Поводом к написанию данной заметки послужила неслучайная череда событий, начало которой положил случайно оказавшийся около внешнего БП бесконтактный пробник фазы.

На форумах существует довольно большое количество людей, считающих заземление, а точнее PE (Protected Earth — защитная земля), которое нам досталось в наших многоэтажных домах, злом. Мол, от соседей к нам приходит «грязь» и всякие беды.

В этом мнении есть некоторое зерно правды, но я собираюсь рассмотреть несколько типичных проблем, возникающих, если мы не используем заземление. Это неминуемо приводит к заметному ухудшению звучания наших музыкальных систем — и чем сложнее они по составу, тем более существенно будет деградировать звучание.


Для читающих только вступление и выводы хочется заметить, что в данном случае все интересное будет между, но для понимания, необходимо вам это или нет, потребуется бесконтактный пробник фазы с нижним пределом измерения 90 В и/или мультиметр, способный измерять переменное напряжение. Если эти слова вам неизвестны, то чтение вполне можно прекратить, хотя…

Начнем от щитка

Система заземления TN-C.

Для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической системой TN-C является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае — глухозаземленная нейтраль.


Как правило, нам в квартиру приходит трехжильный кабель, где один проводник — одна фаза из трех L1 (или L2, L3), другой проводник — нейтраль, а еще один — PE-проводник, который подсоединяется на сам щиток и проходит без дополнительных переключателей.

В распространенных у нас евророзетках или Schuko расположение фазы и нейтрали не нормируется. Один из вариантов может быть таким, расположение же в вашем конкретном случае легко проверить тем же самым пробником:

Диагностика необходимости действий

Начнем с самой аудиосистемы. Если в наличии вышеупомянутый бесконтактный пробник фазы, необходимо проверить им каждый корпус входящих в систему аппарата, предварительно убедившись, что пробник правильно работает на любом силовом кабеле — то есть он должен показать наличие фазы на кабеле, если, конечно, он включен в работающую розетку.

Если пробник не показывает, то следует для спокойствия измерить напряжение между нейтралью (N) из розетки — а лучше землей (PE), если она есть — и металлической неокрашенной частью каждого корпуса девайсов. Например, болтиком, крепящим какой-нибудь разъем на его задней части.

Если значения околонулевые, то можно слегка выдохнуть, а вот если же пробник показывает наличие напряжения на корпусе, тут следует задуматься и снова призвать на помощь вольтметр, чтобы узнать объективные значения.

Если пробник светился, значит — мы увидим значения от 60 до 130 В. Это веский повод для поиска причин.

Причины

Если линии для питания аудио в квартире трехпроводные с PE, и в розетках все подключено, то необходимо убедиться, что все используемые силовые кабели тоже трехпроводные и линия PE подключена с обеих сторон, а также есть ли линия земли в дистрибьюторе, если он используется — и это касается любых устройств, используемых между розеткой и аппаратом. В случае двухпроводной линии без PE это тоже необходимо проделать.

Такую проверку нужно выполнить на всех устройствах, гальванически связанных (то есть по проводам: межблочным, силовым, Ethernet) с аппаратами системы. Это усилитель, источник, коммутатор/роутер и т.д.

Если на девайсе PE не используется, то есть в IEC-инлете контакта PE нет или вовсе используется двухпроводной сетевой кабель, то этот прибор надо запомнить и рассмотреть его поведение более подробно. Собственно, по-хорошему так надо поступить с каждым — рассматриваем все как «черный ящик».

Для этого отключаем наш «ящик» от всего и подключаем только силовой кабель и, не включая, проверяем напряжение на корпусе относительно нейтрали или земли в розетке. Включаем и повторяем. Если видим ноль в обоих случаях, то переходим к следующему — и проверяем все по очереди.

Устройства, на корпусе которых при подключении только к питанию обнаруживается потенциал — и есть виновники. Это напряжение неминуемо будет присутствовать и на сигнальных землях на входах и выходах, и по межблочным соединительным кабелям. Эта совершенно не нужная наводка будет на всех устройствах системы.

