[心得] [上篇] 淺談接地 feat. Kojo文件導讀

看板Headphone作者luke417時間1月前 (2024/03/08 18:13)推噓24(24推 0噓 9→)

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[2024.03.11] 內容重新調整完成感謝之前參與討論的眾版友讓這邊有調整內容的機會也希望拋磚引玉、帶給版友更多參考 --------------------------------- 此篇文章沒有任何商業合作只從興趣角度出發，敬請放心來聊聊「接地篇」 https://i.imgur.com/uxcMiQr.jpeg

--------------------------------- 前半段來聊一些接地心得後半段來導讀兩篇Kojo文件： -> 仮想アースについて (關於虛擬接地) -> アースループの回避！！ (地迴路的迴避方案) --------------------------------- 一些基礎認知 1. 大地接地(Earth)、電氣接地(Ground)與虛擬接地電壓是一種相對值要有電位差，才會形成電壓要先設定出起點 (0V) 才會有終點 (與其它點的電位差) 大地接地(Earth) 概念上來說是一個「絕對參考點」有物理連接至地面、真正的0V接地電位 (例如打地棒) 透過0V當參考點，可以量測其它點的電位差電氣接地 Ground (GND) 概念上來說是一個「相對參考點」物理上並沒有實質連接到地面只是電路設計之中「參考電位」的統稱 (GND) 「大地電位」是真正實質的0V 「參考電位」則是定義出一個0V (GND) 來當作給這個電路使用的參考基準電位 (但不是真正的0V) 例如底下提到的「FGND參考點」 (FGND : Floating Ground) (浮接參考點) 就是將器材內部某處當作參考點 (例如將電路地端透過導線，鎖在器材機殼上面) 虛擬接地透過地盒，來當作相對參考電位換言之當無法使用大地接地時 (無法連接到真實的0V參考點) 地盒會是一個折衷方案 (只好找個比機殼更好的相對參考點，來當做「折衷方案」) 2. 器材本身的訊號地 / 電源地，可能是相連通的如下圖，透過電表可量測確認器材的「AC地端」與「FGND參考點」是否導通 https://i.imgur.com/AmIDV1p.jpg

3. 整個系統 (多台器材之間) 的訊號地 / 電源地處在一個「共地迴路」訊號的情況訊號線材本身就有地線 (除非走光纖；但光纖會有光電轉換的課題) 訊號傳遞前後連通，形成「地迴路」電源的情況電源地線透過排插前後連通，也會形成「地迴路」如前述訊號地與電源地之間，通常可能是連通的因此整個系統，很容易構成一整個地迴路（如下圖） https://i.imgur.com/uTNZ71X.jpg

