Vođenje masa

[Roko]

Za početak ove važne samograditeljske tematike, copy/paste stare teme sa an-a u kojoj je Željko (ilimzn) jako dobro postavio osnove:

citat

Inace bi masa ulaza rebala ici posebno na centralnu tocku, a ulaz (dakle ulazni i masa vod s plocice) na ulazni cinch, izoliran od shasije. Stvar se unekoliko mijenja ako imas jedno napajanje, tipicno mase na cinchevima skupa (odmah kod cincheva), od tamo vodis centralnu tocku na ispravljac, a isto tako od tamo svaku masu i ulaz upletenoposebno na plocicu svakog kanala.
Sasija je u svakom slucaju spojena na centralnu tocku preko niskoomskog otpora (10 ohma) vece snage.
Ovo sto sam napisao ne mora biti optimum i ovisi o tome kako je rasporedjena unutrasnjost, pogotovo gdje je trafo i ispravljac.
Osnovna pravila su ova:
1) Vodovi gdje idu ulazne/izlazne struje i vodovi gdje se te iste struje vracaju na masu trebaju biti parica (upleteni), koaksijalni, ili barem jedan do drugog - kako bi se smanjila povrsina petlje koju cine, i time smanjila indukcija od bilo kakvog magnetskog polja kroz koje se krecu.
2) Ulazne, izlazne i pogotovo ispravljacke struje moraju koliko god je moguce teci odvojenim putevima (zicama/vodovima). Ponekad to nije sasvim moguce ostvariti u kojem slucaju se pokusavaju balansirati padovi napona i indukcijske petlje tih struja s njihovim povratima (u prijevodu, pazi na duljine, debline i zajednicke snopove zica)
3) Metalna sasija po pravilima MORA biti spojena na uzemljenje ako postoji (*) ako ne, onda svakako na jedan od krakova zvijezde mase. Za razliku od uzemljenja, spoj ne mora biti direktan i cesto se izvodi preko otpora i kondenzatora.

(*) ovo inace predstavlja jako veliki problem jer stvara dva odvojena puta gdje se spajaju mase svih uredjaja, jedan je uzemljenje, drugi su interkonekti (masa). Rezultat je redovito petlja u masi, brum, izoblicenje i sl. Dakle, ne bez razmisljanja 'skakati u kola' s drustvom pomodara koje smatra da mora biti DIN kabel s uzemljenjem, ima dobar razlog zasto vecina uredjaja nema taj kabel nego vuilgaris domestikus bez uzemljenja, i postenu izolaciju u trafou!

Slucajevi gdje postoji jedno napajanje a vise kanala pojacala koji su dislocirani, imaju i dodatna pravila.
Problem nastupa radi potrebe odvajanja PGND-a na, primjerice, lijevi i desni kanal, koji su svaki na svojoj strani kutije. Buduci da se (teoretski) SGND uzima s tocke gdje pojacalo uzima lokalnu PGND referencu, imamo i dva SGND-a, koja se medjutim na kraju interkonekta u nekom drugom uredjaju spajaju zajedno. Time imamo dva puta s zajednickim pocetkom (zvijezda mase zajednickog napajanja) i krajem (spoj mase L i R u izvoru), sto cini petlju, unutar koje obicno stoji centralno locirani transformator u kucistu pojacala, i inducira razne nezgodne struje. Tipicni simptom je da pojacalo suti ko zaliveno kad nista na njega nije spojeno, a bruji kad se zajedno lijevi i desni kanal spoje na source, ili bruji kad je glasnoca na minimumu, a suti kad je na maksimumu (ako postoji potenciometar).
Prici ovdje nije kraj. Takva pojacala, ebz obzira kako se spoje mase, imau barem jedan preostali problem,kad se rijese svi brumovi i sl (trik je voditi zice okomito na smjer silnica u trafou i drugim izvorima magnetskog polja a ne paralelno, i strogom postivanju zvijezda u napajanjima i masi), a to je da u preostaloj petlji mase koju cine odvojena ozicenja L i R kanala, cak i kad je minimizirana i nema indukcije, tece dio struje koji nastaje radi razlike pada napona izmedju lijeve i desne PGND, a koja nastaje na vodovima gdje se lijeva i desna PGND spajaju na centralnu zvijezdu mase. Dakle, postoji preslusavanje kanala (sto je medjutim relativno mali problem).
i ono se moze rijesiti (to su famozni 10 ohma otpori koji spajaju SGND i PGND u pojacalima) ali konkretno rijesenje, i potreba za njim, ovisi o mehanickom rasporedu komponenti i zica.

