[心得] 淺談接地處理(內容更新) feat. Kojo

--------------------------------- 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 但這題範圍之大... 不小於之前聊過的「墊材篇」 --------------------------------- 寫在前面 1. 這邊與大家視角相同、都是一邊摸索一邊嘗試驗證的...折騰過程 (汗 2. 此篇「不是」學術論文，會儘可能用淺顯易懂方式說明 3. 每個人認知不同，如有些內容對你來說太基礎簡單、也可跳著看OK --------------------------------- 補個目錄 -> 到底需不需要玩地盒? -> 什麼時候玩比較好? -> Kojo最後提到的2P3P轉接頭方案? -> Kojo提到的簡單量測手法 導讀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) 閒聊 --------------------------------- 先留意一些基礎認知 如下圖 透過電表可量測 確認AC地端，與FGND是否導通 https://i.imgur.com/AmIDV1p.jpeg 如下圖 https://i.imgur.com/uTNZ71X.jpeg 訊號的情況 前後連通，形成地迴路 電源的情況 也會形成地迴路 但有機會進行隔離，或是各種電處方案 減少共地迴路額外雜訊影響 換言之 「接地處理」與「電源處理」是息息相關的 必須同時考量 例如 1. 最前端統一接地，先處理整個系統的地迴路 幾種不同方案： -> 大地接地 -> 主動式接地機 -> 地盒 2. 針對訊號地，視情況搭配地盒 -> 一個地盒，或複數個地盒 3. 針對電源地，搭配電源處理方案或隔變 儘可能提高電源品質 同時儘可能降低 電源段共地雜訊的額外干擾影響 --------------------------------- ------> 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 各器材原本都已經有自己的接地 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，才開始感受到效果 如果透過前面量測方式 確認機內迴路GND 與AC地線之間是導通的 (處在同個地迴路) 這時候 即使特地買了地盒 去連接器材的RCA端子 但電源段卻沒有做處理的話 在同個地迴路之內，彼此仍會互相影響 降低有感程度 (導致雖然接了地盒，卻似乎有點無感...) -------------------------------- 另一方面 地盒/地線也很大程度 會影響整個系統的調音走向 因此這邊建議： 前期 -> 可以先不玩地盒 (器材本身已有FGND浮接) -> 或是先玩便宜的地盒 (相對熱門或低單價好脫手的為主) -> 居住環境許可的話，「大地接地」才是王道 -> 如果PC訊源用戶，可以先嘗試接地 中期 -> 針對訊源與大件部位，視情況選用地盒 -> 特別留意地盒與地線的調音影響 -> 地盒優先位置通常會是「訊源」 (如果PC訊源用戶應該很有感) 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 -> 想多嘗試不同配置調音，也可不同位置個別使用地盒 --------------------------------- 接下來，這次換個方式 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： 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 只挑部分內容、簡要導讀 也歡迎大家一起來討論 --------------------------------- 第一份文件 https://i.imgur.com/c5OvRwd.jpeg 仮想アースについて 關於虛擬接地 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 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」 https://i.imgur.com/NAomWzs.jpg 也就是 下圖提到的 「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(也就是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 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 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 出現了的做法 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」 https://i.imgur.com/2o5jSxH.jpeg 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(儘可能增加效果) -> 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 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！！ アースループ = Earth Loop 地迴路的迴避方案 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「」 訊號地又包含了類比/數位訊號： 「AGND(Analog ground)」 「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 透過三用電表去量測 器材AC母座的地線端 與FGND是否有導通 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 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/ 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 器材AC母座地線端 與機殼後方或側邊的螺絲 是否有導通 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 https://i.imgur.com/Vtj8S4n.jpeg --------------------------------- 方案三 再來是確認 器材AGND與DGND 是否有導通 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 https://i.imgur.com/0XETsUG.jpeg --------------------------------- 接著是「地迴路」的形成 如下圖示 從AC入線處到內部FGND 地線都是連通的狀況 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 -------------------------------- https://en.wikipedia.org/wiki/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 (這邊Kojo有順便工商一下 他們即將推出的小道具 Crystal Gap 功能應該類似於ifi gnd defender) 概念在於 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 當你系統裡遇到哼聲之類狀況 然後用來 Debug 的方案之一 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 如果同樓層電力迴路裡面 有其它「非關音響耳機」的其他電器產品 且租屋處不方便牽專線 又怕會受影響的話 可以反向來使用 例如 將「非關音響耳機」的其他電器產品 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、或是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」其他電器產品 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 (切斷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 沒有強大的主動式接地盒 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 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的條件下進行 (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) 下篇預計會提到一些地盒心得 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 下回預告... 應該先Ruby Crown 然後才是接地篇下篇...（吧） 以上，感謝收看 -- 感謝助推 感謝S大推~ 真的 感謝QQ 感謝補充 感謝~ 您，主動式 感謝助推~~ 感謝 感謝n大推，您 真的 確實如此 走USB或同軸都會造成地迴路的產生 感謝Louis大大推XD 感謝助推:) 每個設備獨立確實不錯 但就貴了些qq 感謝b大助推~ 感謝vin大 GND defender好用 感謝itai大 這邊會再調整內文~ 感謝thomas大推~ 感謝HGK大大推 Kojo真的不錯 感謝! 感謝水色大推 EG真的很有感(尤其是串聯後) 感謝建議 這邊稍晚來調整一下內文 感謝蘇大推 稍晚整理一下再更新 感謝A大助推 確實，這邊先把這篇內容調整完成 再處理後續
※ 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