換言之「接地處理」與「電源處理」實質上息息相關、互相影響如果要提升「接地」的有感程度建議兩邊一起進行調整 --------------------------------- 即使前端有做「大地接地」，後端還是會形成「地迴路」 (不同的兩件事) 關鍵在於針對「地迴路」要採取什麼對策？舉例來說 1. 在訊源接地，先讓整個系統地迴路有個「統一參考點」幾種不同接地選項：大地接地 (最佳選項) 主動式接地機地盒 ...etc. 2. 針對訊號地，視情況配置地盒兩種方案都可考量：方案一透過最前端大地接地不需要額外配置地盒方案二在最前端有大地接地情況下不同器材、不同區段視情況評估，是否另外配置地盒 ------------------------ 如果情況許可「大地接地」還是最推薦的方案，一勞永逸想要在「大地接地」後面，搭配其它地盒做額外調整也是一種做法有做大地接地情況下對後端地迴路的處理、其實會有正向幫助 (例如一些地盒或小道具，效果會來得更明顯) 但這中間也包含調音的成分在內 (地盒、地線或小道具都會影響調音) 因此是否採取此作法見仁見智、沒有對錯、耳朵收貨 3. 針對電源地，搭配電源處理方案即使在已經大地接地的情況下 (最前端已經有真實0V參考點) 各器材之間仍會透過地迴路、互相影響這影響有可能是負面的 (例如用了品質不佳的變壓器、電處道具或引入其它干擾源) 如果無法大地接地電源地帶來的負面影響會更明顯些同時也是導致很多用戶連接地盒卻有感程度很低的可能原因之一 (地盒本身的設計/品質以及地線，則是另外可能的原因) 因此透過提高電源品質以及各種電源處理或隔離方案儘可能降低共地迴路影響，對接地會有整體正向的幫助 --------------------------------- ------> 到底需不需要玩地盒? ------> 什麼時候玩比較好? 本篇文章後段會提到各器材通常已經有自己內部的FGND參考點 (例如常見的鎖在機殼上) 換句話說初期就算沒接獨立地盒也不至於到難以入耳的程度 (已有一定程度電源處理的前提) 或甚至就算加了地盒也有可能聽不太出差異、或甚至無感有一說一在系統搭建過程中單顆地盒的導入對我來說，並不見得是很有感的反而到了系統後期且搭配電源處理之後，效果才變得更明顯些舉例來說透過量測方式如果確認機內「迴路GND」與「AC地線」之間是導通的 (代表處在同個地迴路) 這時候即使特地買了地盒去連接器材RCA端子但電源段沒有做處理的話同個地迴路之內訊號地 / 電源地仍會互相影響，降低有感程度導致即使接了地盒，卻似乎...還是有點無感? 換言之接地、地盒不是玄學但影響接地效果是否明顯的因素會比想像中來得多很多從有些人有感，有些人卻很無感的結果來看確實很容易被當作是玄學 -------------------------------- 因此這邊建議：前期 -> 可以先不玩地盒 -> 初期比起地盒，電源處理要來得重要的多 -> 居住環境許可的話，推薦「大地接地」才是王道 -> 如果要嘗試地盒，優先位置通常會是「訊源」 (PC訊源用戶應該更有感，PC段有接地的影響之大) 後期 -> 預算不多，針對重點位置使用地盒 -> 預算充足，可考慮主動式接地方案 -> 居住環境許可的話，推薦「大地接地」才是王道 -> 特別留意地盒與地線的調音影響 -> 想嘗試不同配置調音的話，也可不同位置個別使用地盒 --------------------------------- 接下來以不少人熟知的日本地盒廠商 Kojo Technology 所提供的兩份公開文件為主只挑部分內容、簡要導讀，也歡迎大家一起來討論仮想アースについて關於虛擬接地 https://i.imgur.com/c5OvRwd.jpeg

文件下載連結 http://kojo-seiko.co.jp/img/news/240104.pdf アースループの回避！！地迴路的迴避方案 https://i.imgur.com/yjlGrwM.jpeg

文件下載連結 http://kojo-seiko.co.jp/pdf/240124.pdf --------------------------------- 第一份文件仮想アースについて關於虛擬接地 https://i.imgur.com/c5OvRwd.jpeg

前面提到接地主要目的： -> 安全接地採用安全接地，防止感電、漏電、觸電 -> 電氣接地提供固定的零電位，以免電位飄移不定發生危險接著提到音響設備(オーディオ装置)的接地如大家所熟知電路電流迴路是從正極流出經由電路元件運作之後再流回負極這個回流電流也就是，下圖所提到的「リターン電流」(Return電流) https://i.imgur.com/lklwIrS.jpeg

其參考點就稱之為「迴路GND」這個「迴路GND」不僅用來導流回流電流，同時也是電路系統的參考電位 https://i.imgur.com/HhHgs4Y.jpg

基於歐姆定律 V = IR 電壓＝電流x電阻可得知如果這個「迴路GND」很小，就會有較大的電阻產生當大量回流電流流動時就會產生電壓換言之我們會希望這個「GND電位基準點」儘可能維持固定不變以避免影響電路運作的穩定性 ------------------------- 基於上述原因產品設計時通常會使用器材內部某個金屬部件來當作是一個穩定的「電位基準點」例如將機內地線，鎖在器材的機殼 https://i.imgur.com/NAomWzs.jpg

