音频系统噪声源分析及排除方法(05-100)

引言

在录音扩声或音频传输过程中噪声是具有一定频率的纹波电压通过电源线路窜入音频设备的供电回路，普遍存在又非常令人头痛和不易解决。通常组成音频设备的设备越多或信号传输距离越长，系统的噪声就越大；甚至使得音频系统无法进行正常的录音或扩声工作。音频系统噪声形成的机理较为复杂，针对系统噪声产生的主要原因和解决办法尤其重要。

噪声产生的主要原因

电磁辐射干扰噪声 

环境的杂散电磁波辐射干扰，如手机、对讲机等通信设备的高频电磁波辐射干扰，电梯、空调、汽车点火、电焊等电脉冲辐射，演播厅灯光控制用可控硅整流控制设备的辐射都会通过传输线直接混入传输信号中形成噪声或穿过屏蔽不良的设备外壳干扰机内电路产生干扰噪声(实践表明在一些特殊的场合，如大量使用可控硅调光设备的演播厅等， 如果没有采取可靠的屏蔽和接地措施，噪声将会很严重)。

电源干扰噪声

除电磁辐射外，电源部分引入干扰噪声也是产生噪声的主要原因(城市电网由于各种照明设备、动力设备、控制设备共同接入，形成了一个十分严重的干扰源( 如接在同一电网中的灯光调控设备、空调、电机等设备会在电源线路上产生尖峰脉冲、浪涌电流、不同频率的纹波电压)，通过电源线路窜入音频设备的供电电源，总会有一部分干扰噪声电压无法通过音频设备的电源电路有效的滤除，将必然会在设备内部形成噪声( 尤其是同一电网中的电磁兼容性能达不到要求的大功率设备是干扰音频设备的主要原因)。

接地回路噪声

在音频系统中，必须要求整个系统有良好的接地，接地电阻要4欧姆。否则音频系统中设备由于各种辐射和电磁感应产生的感应电荷将不能够流入大地，从而形成噪声电压叠加到音频信号中。
在不同设备的地线之间由于接地电阻的不同而存在地电位差，或在系统的内部接地存在回路时，则会引接地噪声，2个不同的音频系统互连时，也有可能产生噪声，噪声是由 2个系统的地线直接相连造成的。

设备内部的电路噪声

由于内部电子元件产生的电噪声在一台设备单独工作时，可以达到要求的指标。但是当多台设备级连时其噪声就会积累增加。实践应用中，有些低档次的设备会因为内部电源滤波不良，使得设备本身的交流声增大，在系统中有时会形成很严重的噪声。

排除噪声的办法

系统的正确连接

在音频系统中，一般连接的设备很多。不同设备有不同的接口形式，使用的接插件各不相同。有平衡和不平衡的输入输出形式，为有效地屏蔽外界的电磁辐射干扰，必须统一使用屏蔽电缆并采用正确的方法连接。

众所周知，当音频信号传输采用平衡式传输方式时，则外部干扰源对电缆内的2 根信号线的每根线产生的共模干扰电平对地环路几乎相等。在设备内部放大器的输入端，2根信号线上的共模电压将换成差模电压而相互抵消，形成不了干扰电压。所以应尽可能使用平衡式的连接方式。

  在与不平衡的输出设备连接时，可直接用单芯屏蔽电缆，将平衡设备的端口和不平衡设备的端口连接。而不采用平衡--不平衡变换器。屏蔽层感应的噪声混入到音频信号中，从而增加噪声。这将是引入噪声的一个主要途径。建议采取的方法是， 无论采用平衡或不平衡的传输，都采用双芯屏蔽电缆，并且屏蔽层只在平衡输出或输入的一端接地,   如图1。  当两端都是不平衡的连接时，如果传输距离较远，最好使用平衡--不平衡转换器或音频隔离变压器转换为平衡式传输，如图2所示。现在的音频设备的连接普遍采用电压跨接方式连接。即所有音频设备的线路输出都是低阻输出，而作为负载的线路输入端则都采用高阻抗输入，除了功放和音箱的连接外，一般不需要专门考虑阻抗匹配。

图1  平衡端与不平衡端连接

图2  不平衡转换为平衡传输