哼聲,確實是一件相當惱人的問題。它不僅在自己裝的機器裡可能產生,即使是極名貴的原廠機器,假如是在機外接地處理不當時,依然可能產生極為可厭的交流聲。在上一期裡,我們談過了機內接地處理的問題,在這一期裡我們要談談機外的接地處理。不過請您注意,在某些時候,機內與機外的接地工作,實際上有必要相提並論,而且所謂「接地」,其實就是「佈線」的問題。
由音色鑑別哼聲：
所有的哼聲,毫無疑問的,都是來自市交流電,假如我們的音響器材不用交流電而用電池並且在周圍沒有交流配線(例如沒有交流供電的小島或高山)的地方使用,無論如何,都不會有哼聲產生。
但是哼聲雖然是來自交流電,卻由於它串入途徑的不同,而產生不同音色的哼聲來,一個老經驗的技術人員,應當很容易由此不同的音色而找出哼聲的根源。
60Hz純音交流聲：
這是一種很原始的交流哼聲,聲音極為低沉而單調,如果您想聽聽它的「音色」,可找一個大約有六伏輸出的變壓器,初級接市電,次級直接接到喇叭上,最好是已裝箱的揚聲系統,此時立刻可以聽到一陣低而有力的哼聲,請多聽一下子,不要怕把喇叭燒壞,因為此時的電力消耗約僅5瓦左右(8歐姆),多聽一下的用意,是鑑別並加深對此類純音交流聲音色的印象。
聽了這個純音的交流聲,你可能立即發現,過去我聽過的交流聲並沒有這樣低、這樣沉,由此可知,這類交流聲實際上並不常發生。假如發生了,大多是由於電磁性的感應而來。最容易產生電磁性感應的地方,例如錄音座上的放音頭、FM接收機中之鑑頻器、MPX電路等有線圈的地方。為了更進一步了解電磁性感應交流聲發生的原因和情況,可拿起電焊槍,在擴大機四周或內部、錄音座上之放音頭或唱盤的唱頭附近移動,然後仔細地傾聽喇叭的哼聲。
經過這個實驗,你會發現除了線圈外,其他高增益部分(如RIAA放大器),亦可能受電磁感應,惟其嚴重性較輕罷了。但是請特別注意,當電焊槍靠近RIAA放大器時,它所感應的交流聲,並不全是電磁性感應,因為它音色不太一樣。
60Hz諧波交流聲：
電磁性感應交流聲是很低沉的,但是發生的機會並不多。倒是一種比60Hz純音交流聲稍稍「響亮」一點的交流聲比較常見。要聽到此類交流聲的音色,可先將擴大機的音量旋鈕旋到最小,然後將一枚拉直了的迴紋針,用手捏住並插入AUX或TUNER插孔內,然後慢慢旋開音量控制器(注意:當手接觸和離開音量旋鈕時,哼聲差別極大,不要因此毀了喇叭)哼聲就會逐漸出現。這種哼聲是來自人體的感應,但非電磁性感應,而是靜電性感應。
靜電性感應的哼聲頻率雖然仍然為60Hz,但是往往由於感應阻抗的高度不匹配,使它產生許多諧波出來,因此音色會「亮」一些,而且由於感應情況的不同,「亮」度也往往有異。
120Hz鋸齒波哼聲：
除了以上兩種哼聲外,另外一種較常見的哼聲是120Hz的鋸齒波哼聲,此類哼聲不僅在頻率上較感應哼聲高一個八度,在音色上更是明亮。假如您不是一位技術人員,又沒有興趣自己裝時,這種哼聲聽到的機會較少。反之如果您喜歡自己裝時,聽到這種哼聲的機會可能就很多。
120Hz鋸齒波哼聲發生的原因,純由電源濾波不良所形成。所謂濾波良好,可做如下之解釋：
(1)當直流消耗只有100mA時,100uF濾波電容已相當足夠,可是當直流消耗增至1A時,電容量也同時要增加至1.000uF。
(2)增益越高之濾波情形要越好才行。
(3)電源電壓/輸出電壓比越小時,需要越良好的濾波。
(4)不管在任何情況之下,單靠RC或LC濾波,是很難將漣波完全去除的。在此情況之下,最高段的措施,乃是設法使正負電源或兩級間所串入的漣波電壓互相對消。
由於120Hz鋸齒波哼聲,往往是擴大機發生危險的徵兆,所以認真地聽一聽它的音色很有必要。其方法例如在功率擴大機的電源正端上並聯一枚約20歐姆的大瓦數電阻到地(或負電源)或用三角波產生器做為擴大機輸入等。總之明辨120Hz鋸齒波哼聲,可訓練自己對擴大機系統安全性的敏感度。
哼聲的防止與去除：