也就是所謂的「FGND (Floating Ground)」 https://i.imgur.com/32K8MDU.jpeg

顧名思義，這個「FGND」就是沒有與外界連接的接地方式 (浮接方式) ------------------------- 早期器材設計時由於這個內部浮接方式「FGND」以及接地觀念的不盛行 (也可以說是為了避免外界雜訊導入) 而省略了對外地線連接因此可看到一些舊款產品甚至只有水火線直出，而沒有地線 https://i.imgur.com/Hu6JC0G.jpg

或是電源線只做兩極 https://i.imgur.com/S4mqcos.jpg

https://i.imgur.com/jL2BVbR.jpeg

兩極電源線的情況是由中性線(N極)來當作0V電位也就是正常電流的回流路徑但由於缺少地線如果漏電發生時，就沒有漏電流回流的路徑換句話說如果漏電時剛好有人誤觸沒有地線，漏電流與人體產生電位差漏電流就會經由誤觸者身體流向大地也就是觸電的意思 (相當危險) 到後來接地觀念的重視以及安全性考量如大家所見大多數器材/線材都已改成包含地線設計(三孔)的電源公母座 (某些日系器材線材，仍可看到2p電源線) ------------------------- 對外地線連接完備之後接下來課題就是接地迴路的處理方式例如透過連接到大地的「真實接地」再透過接地迴路彼此導通讓家中音響設備，都能夠有連通的接地效果由於地球本身是體量遠大於前述「FGND」且更好的參考點因此透過大地(打地棒)的「真實接地」一般來說會是最好的接地方案 https://i.imgur.com/TuzbDTE.jpeg

不過實際情況，未必盡如人意例如不同地區、地理條件與氣候條件濕度與土質狀況差異地電阻率、接地電極深度...etc. 多少會對「大地接地」帶來一點影響 https://i.imgur.com/wlri7Mq.jpeg

(此處原文有提到，即便會有不同條件影響、大地接地仍然還是最理想的接地方案) 又或者是一些公寓大樓住戶可能相對不容易去做完整的大地接地 (居住環境的限制) (接窗框也要實測看看才能確定是否有連接到) 又或者是某些使用情境無法大地接地如下圖舉例飛機、汽車、行動裝置... https://i.imgur.com/jTWmhvM.jpeg

https://i.imgur.com/48vdc1N.jpeg

--------------------------------- 因應這些林林總總可能發生的限制條件出現了「虛擬接地(仮想アース)」的做法 https://i.imgur.com/2o5jSxH.jpeg

換句話說沒辦法進行大地接地的話就透過地盒，來當作器材的GND「電位基準點」接下來 Kojo提到他們認為地盒設計需留意的點 https://i.imgur.com/ED4irf6.jpeg

-> 容量儘可能大些例如地盒內的填充物多寡、面積(多塊板子或材質面積) 儘可能增加效果；也是影響地盒效能最直接的條件 -> 良好導電性除了地盒內部材質選用與技術之外這邊認為「地線」也很關鍵除了導電性之外，地線也會很大程度影響調音走向 -> 不易受到周遭環境影響或干擾這邊認為「屏蔽/避震」也很關鍵因為肩負「電路參考點」重任的地盒如果易受干擾的話 (屏蔽太差、或是震動處理太差) 不只難以發揮實力，甚至還很容易變成扣分項第一份文件到此結束 --------------------------------- 接著來聊地迴路的部分第二份文件 https://i.imgur.com/yjlGrwM.jpeg

