значний струм — дякуючи закону Ома. І саме тому проблеми іноді виглядають загадково: щоб виміряти опір сталевого шасі або монтажної стійки, потрібен дуже точний прилад. Йдеться про тисячні частки ома. Тож просте вимірювання не завжди допоможе швидко знайти причину — про це варто пам’ятати.
Найкращий спосіб підключення аудіоапаратури: чому симетричні лінії працюють краще
Якщо говорити просто, правильний спосіб підключення професійного аудіообладнання вже давно описаний у стандарті AES48. Його суть така: потрібно використовувати симетричні лінії та з’єднувати екран кабелю з металевим корпусом обладнання в точці входу кабелю — причому з обох кінців.
Симетрична лінія складається з трьох провідників: два передають сигнал, а третій виконує роль екрана. Саме він захищає аудіосигнал від зовнішніх завад. У парі з крученою парою це дає дуже надійний результат: менше фону, менше наводок, менше проблем із шумом. Інакше кажучи, якщо система зібрана правильно, вона має працювати без того дратівливого гула, який часто з’являється в аудіотехніці.
Суть рекомендації зводиться до одного: симетричні з’єднання — це базовий стандарт, а не опція. Саме для цього їх і створили. Крім того, екран кабелю слід під’єднувати до корпусу там, де кабель входить у пристрій, і робити це на обох кінцях лінії.
У випадку стандартного кабелю XLR екран зазвичай підключений до контакту 1. Це означає, що в обладнанні з такими роз’ємами контакт 1 має бути з’єднаний із корпусом (шасі), а не з аудіосигнальною «землею», як це часто робили раніше.
Саме тут і криється одна з найбільш важливих змін у підході до професійного аудіо. Відмова від з’єднання екрана з сигнальною землею може здаватися незвичною, але з точки зору правильної інженерної практики це саме той варіант, який і слід застосовувати. Частина сучасного обладнання вже працює за цим принципом, і з 1993 року таких пристроїв стає дедалі більше.
Чому ж не все обладнання зроблено так від самого початку? Причина проста: старі стандарти вкорінюються дуже повільно. До того ж на ринку й досі є величезна кількість техніки, випущеної ще до того, як правильне заземлення стало нормою.
Ще складніша ситуація з несиметричним обладнанням. Воно дуже поширене, дешеве й легко доступне. Це знайомі всім роз’єми RCA та ¼” TS на побутовій апаратурі, ефект-петлі та точки insert на мікшерних пультах, різні пристрої обробки сигналу, напівпрофесійні цифрові й аналогові магнітофони, комп’ютерні аудіокарти, міксери та інша техніка.
Далі зазвичай починається найцікавіше: як правильно поєднувати несиметричні пристрої з симетричними, щоб не отримати гул, шум і нестабільну роботу. Якщо підключити їх «як попало», проблеми майже гарантовані — і тоді доводиться шукати додаткові рішення, щоб усе запрацювало нормально.
Наступний найкращий спосіб: як підключати правильно, якщо не хочеться проблем
Найшвидший, найтихіший і найнадійніший спосіб з’єднати симетричне та несиметричне обладнання — це розв’язати всі несиметричні з’єднання через трансформатор. Див. рисунок в заголовку.
Багато виробників пропонують для цього спеціальні пристрої. Сенс таких адаптерів простий: вони дають змогу використовувати стандартні кабелі без переробки. Із трансформаторними ізоляторами зазвичай не потрібно нічого перепаювати чи змінювати в кабельних збірках. Практично будь-які два аудіопристрої можна з’єднати так, щоб уникнути небажаного гулу й шуму.
Ще один спосіб отримати потрібну розв’язку — використати direct box або DI-box. Спершу так називали пристрій, який перетворював високий опір і високий рівень сигналу електрогітари на низькоомний, слабший сигнал, придатний для входу мікшерного пульта. Це дозволяло музиканту підключатися до консолі «напряму». Сьогодні цей термін уживають значно ширше — ним часто називають будь-який пристрій, що перетворює несиметричну лінію на симетричну.
Останній найкращий спосіб: якщо без спеціальних кабелів не обійтися
Якщо трансформаторна розв’язка недоступна, доводиться вдаватися до спеціальних кабельних збірок — це вже запасний варіант.
Головне тут — не дати струмам, що течуть по екрану, потрапити в пристрій, де схема заземлення створює земляні петлі та гул в аудіотракті. На жаль, це стосується більшості аудіообладнання.
Теоретично найкраще з’єднувати екран з обох кінців. Але це працює лише тоді, коли внутрішнє заземлення пристроїв зроблено правильно. А оскільки в реальному житті так буває не завжди, під’єднання екрана з обох боків часто лише створює шумні й проблемні інтерконекти.
Один із поширених способів розв’язати цю проблему — від’єднати екран з одного кінця, хоча готові кабелі з такою схемою в магазинах зазвичай не продаються. Найкраще від’єднувати приймальний кінець. Якщо розірвати екран з одного боку, шумовий струм перестає текти, а разом із ним зникає і гул — щоправда, головним чином на низьких частотах.
Такий варіант має ще одну перевагу: якщо екран підключений лише з боку джерела сигналу, він менше ризикує працювати як антена для високочастотних завад. Щоб зменшити ризик радіочастотних перешкод, інколи додають невеликий конденсатор — зазвичай 0,1 або 0,01 мкФ керамічний — між піднятим кінцем екрана та корпусом. Це називають гібридним підключенням екрана: з боку передавача екран з’єднаний із корпусом напряму, а з боку приймача — через ємність. Приклад такого підходу — Neutrik EMC-XLR.
Те, що багато сучасних монтажників і досі успішно користуються схемою «екран лише з одного кінця», показує: для проблем із радіочастотними наводками існують і інші робочі рішення. Хоча з поширенням цифрової техніки та бездротових систем імовірність таких проблем зростає.
Якщо ви точно з’ясували, що джерело гула — конкретний пристрій, то дуже ймовірно, що, попри правильну документацію, він усе ж внутрішньо заземлений неправильно. Саме тут стають у пригоді спеціальні тестові кабельні збірки. Вони дозволяють підключати екран до корпусу в точці входу, до контакту 1 або, навпаки, від’єднувати один кінець екрана.
Складніше, якщо в проблемному пристрої багато входів і виходів. У такому разі варто поекспериментувати з різними конфігураціями для кожного з’єднання, щоб з’ясувати, чи не потрібні спеціальні кабелі одразу в кількох точках.
На рисунку нижче наведено рекомендовані схеми кабелів для різних варіантів підключення. Спершу потрібно знайти потрібну конфігурацію виходу — вона вказана зліва, а потім підібрати відповідну конфігурацію входу — вона розташована зверху. Після цього дивіться на наступні схеми, де подано рекомендовану схему з’єднання.