Устранение. Часть первая, сами аппараты

1) Как правило, во всех современных заводских изделиях, если их разобрать, мы увидим такую картинку.

Желто-зеленый проводник земли от входного инлета соединен с корпусом — и если есть в трансформаторе экранирующая обмотка, то она тоже имеет контакт с корпусом, иначе она будет только вредить, но не приносить свойственную ей пользу.

Такие устройства в большинстве случаев не являются источниками проблем.

2) Есть заводские устройства, в которых нет контакта заземления.

3) В иных же изделиях часто увидим такое — контакт PE есть, но не задействован.

Проверить оба варианта можно, не вскрывая аппарата, тем же самым мультиметром в режиме прозвона диода или измерения сопротивления: если контакт PE соединен с корпусом, то сопротивление будет ноль — или бесконечность в противоположном случае.

Если при проверке, как описано в разделе "Причины", на корпусе обнаруживается напряжение, то тогда лучшим способом будет:

1) если блок питания встроенный и не имеет контакта заземления, сменить на устройство, которое подобным образом себя не ведёт и как правило имеет входной сетевой разъём с тремя контактами, включая заземление (PE),

2) если блок питания внешний, заменить его на БП с аналогичными характеристиками, но, как и в пункте №1, который подобным образом себя не ведёт и как правило имеет входной сетевой разъём с тремя контактами, включая заземление (PE).

Если же есть опыт и понимание внутреннего устройства конкретного аппарата, то у нас есть два варианта, если БП встроенный: 1) вскрыть и изготовить необходимый проводник между PE и корпусом или, не вскрывая, 2) снаружи подсоединить проводок земли под какой-нибудь болтик.

В устройствах с внешним и, как правило, импульсным питанием, где всего два контакта на вилке без земли, тоже есть два варианта: 1) сменить БП на блок питания, где земля есть и 2) вскрыть и вывести проводник земли непосредственно с земли платы наружу или использовать для этого корпус, как в примере, рассмотренном ниже.

Повторюсь снова — любую модификацию готового изделия нужно производить, хорошо понимая, что делаешь и не рекомендуется в любом противном случае.

Пример

Есть у нас обычный Ethernet-коммутатор — в данном случае, Netgear GS108 из ProSafe-линейки.

Его ИБП, вилка подключения имеет контакты только фазы и нейтрали.

Если выключатель питания на кабеле питания не включен — на корпусе ни к чему больше не подключенного устройства 78,3 В от относительно земли.

Включаем коммутатор — 79 В.

Если в нашей системе используется стример, сетевой плеер, да и просто компьютер в качестве воспроизводящего устройства, то это напряжение окажет самое непосредственное отрицательное влияние, несмотря на, казалось бы, гальванически развязанные порты по стандарту.

Стоит заземлить корпус или подключить вместо комплектного импульсного блока питания линейный, имеющий контакт PE во входном разъеме и используемый правильным образом — напряжение на корпусе и, соотвественно, на земле рабочей платы внутри становится ноль.

Кстати, раньше, специальный контакт для подключения земли на его корпусе был, потом тихо исчез.

Повторюсь: это надо проделать со всеми устройствами аудиосистемы, между которыми есть гальваническая — то есть проводная — связь.

Очень полезно сопровождать каждый этап промежуточными измерениями напряжения на корпусах системы и прослушиванием, но это для интересующихся. Остальным можно после проведения всех работ убедиться в том, что на корпусах 0 В или около того при измерении между землей/нейтралью и корпусом каждого устройства системы.

Устранение. Часть вторая, проводка

Если PE-линии нет, то ее надо проложить от щитка до системы — и даже лучше, если она будет проложена отдельным проводником. Причем не советую экономить на сечении: минимум 2,5 кв.мм, а лучше 4 кв.мм.