明辨各類哼聲的音色之後,即很容易找出哼聲的根源,例如當您聽到的是一陣很低沉的哼聲時,可判定它來自電磁感應,可設法移動電源變壓器、馬達等容易產生磁洩的組件;又如聽到的是60Hz的哼聲,但音色較明亮,即可判定其來自靜電隔離不良,可設法加強隔離,再如聽到120Hz很明亮的哼聲時,應當從電源的佈線程序及機內接地方式上去防止。
不過這些方法,可能說來簡單,做來困難,因為60Hz純音,60Hz含諧波,或120Hz鋸齒波的音色對一個有豐富經驗的人來說,當然很容易辨別(尤其可藉示波器之助以加深印象),可是對一個只在書上看到"Hum"或偶然聽過幾次哼聲的人來說,所有的不同的哼聲,都如同中國人看外國人一樣,每個外國人都長的差不多。
高頻調變哼聲：
依據常理判斷,哼聲大都出自低頻部份,但那並不是絕對的,因為在處理調諧器的時候,常會發現與電台信號有無同時出現的哼聲,此類哼聲稱為高頻調變哼聲。高頻調變哼聲在電視聲頻上最常出現,且出現的強度隨攝像機之不同而有不同,其產生之主要原因為垂直同步信號串入聲音中頻內被檢波出來。
高頻調變哼聲,通常由電源串入含有調變作用的高頻(含中頻)電路而產生,所以要防止此類哼聲,應該從何處可能造成調變的研判入手。
調幅台的干擾：
在許多時候,你可能發現在某種情況時,強力的調幅廣播在Hi-Fi系統裡揮之不去,討厭極了。分析其原因,最基本的一個問題就是：在聲頻擴大系統裡有明顯的非線性存在。而所謂非線性乃是指聲頻系統對正負半週的增益不同而言。即有非線性存在,當然就表示了這部擴大機「失真」很嚴重。但是有許多失真及低的擴大機(或錄音機),對聲頻的處理非常線性,可是對於高頻(射頻)卻有相當嚴重的非線性存在,這種非線性可能是在某一個特定的輸入阻抗下才產生的。既有非線性,高頻便易產生積分而成為聲頻,所以電台的干擾聲進來了。
防止調幅電台的干擾,最基本的方法,當然要從電路上設法改進,但是事實往往不允許我們這樣做(例如當您是一位音響店老闆時,事實不允許你把原廠機器一部一部拿來修改),這時,我們可以尋求一種比較簡單的抑制方法,例如：
1.嘗試不同的AC線接線方法。
2.嘗試不同的機外接地處理(下將有述)。
3.簡單地改進機內接地處理:一般的方法是在輸入的最前端之接地端,並聯一適量的電容(0.01~0.1uF)到機殼,甚或在唱盤上將唱頭的輸出負端並聯同樣的電容到地(唱盤鐵架)。
4.有些時候,輸入保護措施也可能引起非線性的介入,此時可加上一個簡單的高頻補償電容而使高頻非線性消失。
機外的接地處理：
對大部分的電器製品而言,機外的「接地」大都是指把機殼與大地連接,但是對Hi-Fi系統來說,在一般的情況下,卻沒有與「大地」相接的必要。
為什麼說大多數沒有必要與大地相接呢？關於這點,我們必須先了解藉「接地」以防哼聲的原理：
1.就機內接地的原理來說,我們把機殼接到線路的零訊號(或零電位)點上,是希望機殼的電位等於零,這樣就不會產生靜電感應。
2.同樣的,我們把大地電位接到線路的零訊號點上,也是希望大地電位對音響系統而言,電位為零,此時大地即猶如一個大機殼,對放大器產生了屏蔽作用。
3.但是大地的屏蔽作用究竟是有限的,尤其是牆壁、桌椅、電器等本身可能是良導體,而對地卻非良導體,因此其電位與大地並不一致。
4.因此,我們需要金屬機殼作為屏蔽。
5.有了金屬機殼作為屏蔽之後,能讓大地電位與機殼電位一致當然最好,可是在一般的情況下,我們無法弄清楚交流電源和機殼間的關係──有些擴大機或錄音機,為了防止人為干擾(調光燈、日光燈脈衝、AM廣播等)自電源線潛入,AC進來後,即用0.05u左右的電容接機殼──因此貿然將機殼與大地作接地處理,只徒然使電位更為錯亂。
機殼與機殼相接：
正由於上面的原因,在機外我們說「接地」通常是指機殼與機殼相接,例如：
不過這也是指「理論上」的接法而已。實際上由於我們並無法弄清楚在機器內部交流電源以及放大器的零訊號點是怎樣和機殼相連的,所以即使只將機殼與機殼相接,也可能造成：
1.AC電源相位錯亂(否則便要反覆試驗AC線正插反接的結果)。
2.使隔離線的外皮與外加的地線間形成環路,使哼聲更形加重。