završetak citata

...izvor: http://www.audiofil.net/forum/forum_pos ... =7080&PN=3

[Roko]

...nastavak:




Par napomena:

CMC (Common Mode Choke) zavojnice/toroidi nisu neophodni, ali se relativno lako nadju u starim ispravljacima za PC, recimo. Mogu se staviti i zice, NE pretjerivati s njihovom duzinom. Cak bi par zavoja zice kroz neki feritni prsten dobro doslo.

Otpor zice (ili cak diskretnui otpornik) izmedju prvog i drugog konda (tamo gdje su nacrtani CMC-ovi) je donekle cak dobro dosao jer pretvara spoj u PI filter. Najbitnija mu je odlika da se s svakim stupnjem ovakvog filtriranja, pa makar 'otpor' bio normalna (nesto tanja) zica, u nekoj mjeri odvaja struja punenja kondenzatora i struja trosila.
U tvom slucaju imas jos jedan stupanj na kraju, radi lokalno smjestenih decouplera na plocici.

NE ZABORAVI: kondenzatori u ispravljacu su u seriji s izlazom, dakle, kroz njih itekako ide audio signal (struja).

NE stapaj multiple zice mase u plohu, napravi onako kako je nacrtano. Stvar je jasnija ako se komadi zice nacrtaju kao otpori. Radi rasporeda komponenti u kucistu, nije moguce napraviti idealno signalnu masu, no ovime se dosta dobro priblizavamo tome. Vod od avijezde mase do ulaza vodi paralelno na radijus transformatora sve dok ne dodjes do zadnje strane, tek onda idi na konektore. Bilo bi dobro da su konektori u sredini zadnje strane, jedan do drugog. Izbjegaval vodjenje zica mreznog napona u paralelu s vodom signalne mase. Masu lijevog i desnog ulaza razdvoji iz signalne mase na ulaznom konektoru, vodi simetricno lijevo i desno na plocice, cim dalje od trafoa.

Upletene zice na crtezu moraju biti upletene, s tim nema sale, pogotovo s onima od trafoa do greca i od greca do prvog kondenzatora. Tako upletene zice obje strane (+, -) onda mozes voditi skupa u paralali, naravno, cim dalje od 'cistih' masa i napajanja. Ako se moraju krizati, nek to bude pod pravim kutem.

Na shemi nisu nacrtani trikovi poput Zobel/Snubber R-C serije za sekundare trafoa, eventualni kondici za blokiranje dioda u grecu (ako koristis obicne a ne brze ili soft recovery), i snubber-i za elektrolite.

Vod oznacen s L (podebljan) trebas imati cim kraci i cim deblji, ALI ne tojiko debeo da centralna tocka zvijezde mase ne bude tocka nego poveca 'fleka'. Ovo na tvoju srecu, rdi odvojenih sekundara trafoa, nije toliko kriticno koliko bi bilo da se radi o sekundaru s srednjim izvodom, kada bi tim vodom isle i struje punjenja iz greca, kod tebe ovim vodom zajednicki teku struje trosila oba kanala, i na taj nacin je taj vod izvor preslusavanja. iako to nije kriticno, ponavljam, dobru praksu je uvijek uputno prakticirati. kako je nacrtano, signalna masa 'pliva' oko srednje vrijednosti struje lijevog i desnog kanala. Koliki napon ta struja razvija, ovisi naravno o otporu voda L. Taj napon se na kraju dovodi na invertirajuci ulaz pojacala kroz signalnu masu, i superponiran na ulazni signal. Buduci d konstrukcija nije posve diferencijalna, ta se smetnja nece posve 'oduzeti' pa ce jedan njen dio ostati pojacan u izlazu. on je vrlo malen, ali ipak

[Roko]

...dalje:

Vod od zvijezde mase prema ulaznim konektorima, u kutiji ga vodi tako da cim manje moze predstavljati nesto tipa udaljenih pol zavoja od transformatora. Teoretski, to napravis tako da zamislis crtu od sredine toroida do spoja mase ulaznih cincheva, i od tocke na zvijezdi mase, do spoja mase na ulazne cincheve, vodis sizcu po toj crti, ili paralelno na nju. Naravno, bolje bi bilo tangencijalno na trafo ali nemas bas taj izbor koliko sam vidio.