Дальнейшие действия будут зависеть от того, как организовано питание, есть ли общий дистрибьютор питания или нет, но принцип один. PE-контакт или изготовленную нами землю каждого девайса необходимо соединить звездой с проведенной PE-линией от щитка — то есть в идеале или от самого инлета, или от соответствующей розетки, куда воткнута вилка сетевого кабеля.

Если в дистрибьюторе земля проложена шлейфом, то есть последовательно от входного инлета через все розетки, то такое соединение надо переделать на звезду — от каждой розетки земли должны сходиться лучами к PE-контакту входного разъема.

Пример того, чем отличаются менее дорогие дистрибьюторы от более дорогих.

И более верхняя модель в линейке.

Наглядно видна разводка звездой не только фазы и нейтрали, но и линии земли в японско-американской версии.

В европейской версии так не удалось, потому что подключить шесть линий в одно место тяжелее, чем три — пришлось немного схитрить.

Зачем?

Что ж, наверное уже давно зреет вопрос: а действительно, зачем все это?

Ведь многим и без того нравится слушать в своих системах музыку. Но, судя по возникающим вопросам на многочисленных околомузыкальных форумах, есть немало и тех, кого звучание не очень удовлетворяет.

Долговременное сопоставление звучания одних и тех же девайсов в казалось бы одной и той же системе, а точнее в пяти своих, но в разный их период, одних и тех же знакомых аппаратов в системах своих и системах у знакомых в одно и тоже время, а также особенное внимание на отслеживание закономерностей между организацией систем и последующее проведение некоторых изменений во всех системах с перепроверкой результата — вот что легло в основу материала этой статьи.

Такая вот череда событий…

Я полагаю, что изменение характера взаимодействия по землям питания и сигнальным — помимо всего прочего, есть основная причина разного «звучания» кабелей.

Вольты и десятки вольт, а то и сотня с плюсом изменяет потенциал земли — особенно в запущенных случаях по теме питания. В сравнении с любыми объективными изменениями самого полезного сигнала от смены кабеля даже не сопоставить.

А разная устойчивость/реакция самих аппаратов к этому — причина неверной оценки качества их звучания в конкретной системе и неудовольствие от звучания системы целиком и постоянные метания. Собственно, все это давно известно, и даже термин есть — Common-Mode Rejection (CMR).

Словами же звучание хочу описать с помощью визуального примера.

Представим себе белый лист бумаги с напечатанным словом и некие преграды между нашими глазами и им. Так вот преграды, только меняющие цветовой оттенок белого листа, совершенно не мешают прочтению слова, но если искажается не только цвет, но и параметры, мешающие прочтению — например, мы вносим мутное стекло, — то это уже совершенно другая работа для мозга.

Со звуком точно так же: чем большая работа требуется мозгу для дешифровки того, что, собственно, он слышит, тем больше мы будем уставать при прослушивании, не будет удовольствия, состояния некоторой расслабленности и погружения в сам материал. Результат будет сильно зависеть от нашего собственного состояния, а не улучшать с помощью прослушивания любимых произведений наше самочувствие.

Так вот, если к «цветовому оттенку» или так называемому «окрасу» звучания системы, который складывается в результате конкретного сочетания комнаты, АС и самих составляющих систему аппаратов, мы привыкаем легко — и слух автоматически корректирует его без труда, то к отсутствию в звуке необходимых его составляющих привыкнуть довольно не просто — практически невозможно. Даже осознание этого факта не требуется: как было замечено выше, можно ориентироваться на косвенные признаки. Если все правильно, то чем дольше слушаешь, тем больше нравится — и больше погружение в саму музыку.

Описанные работы с питанием — та самая относительно чистая основа, на которой наш мозг «читает» музыкальный материал, воспроизводимый нашими системами.


P.S. Стоит добавить, что ситуация с питанием бывает разная, поэтому я рассмотрел одну из самых распространенных схем электроснабжения. Другое состояние того, что в щитке, никак не влияет на то, что относительный потенциал земли между девайсами должен быть околонулевым — но сами способы достижения этого могут оказаться разными.