アースループの回避！！地迴路的迴避方案 (アースループ = Earth Loop) 如前述大多數器材使用的「FGND(Floating ground)」是將器材內部某個金屬部件來當作一個穩定的「電位基準點」 (例如將機內地線，鎖在器材的機殼) 除了FGND 還有其他類型的GND 例如「SGND (Signal Ground)」也就是大家熟知的「訊號地」訊號地又包含了類比/數位訊號：類比地「AGND (Analog Ground)」數位地「DGND (Digital Ground)」 ------------------------- 接下來要來確認目前手邊器材「地線迴路」的「連通狀況」這個確認蠻重要的先確認現況後續再來評估，接地方案處理方向 ------------------------- 可能會有幾種不同情況例如 AC地線與器材內的全部GND導通 https://i.imgur.com/sbQOW9j.jpeg

或是器材內的全部GND導通，但與AC地線不導通 https://i.imgur.com/xOYEeye.jpeg

或是器材內部的AGND(類比地)與AC地線導通但AGND(類比地)，與DGND(數位地)之間不導通 https://i.imgur.com/iUQSFMR.jpeg

------------------------- 要怎麼確認手邊器材現況呢? 可透過以下方案嘗試：方案一透過三用電表量測確認器材AC母座的地線端與FGND是否有導通 https://i.imgur.com/AmIDV1p.jpeg

如果不會用電錶量測是否導通的可參考網路教學文章例如 https://crazymaker.com.tw/how-to-use-multimeter/ 只是要確認器材內部線路是否有導通因此，請在斷電情況下量測這個FGND，通常會是一個螺絲鎖在機身某處可透過機內圖去判斷也有些是鎖在機底，例如： https://i.imgur.com/JEKYrfA.jpeg

https://i.imgur.com/Z9ZMkQ7.jpg

------------------------- 方案二如果從機內圖無法判斷 FGND 位置在哪也有可能是鎖在機殼上蓋 (有些內部圖看不出來) 這時候可量測確認器材AC母座地線端，與機殼後方或側邊的螺絲是否有導通 https://i.imgur.com/Vtj8S4n.jpeg

只是要確認器材內部線路是否有導通因此，請在斷電情況下量測 --------------------------------- 方案三確認器材AGND與DGND是否有導通 https://i.imgur.com/Vtj8S4n.jpeg

可量測器材後背板的類比輸出入端子「負極」與數位輸出入端子的「負極」是否有導通外圈負極，中央正極針對兩者外圈(負極)去量測即可只是要確認器材內部線路是否有導通因此，請在斷電情況下量測 --------------------------------- 接著是「地迴路」的形成如下圖示從AC入線處到內部FGND 地線是連通的狀況，就構成所謂的「地迴路」 https://i.imgur.com/WacS46x.jpeg

這時候要關注的是家中音響器材之間，是否已經構成一個大型「地迴路」 https://i.imgur.com/uTNZ71X.jpeg

--------------------------------- 為什麼要避免形成地迴路? 構成這個大型「地迴路」的風險之一有可能會引入更多的EMI雜訊干擾例如下圖示的天線效應當迴路受到磁場變化時，會產生電流(接收雜訊) 當迴路通電時，會產生磁場(發送雜訊) https://i.imgur.com/gPOpSXb.jpeg

受到磁場影響的地環迴路會產生電流並且通過迴路內的電阻成分（阻抗：Z）將其轉換為電壓（噪音）因而產生額外干擾這也是常見哼聲問題的起因之一 https://i.imgur.com/FLulCKS.jpeg

或是參照以下說明 -------------------------------- https://en.wikipedia.org/wiki/Ground_loop_(electricity) Ground loop (electricity) 接地環路是音訊、視頻和計算機系統中雜訊、嗡嗡聲和干擾的主要原因。防止接地迴路的接線實踐包括確保所有易受攻擊的信號電路都以一個點為參考作為接地。使用差分信號可以抑制接地引起的干擾。為了消除接地迴路而移除設備的安全接地連接也消除了安全接地連接旨在提供的保護。 --------------------------------- 接下來聊聊斷開地迴路的一些參考方案例如透過無地線(2P)的電源線（アース極なし）來避免電源地線迴路串在一起 https://i.imgur.com/91qaExR.jpeg