所以某些並非整套的機器,當同時被鎖進專業用的標準機架時,哼聲更為嚴重,此時若以變換AC電源相位的方法,不能將哼聲去除時,只好把某些機器的機內接地重新部署甚至把它剪除了。
唱盤與前級間之接地：
在一般家庭Hi-Fi系統裡,所稱之接地,大致上只要做一件事情便夠了,那就是把唱盤殼上的那根地線鎖到前置擴大機上便成了。現在,大多數的所謂高級音響,其唱盤除了訊號線之外,另外都會有一條接地引線,是在唱頭盒附近即與唱頭盒唱臂相連接的。但是直到擴大機之前,它並不與訊號線的負端相接。其主要理由乃是唱頭及其引線,實際上是唱頭放大器的延伸,因此：
1.唱臂及唱盤座的靜電屏蔽電位應該和前置擴大機之機殼相同。
2.唱頭到擴大機之輸入端,應該以擴大機之輸入負端為基點。
所以在唱盤和擴大機間,我們不能像前後級擴大機一般只藉訊號引線之隔離線外皮作為零電位傳送。
高樓上的接地方法：
雖然,在一般的情況之下,安裝一套高級音響系統,只要將唱盤地線鎖到擴大機的GND接點上,大致上就可以相安無事了。不過有些時候,由於大廈內部的電力佈線非常複雜,因此散佈在牆壁、地板、天花板上的靜電位乃至牆壁內部用PVC管埋入了許多電力線,這些都是引致音響系統發生哼聲的根源。此時也許您真的要做真正的接地工作了,但是高樓大廈,我如何找一根通連地面的地線來接呢？
此時請您務必要有一個觀念,那就是除了避雷設備的接地,必須真真實實地由樓上到樓下確實接地外,其他任何電器的都應該是從「建立本樓的零電位基點」上入手的。因此這個時候,所謂的接地,可以試著從擴大機接唱盤的那個GND點上,引一條線,接到鋁門窗、自來水管、牆壁上凸出的鋼筋或者陽台的鐵欄杆上試試,總有一處會使哼聲達於最小。
開關箱的使用：
如果您只有一套音響系統,有關哼聲及接地的問題畢竟很容易解決。而比較複雜的,乃是當您有了二隊以上的喇叭,兩套以上的擴大系統,兩個以上的唱盤而又希望藉用一個開關箱(Swith Box)作為互相切換時,有關這些器材的接地電位安排,就非費一點腦筋不可了。
使用開關箱時,請特別注意以下幾點：
1.先了解開關箱內部結構的情形,一般說來開關箱的外殼本身不應與任何一個訊號系統的負端有「接地」的情況,如果非要有的話,也只有允許低電平切換部份接地。但是有許多開關箱在高、低電平乃至喇叭切換、電源部分都做了接地處理。遇到這類開關箱時,應予設法徹底改善才行。
2.大多數開關箱即令它標上了名牌商標,實際上卻很少由名廠自己製作,反而是隨便交由衛星工廠生產的較多。由於他們並無實際使用的經驗,僅憑想像,難免造出基本結構就不恰當的開關箱來(筆者曾見一日本極為有名的廠牌,其開關箱竟然在箱內使所有喇叭接線之負端相聯並接機殼,而只切換正端,如此一來,實在弊端叢生),又或某些開關箱只適用於他們自己的產品機種的切換,而當接上其他廠牌機種時,毛病都來了,除了哼聲之外,甚至還會引發振盪,凡此都必須將開關箱的結構改良一番才可。
3.當連接開關箱前,第一個步驟,應該先建立所有AC電源同相的關係。最好逐一作聯接試驗,然後將每一組件的AC插頭上都標上記號,以後換機時即參考此記號接入即可。
4.詳細閱讀開關箱所附的使用說明書,有些開關箱是有很特別的機殼接地處理方式的。但一般的情況之下,只要將所有唱盤及前級擴大機的地點通通接往開關箱背板的接地點上就可以了。
5.使用開關箱最好作實地接地處理。
接地非學問：
總之,接地與哼聲的問題,雖然不是什麼大學問,卻有賴於正確的觀念和豐富的經驗才能做最妥切的處理。
記得某音響公司在訓練其販賣員後,曾對受訓的人員做一項有趣的測驗,方法是再測驗台擺開一套器材,然後讓每一個人接線開機,脽先把機器弄響了,誰的成績最好。
在此我們不妨提供給所有音響公司一個更嚴格的測驗方式;再陳列架上擺上三套器材,一個開關箱,然後讓受測者去接線,誰能毫無毛病地把配線接好,逐一試機無誤,這個人一定是一個合格的音響技術員。
轉載音響技術第16期APR. 1977 哼聲與接地處理(機外部份)/唐凌
留言列表
