正確移除影音接地干擾的四種方法

雜訊是如何產生的?

接地迴路是影音和電腦系統中產生干擾的主要原因。在理想的電子系統中,設備間本應具有相同的接地參考電位。但隨著設備及連線的關係複雜化,就容易會出現許多變因並造成干擾。這是因為當足夠的電流在兩個接地點之間流動時,就會造成電壓下降,並導致接地點間各自處於不同的電位,最後產生所謂的接地迴路干擾。 簡單的來說,就是各設備可能因為接地點的電位不同,給電流產生迴路的空間。而最常見狀況是由於設備間使用不同的插座或接地點,導致電位的不同。

接地的種類

接地干擾最主要的發生原因為設備間接地不同所產生的電位差,因此我們必須先理解接地的種類。大致上可分為三個種類,分別是大地(Earth Ground)、訊號地(Signal ground)及機殼地(Chassis Ground)。

大地 (Earth Ground)

是指與大地或電中性體的直接物理連接。通過將系統中的地線連接到"大地",無論是連接到人工接地還是自然接地,都在為外來電流提供路徑。當處理接地時,實際上是在排出系統中不需要的雜散電流,而這些電流會在電路中循環,並產生雜訊。

訊號地 (Signal Ground)

訊號地是用來傳輸不同設備間訊號的接地。由於這些設備通常是單獨供電的,因此它們的電位通常會存在微小的差異。而這就會產生電位差,從而導致電流循環的產生。此外,由於系統中通常有多個訊號接地路徑,這些接地路徑也可能會互相干擾。

機殼地 (Chassis Ground)

機殼接地是指連線金屬機殼間的連線。機殼接地可能因製造商設計目的而異。如果是用來防止雷擊,可能會將機殼地連接到大地,或者用於屏蔽訊號時,會將機殼地連接到訊號地。也有可能將大地與訊號地互相連接。但不論是哪種連線,當設備間電壓不同時,就會產生接地迴路。

如何辨別地迴路干擾

造成干擾的原因有很多種,但究竟我們該如何辨別是不是的迴路所造成的干擾? 慶幸的是,地迴路的干擾是有一些特徵的。以下我們就來看看,影像和聲音受到地迴路干擾時,會有哪些不同的表現。

聲音干擾

當聲音受到地迴路干擾時,可以很明顯地聽到嗡嗡聲的噪音。普遍我們稱之為60 Cycle Hum。當發生在音樂中很惱人,但是單獨聽時是否有種奇怪的滿足感呢?

影像干擾

接地迴路所造成的影像干擾,畫面大多會出現網紋、雪花、水平紋路和滾動等。這類現象會依受干擾的程度,而出現輕微(如圖左)甚至是嚴重(如圖右)的現象。

解決干擾的方式

因應不同的環境條件,需要選擇不同的解決方法。以下我們將建議您五種方式,來針對不同的應用場景來解決干擾的問題。

方法一: 將所有設備統一接地

防止接地迴路的干擾,普遍會建議將所有易受干擾的訊號電路都使用同一個接地參考點。使設備間都擁有相同的電位,避免接地迴路的生成。雖然此做法非常的有效,不過安裝環境的複雜程度,也會大幅影響此作法的可行性。

方法二: 確實做好隔離措施

當你的影音設備和作為接地點的金屬導體接觸,這也會大幅提高受到干擾的可能性。因此可在影音設備與導體間放置一塊木製或塑膠的物體來隔絕地迴路。例如監控攝影機,它可能是安裝在電線杆或建築物結構上,此時以木頭或塑膠板將它隔開,或許就能解決影像干擾的問題。

方法三: 檢查周遭電子設備

附近的電子設備也有可能是干擾的主因。可以嘗試將它們一一重新插拔,以確定是哪一個設備出了問題。 如果仍然無法確定原因,我們建議在不同的空間 (例如在另一棟建築物) 測試這些設備,看看問題是否仍然存在。 如仍無法識別原因或已識別但無法解決,建議諮詢電子工程師來確認現場的布線配置是否有正確接地。

方法四: 使用接地隔離器

很多時候,我們很難去判別究竟是哪一些連線出了問題,甚至找到原因後無法更動設置,這時候就可以嘗試使用接地隔離器。它可以有效阻絕電力流動,如同阻絕迴路的"跑道",讓地迴路無法形成。

補充: 移除接地

某些人會為了消除接地迴路而移除設備的接地連線,但連接接地線的目的是把有可能帶電的金屬殼上的電引到大地中,以避免發生觸電事故。然而如果不接地,當設備發生漏電現象,一旦觸碰到帶電體,就有可能發生觸電事故。 因此此作法雖然能快速解決地迴路問題,但也同時喪失了接地所提供的保護。

接地隔離器的原理

地隔離器的結構,是利用電感迴圈複製一個新的訊號出來,同時濾除訊號中的雜訊,並盡可能保留不受干擾的訊號。但在濾除雜訊的過程中,可能會造成初始訊號的些許損失,讓影像、聲音品質減損或傳輸距離的縮短。

其他解決方式

訊號的干擾有非常多的可能性,除了地迴路干擾外,跟施工方式、線材品質甚至影音設備本身都有很大的關係。如上述的方式都無法解決雜訊的困擾,我們建議再採取以下幾種方式。

接線不良

訊號可透過接孔從一個設備傳遞到下一個。如果接線出現問題,雜訊可能因此傳遞到揚聲器或是顯示器上,並產生嘶嘶聲、爆裂聲、劈啪聲、影像閃爍、甚至沒有畫面等問題。針對這些現象,我們建議您檢查線材是否有損壞、接孔鬆動、接孔不合、焊點脫落等問題。

電線與訊號傳輸線間的距離

專業的系統安裝通常會有大量設備及線材集中在一起,而這也會大幅提高干擾的可能性。因此我們建議訊號線與電源線至少保留至少30公分的距離。如果安裝環境不允許保留距離,我們會建議採用隔離較好的編織同軸線材,以防止電源干擾影像或聲音訊號。

總結

我們對於專業影音、監控產業有多年的經驗,協助處理過各式各樣的干擾問題。因此想與大家分享常見的原因及相對應的解決方法。但造成干擾的原因千百種,有時候僅能透過實務經驗或是實際勘查現場,才有可能找出問題。希望這篇文章能夠幫你解決地迴路干擾的問題,也歡迎你與我們聯繫,來協助解決相關問題。

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接地隔離器的種類

由於接地迴路的問題,可能會發生在各種影音設備上,且發生的原因也不盡相同,因此挑選合適的接地隔離器也是非常必要的。以下我們將快速地將這些接地隔離器進行簡單的分類。

針對影像訊號

我們常看到監控影像中會出現橫條紋、捲動等影像干擾現象,通常是應用在監控中的HD-TVI、AHD、HDCVI、CVBS等類比訊號。因此針對這一系列的訊號,也有相對應的接地隔離器。一般來說,市面上看到多數的接地隔離都是被動的,但其實也有主動式。由於接地隔離器,是靠訊號迴圈複製,因此被複製出來的訊號多少會有一些失真,因此主動式(需額外供電),用來補強訊號,使它的表現相對較好。

針對聲音訊號

專業的聲音設備為表現最最原始且細膩的聲音效果,也經常應用類比訊號。而我們在播放音樂時聽到的嗡嗡聲,通常是受到干擾而造成的結果,因此針對聲音的干擾也有屬於它的接地隔離器。

針對電源

干擾當然不僅是存在訊號與訊號之間,而電源也是主要原因之一。這時就可以選擇使用電源隔離器,來隔絕電源所產生的雜訊。