Понеделник Юли 24

Ground loop проблеми и тяхното решаване

 
imageДефекти
Доста често има неясноти относно проблемите, възникващи от захранването. Не от това дали е филтрирано и стабилизирано, а по-точно какво захранване да се ползва, когато става дума за захранване на няколко ефекта. На много места се споменава и за така наречения на английски ground loop проблем, но едва ли всеки е наясно за какво иде реч. Скоро, мислейки по нов проект на N-audio, нещо като ultimate или most powerful power supply - захранващ блок за ефекти, реших да напиша и статия за проблемите относно захранванията. Статията съм я разделил на няколко раздела: информация за ground loop проблема, различни решения, мое мнение по въпроса и няколко полезни линка.
  • Информация за проблема.
    Първо няколко думи и за самия проблем.
    Когато имаме няколко ефекта и ги захраним едновременно с един-единствен адаптер, ползвайки разклонително кабелче, се получава следната картинка:



    Получава се ground loop. Ground loop проблемът възниква тогава, когато една система е вързана към земя (маса в нашия случай) през повече от едно място. Какво значи всичко това? Захранващият адаптер подава напрежение (плюс и минус), съответно на ефект 1, 2 и 3. В общия случай минусът тук е хванат към маса, която пък е хваната към корпуса и към масата на входния и изходния жак. Включвайки ефектите един към друг с малки кабелчета тип жак-жак, масата от ефект 1 контактува с масата на ефект 2 и т.н. Тогава се получава един затворен кръг на масите между всеки един ефект и останалите. Проблемът го има и между педал 1 и 3, без значение, че между тях има педал.

    Нека си представим следната ситуация: имаме уа педал, който консумира много малко ток – няколко милиампера и голям цифров процесор с цветен дисплей и 30 копчета, който консумира голям ток 1-2 ампера например. Двете стойности на консумирания ток са напълно произволни. И двете устройства работят на 9 волта DC и са с еднакъв поляритет. Захранваме ги от едно-единствено захранване, което може да осигури нужния ток. Знаем, че всеки проводим материал - проводник (в нашия случай захранващият кабел) има съпротивление. Макар, че то е много малко, то си съществува. По закона на Ом можем да кажем, че колкото консумираният ток е по-голям, толкова падът на напрежение е по-голям. Съпротивлението на кабела го приемаме за константно. Образно казано: ако включим един волтметър между минуса на захранващия жак на ефект, гълтащ голям ток и същия този минус, но в максимална близост до самия адаптер (например на платката в адаптера), и премерим напрежението на кабела - мерим напрежение на една и съща жица -минусът в нашия случай, но на 2 различни места, то това напрежение няма да е нула волта. Колкото повече ток гълта ефектът, толкова по-голямо ще е това напрежение, и обратно - колкото ефектът гълта по-малко ток, толкова това напрежение ще е по-малко – доближаваме се повече до 0 волта. Заради съпротивлението на самата жица се получава различен потенциал спрямо истинските 0 волта. Приемаме, че тези 0 волта съществуват на платката вътре в адаптера- максимално близкото място, което е източникът на напрежение.

    Когато включим горните два ефекта без пач кабел, между изходния конектор на единия и входния конектор на другия, напрежението няма да е нула волта, както се очаква, а то ще е няколко волта. При даване на късо, слагаме патч кабела, ефектът, който консумира повече ток, започва да консумира ток и през масата на другия ефект. Нежеланият ток от други ефекти влошава работата на този ефект с по-малка консумация и това влошаване се изразява като неприятни шумове в аудио сигнала – брум и други.

    За наша радост, когато става дума за ground loop проблем в една педалиера, можем да се разминем само с неприятните шумове. Говорим за ground loop който е възникнал само от адаптерите и няма нищо общо със земята в контактите. Когато обаче става дума за връзване на системи, черпещи ток от различни контакти, тогава нещата са много по-опасни. Дори взривоопасни!!! Тези проблеми се получават не от вътрешния ground loop в педалиерата, а от потенциалната разлика между земите в контактите. Тогава е задължително галванично разделение. Най-доброто решение в тези случаи е използването на пасивен DI Box, който дава балансиран сигнал и задължително масата на изхода да е изолирана от общата маса – ключето ground lift да е на позиция lift.
     
  • Различни решения.
    До тук разбрахме (надявам се) какъв е смисълът на ground loop проблема. Остава да го решим. Имаме няколко възможности:

    1. Подредба на ефектите по консумация на ток
    Най-простото решение е да подредим така ефектите по консумация на ток, че този с най-голяма консумация да е вързан най-близо до адаптера – кабелът между него и адаптера да е най-къс. Спазвайки това правило, трябва да се вържат и другите ефекти, като този с най-малка консумация има най-дълъг захранващ кабел. Това не е решение на проблема, но е подобрение, което е възможно да се направи на вече съществуваща педалиера.

    Предимства:
    - Не е нужна инвестиция за ново захранване
    Недостатъци:
    - Не е решение на основния проблем.
    - Изисква работа с поялник за подобрение.
    - Получава се “ефектът на спагетите” в педалиерата.

    2. Използване на отделни адаптери
    Да използваме няколко адаптера. Всеки ще си има своята маса, а масите между самите ефекти ще се предават една на друга от сигналните кабелчета жак-жак между ефектите.



    Тук възниква въпросът: ами нали всички адаптери черпят ток от един контакт? Да, ама всеки адаптер прави галванична връзка, посредством трансформатор и по този начин и изходите (плюс и минус) от отделните адаптери, са галванично разделени един от друг.