Ground ulaza ne trebas spajati preko 10 ohma na sasiju, vec je za to nacrtan posebni vod od zvijezde mase koji se spaja prek 10 ohma (ako nije uzemljena) ili 10 ohma u paralelu s dvije antiparalelne diode (ako je sasija uzemljena).
Naravno, kuciste nigdje drugdje ne smije biti spojeno na nikakvu masu, samo tu. Alternativno, mozes to napraviti i kod ulaza, ali onda ne vodis vod s zvijezde, naravno, premda je to sa zvijezde pravilnije. izuzetak je kad bi vod od zvijezde do mas eulaza i od zvijezde preko otpora do kucista, morali radi mehanike biti toliko udaljeni da bi primjerice rasipno polje trafoa ili struja kroz neke obliznje zice, mogli inducirati vecu razliku napona izmedju kucista i mase ulaza. Tada se kuciste spaja na masu kod samog ulaza, kao sto je to u originalu napravljeno s A40.

Masu koja je dosla od zvijezde na ulazne cincheve, sa ulaznih cincheva dalje vodis s dvije posebne zice, po jedna masa, dakle, na svaki GND prikljucak na plocici lijevog i desnog kanala respektivno. Zicu signala s odgovarajuceg cincha vodis upleteno s tom zicom mase. Uplitanje je OBAVEZNO. jedine dvioje alternative koje imas su koaks kabel, ili dvije zice paralelno, kao na tzv. flat kabelu, no uplitanje (parica) je bolja od toga.

[Roko]

...i malo konkretnije:


Pitanje:

Zar nije jednostavnije koaksijalnim kabelom nastaviti od chincheva do pločice i mase sa zvijezde spojiti na pločicu? Ovdje se ne radi o integriranom pojačalu da bismo trebali spajati mase na ulaznim chinchevima.

Odgovor:


Mozda je jednostavnije, ali nije ispravno, a u nastavku cu objasniti i zasto. Isto tako, nema to veze s time jel pojacalo ili integrirac ili pretpojacalo - greska je ista, premda se kod pretpojacivackih stupnjeva vise cuje jer su od te tocke do izlaza pojacanja veca.

Dakle, prvo tvoj prijedlog:



Koaks od ulaza do plocice je ozcnacen paralelnim crtama, punom i ctrkanom, medjutim to moze biti i parica ili twin, nije bitno. Za sad samo toliko da se vidi da je povrsina petlje koju zatvaraju ta dva voda minimalna.
To medjutim ne vrijedi za vodove mase, i ta je petlja oznacena povrsinom PL, koja daje 'kratko spojeni' zavoj kroz kojeg prolazi rasipno polje trafoa (dapace, bilo kakvo AC polje u blizini) i inducira struju I.
Ta struja daje najveci pad napona na najduljoj zici i najvecoj impedanciji, koja u ovom slucaju iznosi ruljinu od plocice do konektora, i duljinu mase interkonekta do source-a, gdje je, u pravilu, spojena skupa, vrlo niskom impedancijom.
Koliki je taj napon? Na prvi pogled, jasno je da je ukupni otpor petlje reda stotina milioma, medjutim otpor zice od zvijezde do plocice je mozda 10miliohma, cime je vecina pada napona (tipicno >90%) kroz spojni vod mase uz kojeg se u paraleli vodi signalni vod. Medjutim, otpor je tu manje vazan - bitna je impedancija. Ovakva petlja cini zavopjnicu, cija je reaktancija znacajno veca od otpora, i raste s frekvencijom. Ovo je posebno bitno jer rasipno polje tranformatora sadrzi ogromne kolicine visokih harmonika, radi ispravljanja. U ovakvom se slucaju prilicno lako mogu inducirati milivolti 'smeca' u obliku harmonika od 100Hz. Napon delta U se automatski oduzima od ulaznog signala (protufazno L i R ako su duljine kablova i raspored simetricni) i 'ladno' pojacava u pojacalu. Premda su signali protufazni, visoki harmonici 100Hz su itekako cujni. To je kad nema ulaznog signala iz source-a. Kad ima, i pojacalo tjera opterecenje, tada rasipno polje trafoa sadrzi intermodulirane harmonike 100Hz i struju trosila, cijelu (kod pojacala u klasi A), ili poluvalno/punovalno ispravljenu. Slozit ces se samnom da taj signal NE zelis na ulazu svog pojacala.
Tipicni simptomi kod ovakvih spojeva su pojacalo koje 'suti' ko zaliveno tako dugo dok se ne spoji s source-om, ili mu se spoje zajedno mase lijevog i desnog kanala.
Razmotrimo usput i sto se dogadja kada se stavi kratkospojnik izmedju masa ulaznih cincheva. Tipicno, PL se smanjuje na povrsinu unutar kutije, struja I se, medjutim, radi smanjenja impedancije moze i povecati, a delta U se donekle smanjuje jer ostaje pad napona samo na duljini mase od ulaza do plocice (znatno manja impedancija). Problem, medjutim, jos uvijek ostaje. Ovakve stvari i u izlaznim pojacalima smanjuju odnos signal/smetnja na svega 60-80dB, u slucaju posebno lose odabranih puteva i rasporeda 'mehanike' te otpora kablova, moze to biti i gore.

Za usporedbu, eto i mojeg prijedloga:



Ovdje povrsina Pl teoretski 'ne postoji, u praksi je minimizirana. Ostaje samo onaj dio koji se odnosi na povrsinu koju zatvaraju interkonekti lijevog i desnog kanala. Istina, tu je i (nadajmo se) metalni 'zid' kutije koji znacajno smanjuje prodor rasipnog polja trafoa do interkonekta, no interkonekt ostaje neobranjen od drugih polja cije se silnice mogu zatvarati kroz PL. Iskoristit cu priliku da ukazem da bi svakom trebalo na temelju ovog biti jasno zasto nije losa ideja da interkonekt lijevog i desnog kanala idu paralelno, i to cim blize, pa cak i da budu upleteni u paricu!.
Istovremeno, ovo je prilika da se pokaze zasto se uplicu 'vruci kraj' i masa ulaznog kabela, odnosno, zasto je to koaks ili twin kabel. Promotri povrsinu izmedju crtkane crte i pune crte od ulaznog cincha na crtezu, i spoja na plocicu. Ukoliko se te dvije crte (vruci kraj i masa ulaza) razdvoje, nastaje lokalna petlja s nekom povrsinom, koja je otvorena za indukciju. Buduci da su zice impedancije reda miliohma, izlaz source-a impedancija reda mozda stotinjak ohma, a ulaz pojacala impedancija reda 10-100k ohma, upravo na toj najvecoj impedanciji ce svaka inducirana struja u toj petlji generirati najveci napon - i to za 2-5 redova velicine veci od svih drugih dijelova te petlje. Taj napon se 'ladno' superponira na ulaz i pojacava u pojacalu. Nadam se da je iz ovoga jasno zasto se ulazni kablovi kao i interkonekti izvode u najmanju ruku paralelnim twin kablom, ako vec ne paricom, uplitanjem, ili koaksom - na taj nacin je povrsina petlje minimizirana, i priblizava se nuli. Nadam se da je takodjer jasno da su ovakve osnove 1000 puta vaznije od toga je li kabel od srebra ili bakra, i je li mu izolacija od teflona ili 'obicne plastike'.