推 unique0515: 您，先推再看了03/08 18:18

推 Skrwuword: 先推！03/08 18:21

推 DIGIBOOSTER: 推! 對於PC用戶或訊源真的會很有感03/08 18:23

推 pobearla: 推論文03/08 18:24

→ yys310: The G Word -Bruno Putzeys https://tinyurl.com/372ku6zz03/08 18:24

推 Amulet1: 有懂有推03/08 18:36

推 Daedolon: 您03/08 19:01

推 lazybirdzzz: 推推 期待下篇03/08 21:11

推 q541700: 寫的真詳細03/08 21:38

推 ntcpa07: 大推，很有幫助！03/08 21:40

推 greg7575: PC電供沒接地就整個殼給你55V電個爽03/08 21:59

推 iamala: 最經濟的作法是數位訊號走光纖，dac單獨上隔變，這樣就不03/08 22:31

→ iamala: 會有地迴路了。03/08 22:31

推 louissyou: 感謝路克大由淺入深的解析，讓我對接地有更深的理解了X03/08 22:55

→ louissyou: D03/08 22:55

推 chu90016: 感謝大大分享03/08 23:46

推 comipa: 推 之前也看過Kojo那份文件 後來就目標一個設備一顆E..03/08 23:58

推 borisaladin: 推 文件內容漲知識！03/09 00:42

推 a951l753vin: 我有一顆GND Defender~03/09 03:15

推 itai: 看完頭很昏QQ03/09 06:54

推 thomas790: 推，認真，訊息詳細03/09 09:07

推 HGK: kojo 便宜好用 推03/09 09:16

推 MoneyBlue: 推推！03/09 09:35

推 luwatercolor: 推，Kojo eg很想聽聽看03/09 11:40

→ m9172250: 我是覺得內容不夠精確也有部分錯誤啦03/09 17:21

→ m9172250: 精闢點重點就是 系統皆由訊號線地彼此連結03/09 17:26

→ m9172250: 剩下源頭單點接地 其次注意變壓器種類 隔離類機器等試情03/09 17:26

→ m9172250: 況調整03/09 17:26

推 noryb: 感謝Luke大! Earthing和Grounding不太相同,個人經驗,電子設03/09 18:27

→ noryb: 備應該是後者。系統同樣的基準電位,和同步的時脈,提升明顯!03/09 18:28

推 AerobladeIII: 遲來的幫推！避免篇幅過長，分兩篇講接地也蠻好的03/10 10:02

→ AerobladeIII: 。03/10 10:02