    Какви са предимствата и недостатъците на този тип захранване на адаптери?

    Предимства:
    - Могат да се ползват адаптери с различно захранващо напрежение, поляритет и тип на захранващото напрежение: АС или DC спрямо нуждите на съответните ефекти.
    - Пълно разделение на захранването на ефектите, при което консумацията на ток от отделните ефекти не оказва влияние на останалите.
    - Не изисква специални кабели.
    Недостатъци:
    - Скъпо решение
    - Заема повече място, ако се ползват отделни адаптери.
    - Повече връзки, които понякога създават проблеми.
    - По-тежко е за носене.

    3. Използване на специализиран захранващ блок
    Същото решение като по-горе, но вместо няколко адаптера, да се ползва специализиран захранващ блок, изходите на който да са галванично разделени един от друг. Тук трябва да се обърне внимание, че повечето захранващи блокове, предвидени за китарни цели, не са с галванично разделени изходи! Много малък е процентът на специализираните захранвания с галванично разделени изходи. В повечето случаи ще ги познаете по това, че специално е обърнато внимание за тяхното галваничното разделение на изходите и по значително по-високата цена от останалите.

    Предимства:
    - могат да се ползват ефекти с различно захранващо напрежение, поляритет и тип на захранващото напрежение: АС или DC.
    - Пълно разделение на захранването на ефектите, при което консумацията на отделните ефекти не оказва влияние на останалите.
    - Възможно най-компактната система за максимално добро захранване на ефекти
    - От педалиерата излиза само един захранващ кабел.
    - Не заема толкова много място и няма нужда от поставянето на разклонител в педалиерата
    Недостатъци:
    - Скъпо решение

    4. Разделяне на масите в пач кабелите.
    Идеята е да се ползва само едно захранващо адаптерче, но да няма ground loop. Ясно е, че за захранване на ефектите трябва да се ползват и плюсът, и минусът от захранването. Тоест, там не може да се пипа. Захранването си остава такова каквото е. Обаче може да се модифицират кабелчетата между самите ефекти. Ето как ства това:



    Ако се разкачи една от масите на кабелчето между ефекта, то тогава ground loop-ът изчезва. Екранът на пач кабелите ще съществува и ще върши същата работа, защото от единия край е хванат на маса.
    За да се получи по-добро разделение на тока по ефектите, е по-добре да се ползва захранване, при което напрежението се разделя от една точка към всеки един ефект. Още по-добре е да се ползва идеята от точка 2 - ефектът с максимален ток да е вързан с най-къс кабел от захранването.



    Какви са предимствата и недостатъците тук:

    Предимства:
    - Използва се само едно захранващо адаптерче.
    - Евтина алтернатива.
    - Леко за носене.
    Недостатъци:
    - Изисква специално направени пач кабели.
    - Не могат да се ползват ефекти с различно захранващо напрежение, поляритет и тип на захранващото напрежение: АС или DC.
    - Специално направените пач кабели не могат да се ползват при захранване с отделни захранващи адаптери.
    - Не могат да се ползват “твърди връзки” от типа на тези:

    защото при тях няма как да се разделят масите – капсуловани са.

    5. Използване на галванично разделение между ефектите посредством трансформатор или DI Box.
    Това решение не намира приложение в педалборди за ефекти. Подходящо е да се ползва за подаване на сигнал от педалиерата към кубе или централно – пулт когато се търси разделение на земя между различни контакти

    Предимства:
    - Галванично разделение на сигнала
    - Балансиран изход
    - При пасивно решение не изисква захранване
    Недостатъци:
    - Скъпо решение
     
  • Разбор на гореизпложеното
    Факт е, че най-доброто решение за захранване на педалиера с много ефекти е точно ползването на захранващ блок, даващ много галванично разделени изходи. В зависимост от нуждите, често се използват кастъм захранващи блокове, които могат да дадат всички необходими захранвания за съответните ефекти. Кастъм изпълнението е необходимо, защото разнообразието на ефекти е толкова голямо, че често фирмите производители прибягват до нестандартни решение, при които ефектът не може да работи на батерия и изисква специализирано захранване. Такива захранващи изходи липсват при купешките захранващи блокове. Не се подлъгвайте на купешки решения от типа на DC Brick. Те не са добро решение. По-добре инвестирайте в няколко адаптера, като подредите ефектите така, че с едно адаптерче да се захранват ефекти с близък ток на консумация. Това ще ви даде максимално малки разлики в пада на напрежение между ефектите. Отделяйте ефектите, които гълтат голям ток на отделен адаптер.

    Задължително е, когато сигналът от педалборда излиза към “външния свят” – най-често пулт, това да става посредством DI Box, който да прави галванично разделение и да дава балансиран сигнал.
     
  • Линкове:
    Тези линкове съдържат информация за купешки захранващи блокове:
    http://www.jedistar.com/pedal_power_supplies.html
    http://jedistar.com/pedal_power_supplies_2.html

    От тези линкове пък можете да видите, без да си играете да мерите, колко ток дават съответните ефекти:
    http://nikifena.muzikant.org/nikifena/grou...consumption.pdf
    http://www.diago.co.uk/powerstation_compatibility.html
    http://www.stinkfoot.se/andreas/diy/power/list.htm
    Таблиците не са пълни, но има голямо количество от ефекти

    http://jensen-transformers.com/an/generic%20seminar.pdf
    Линк от извора свързан с ground loop проблемите. Много полезно четиво!


  • Надявам се да съм бил достатъчно изчерпателен и полезен с тази тема.

    С уважение, Ники.