或是透過例如轉接座或是宣稱有GND隔離效果的小道具來避免不同器材的AC地線構成迴路 https://i.imgur.com/lAfwqbj.jpeg

這頁有提到他們即將推出的小道具「Kojo Crystal Gap」 (推測功能應該類似於 ifi GND Defender) 概念在於避免地迴路產生額外雜訊可帶來音質的提升與改善效益 https://i.imgur.com/L1bd9g0.jpeg

第二份文件到此結束 --------------------------------- ------> Kojo最後提到的2P3P轉接頭方案? 這邊雖然不是很推薦這方案但我認為2P3P轉接頭、或是2P電源線會有兩個額外用途 --------------------------------- 用途一可當做是當系統遇到哼聲之類狀況的 Debug 方案之一至少排除看看不同環節的因子例如當某一段，或某處透過轉接頭把地線切斷之後干擾就變少，之類的做法來找出問題點 --------------------------------- 用途二反向用途也就是說，如果同個電力迴路之中有「非關音響耳機」的其它電器產品且租屋處不方便牽專線或大地接地又怕會受影響的話可以反向來使用例如將「非關音響耳機」的其它電器產品集中到某個排插（或是某台退役不用的隔變）有些舊款隔變覺得聲音跟不上了，移過來這邊使用也很方便然後透過2P3P轉接頭、或2P電源線來連接這個排插(或隔變) 例如這邊是用2P電源線，來連接其它電器的迴路 https://i.imgur.com/5gJQ5dV.jpg

或是手邊剛好有閒置不用的iFi GND Defender (或類似產品，且閒置的) 也可以這樣使用可直接切斷「非關音響耳機」其它電器產品迴路的地端避免這些電器產品的額外雜訊透過地迴路、回流影響到其它音響耳機器材 (降低來自其他電器產品地迴路干擾) --------------------------------- ------> Kojo提到的簡單量測手法? 這邊其實是蠻推薦 Kojo用來釐清手邊器材現況的做法大方向也是正確的在沒有大地接地或是沒有強大主動式接地盒的情況下針對地迴路去處理可能會有意想不到的效果例如之前發文聊過透過電池電供來切斷PC USB的地迴路，效果相當不錯 (也不會受到電源地的影響) 其它環節，大家也可嘗試看看 (但要注意用電安全) 前述量測都是在不過電條件下進行 (只是要確認，內部地迴路是否有導通而已) --------------------------------- ------> 以下閒聊這篇砍了很多內容(避免篇幅過長) 避免過於生澀也砍了一些電路圖之類的理論描述但也因此，有很多東西是沒有提到的 (接地這題真的很大) 總結幾個重點：－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ -> 大地接地優先 (如果條件許可的話) -> 儘可能提供統一的參考電位給整個系統接地 -> 地盒是無法大地接地時的折衷方案(不得已)、或後續延伸的搭配調音補強(非必須) -> 「地迴路」同時受到「訊號地」與「電源地」的影響 -> 地迴路處理很重要，不是買個地盒就完事，而是要搭配電源地一起處理 (地盒的有感程度，除了地盒本身設計之外，電源地是否有做處理，也是關鍵) (因此也有不少產品，是把虛擬接地與電源處理做在一起) -> 電源處理、訊源、大件、大地接地的優先順位，會高於地盒 (避免系統組建初期就買一堆地盒，結果反而事半功倍、或無感的情況) -> PC訊源相對較髒，初期可評估切斷PC輸出地迴路的方案 (這個在初期會相當有感) -> 地盒與地線，都會影響系統調音走向－－－－－－－－－－－－－－－－－－－下次預計會提到一些地盒心得不過地盒心得我更推薦前陣子Louis大大分享的心得: https://www.ptt.cc/bbs/Headphone/M.1706460095.A.791.html 那幾篇寫得很精采推薦大家先去看看也歡迎版友推文分享不同的接地經驗以上，感謝收看 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 42.71.43.44 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Headphone/M.1709892824.A.CEA.html

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