Na kraju, eto jos jednog tipicnog primjera, kada ne postoji odvojena signalna masa, vec se generira 'lokalno' iz mase napajanja (power ground), to je onaj famozni 'trik s 10 ohma otporom':



Petlja PL je i dalje povecana, stovise, u njoj potencijalno postoje i poveliki padovi napona na vodu power grounda od zvijezde do plocice ako njime tece izlazna struja (o tome i podvarijantama drugi puta).
Medjutim, tu su otpori od 10 ohma. Zasto oni? Jednostavno: zato da bilo kojainducirana struja u toj petlji inducira najveci napon bas na tim otporima.
Otporom R1 je oznacena duljina mase interkonekta i mase spoja ulaznog cincha s plocom pojacala. Taj otpor je reda stotine miliohma, a i impedancija mu je, premda rastuca s frekvencijom, ponovno puno manja od 10 ohma, cime je inducirani napon u dijelu petlje R1 puno mani od onog u otporu 10 ohma, dakle delta U1 << delta U2, tipicno 100-1000 puta, dakle, smetnja se i dalje inducira i pojavljuje na ulazu, ali s 40-60dB manjim intenzitetom - tipicno daleko ispod shuma.

Medjutim, sto s razlikom power grounda i signal grounda?
Ovdje se vracamo punim krugom na pocetak, i na prve dvije slike koje uopce nemaju nacrtan power ground.
Razlog je tome sto su ulazna masa, dakle referentna tocka + ulaza pojacala, kao i referentna tocka - ulaza pojacala, jednake - tipicno je ova druga to indirektno, preko povratne veze, i taj 'ulaz' u pojacalo nije vidljiv na prvi pogled. Drugim rijecima, razlika izmedju PGND i SGND se (djelomicno) anulira diferencijalnim karakterom ta dva ulaza pojacala (iako, ponavljam, onaj 'suprotni' od vidljivog ulaza nije uvijek ocigledan).
U pravilu, ponistavanje nije savrseno jer pojacalo, gledano na ovaj nacin, nije savrseno diferencijalno kroz ulaz i masu. Pretpostavimo za pocetak da uopce ne dolazi do ikakvog ponistavanja inducirane smetnje. U tom slucaju se razlika napona (milivolti) pojavljuje superponirana na izlaz, ali NE I POJACANA kroz pojacalo. Dakle, u tom slucaju moguc je slabiji brum, medjutim, osim ako stvari mehanicki zaista nisu problematicne, ovo ce biti relativno mala smetnja, pogotovo u odnosu na signal i pri niskim glasnocama. U stvarnosti je ovaj problem prisutan samo kod pojacala bez ikakve povratne veze, kod ostalih se smetnja djelomicno (ili, ako se pojacalo tako konstruira) potpuno ponistava.

Na kraju, treba jos dodati dvije napomene:
1) Cijelokupni lanac od source-a do izlaza koji je posve dual mono, teoretski ne mora nigdje imati zajedno spojene mase ulaza (ma koliko ih bilo), cime svaka petlja PL ne moze biti zatvorena, pa time bez obzira na njenu povrsinu, ne dolazi do induciranja smetnji. Slican je slucaj i s lancima koji su kompletno diferencijalni. Medjutim, u pravilu na ovakvo sto se ne smije racunati - cak niti kod diferencijalnih uredjaja, naime, cesto situaciju pokvari neko pravilo o uzemljivanju, koje cesto spoji mase kanala preko uzemljenja, i time se zatvori, puno teze odrediva, petlja otvorena za indukciju smeca. Radi toga cak i diferencijalni, dual mono, a pogotovo visekanalni uredjaji vode kanale u snopovima s zajednickom ili paralelnom masom, kako bi se povrsina petlje cim vise smanjila, makar 'za svaki slucaj'.
2) putevi jacih struja (napajanje, ispravljac) se takodjer prave takvi da im strujni krugovi koje cine, predstavljaju petlju cim manje povrsine - zato se uplicu, vode twin-om ili multiplim paralelnim vodovima. Ovaj puta je indukcija u njima manji problem - ne smije se zaboraviti da elektromagnetizam radi u oba smjera. U ovom slucaju takve bi petlje vece povrsine bile izvor magnetskih polja, dakle za razliku od onih prvih koje defacto predstavljaju 'sekundar' nekakvog zamisljenog trafoa, ove bi bile 'primar'.