环路测试过程中,需要将声卡的输出输入端地线直接相连,这时会产生一个“环地”问题,可能影响声卡测试的结果(不过一般只有特别敏感的声卡才能反映出来)。
所谓“环地”干扰,是指信号回路的地线如果形成环形回路,而且这个回路中间有较大的空余面积,那么将因为此空余面积内有电磁波穿过而在地回路中形成感应电流,使地线各点的电位不相等而且频繁变化,进而将此感应干扰信号传给信号回路,影响信号的纯度和信噪比。如果电路中包含大倍率放大电路,环地干扰的影响将同倍率放大,后果是比较严重的。如上图所示。因此模拟电路设计大多用“单点接地”的方式,地线呈树状结构:没有包围面积,因而基本不会产生地环路感应电流。如下图所示。
在声卡自测时,如下图,如果对录线较长,而且两端都接地,的确会形成地环路。对此反映较明显的声卡当数创新Creative Audigy2ZS,据称其输出端口与输入端口共地,会因“环地”干扰而影响测试成绩,噪声水平会明显提高。而“LINE JN3”端口因为采用单独的地,因此从此端口测试会得到更好的成绩,达到接近理想的信噪比数值。
认为,如果不是各端口间本身性能存在差异,“环地”干扰的问题并不难解决,只要将对录线一端的地线断开,成为单端接地,即可消除“环地”的条件,得到真实的测试结果(音响设备中许多信号的传输都是要求单端接地的,否则同样会产生“环地”干扰的问题)。可惜没有该声卡,无条件实际试验。
这里附带谈谈电路板布线的问题。应该指出,对于大面积“铺铜”形成的地,虽然看起来同样是一个回路,但是由于中间空余面积很小,因而基本不会产生“环地”干扰的问题。特别是对于数字和高频电路,要求信号和地之间形成的回路面积尽可能小,因此一般都采用铺铜接地的方式,甚至采用多层电路板,有专门的地平面,得到更好的效果。
其实对于低频模拟电路,如果条件允许,采用铺铜接地甚至地平面,同样会得到更好的结果,只不过一般会增加布线的难度或使成本增加而已。特别是单面走线的低成本电路板,一般用“单点接地”的方式。而对于双面板,底层少走线多留空余来铺铜接地是个不错的主意。
多设备间互连,由于信号地一般都连到了机壳地,而机壳地最后又会连接到电源的地线端,或连接到单独的专用地线,那么如何来避免“环地”的形成呢?推荐使用下图所示的连接方式。
这时实际就是树状“单点接地”,参考点为电源插座的地端。
有些测试设备制造商推荐使用下图的连接方式,用一条粗附加地线来连接测试设备与被测设备。对此有些疑问。如果图中只有测试仪器连接到电源地,这当然没什么问题,但实际上大多数设备电源插座都包含了接地端,这样的连接仍然会形成图示的地回路。只不过如果这个回路的电阻足够小,感应电压将不明显。但是这个回路的面积一般是相当大的,理论上讲干扰是不容忽视的。
所以建议,如果待测设备没有电源接地线,可以附加地连接线,反之则不必加,而且一定要注意测试线地端是否为隔离型的,如果不隔离必须采取单端接地的连接方法。或者我们可以断开待测设备的接地而用附加地连接线,地不形成环路,信号一地间包围面积也小,这才是最合理的连接方案。