Några tankar om ledningsdragning och jordning
Printed from: HiFiForum.nu
Topic URL: http://www.hififorum.nu/forum/topic.asp?TOPIC_ID=57302
Printed on: 2024/12/15
Topic:
Topic author: Lenn Art
Subject: Några tankar om ledningsdragning och jordning
Posted on: 2007/01/08 20:03:55
Message:
En sak som kan ibland förvåna mig som DIY-are är att även om en förstärkare noggrant kopplats exakt enligt kopplingsschemat, så är det ingen garanti för att den verkligen fungerar som det är tänkt. I några fall tjuter den som en stucken gris när man slår på strömmen. I andra fall spelar den musiken med en ohälsosam inblandning av brum. I ytterligare andra fall är förstärkaren tyst när man håller handen på den, men brummar i högtalaren när man släpper den.
Oftast fungerar den naturligtvis som den ska. Men för de allra flesta DIYare som börjar bygga ljudelektronik uppstår förr eller senare problem med brum eller instabilitet. Frågan är då inte bara hur man botar symptomen, utan ännu viktigare är kanske att redan från början veta hur man helt undviker att sådana problem uppstår.
Min avsikt med den här tråden är att dela med mig av några tankar som jag samlat under flera decenniers byggen av radio- och ljudelektronik. Om jag lyckas med min avsikt hoppas jag att ännu fler DIYare får uppleva den ljuva musik som uppstår när den färdigbyggda förstärkaren verkligen fungerar utan instabiliteter, brum eller andra störningar.
Jag vill betona att jag givetvis inte sitter inne med svaren på alla frågor. Jag hävdar inte ens att det jag säger nödvändigtvis är sant. Men det jag skriver bygger på egna och andras erfarenheter. Risken för att ett och annat missförstånd har smugit sig in i resonemangen betraktar jag som självklar, liksom sannolikheten för att du som läser har andra erfarenheter. Därför hoppas jag på sedvanligt tålamod och överseende, och att ni som har andra erfarenheter delar med er…
Med detta sagt önskar jag nu trevlig läsning!
Replies:
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/08 20:04:25
Message:
Inledning
Det finns många sätt som en hembyggd förstärkare kan överraska på. De ovan nämnda och många liknande problem orsakas ofta av bristande eller felaktig ledningsdragning. För de allra flesta DIYare är det självklart att ledningsdragningen i signalvägen kräver speciell omsorg. Inte riktigt lika många har upptäckt eller accepterat att ledningsdragningen i samband med jordning är lika viktig (om inte ännu viktigare).Det vi kallar jordning innebär så mycket mer än bara förbindelse med jord. Det är dessutom inte riktigt klart vad vi menar med ”jord”, eller hur? Jord kan avse olika saker i olika sammanhang. Vi ska komma tillbaka till det.
Den som provat kan vittna om att det ibland kan vara riktigt knivigt att hitta orsaken till att en förstärkare brummar eller till att den är instabil. Det hörbara områdets lägre frekvenser gör visserligen audioelektroniken till ett något tryggare land än vad radioelektroniken kan vara, men jag vill nog mena att oförsiktig eller felaktig ledningsdragning kan omvandla även den finaste förstärkare till en oscillator.
För syftet med den här tråden lämnar vi radioelektroniken därhän och koncentrerar oss på audiokretsarna. Vi bortser även från instabiliteter som orsakas av bristande design, till exempel en olämpligt utformad motkopplingsslinga.
I de följande avsnitten kommer vi mest att tala om brum och dess orsaker och botemedel. Jag tror att om ledningsdragningen i en förstärkare följer den praxis som erfordras för att den ska vara fri från brum, kommer den högst sannolikt även att vara stabil.
Det finns också många typer av högfrekventa störningar i form av knäppar från strömbrytare, tvättmaskiner, kylskåp och så vidare. Även om sådana störningar knappast kallas brum, kan det vara hugnesamt att veta att en genomtänkt ledningsdragning och jordning minskar känsligheten även för högfrekventa störningar ganska bra.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/08 20:04:43
Message:
Brum
Det vi vanligen menar med brum är närvaron av lågfrekventa signaler som inte ska finnas med. I de allra flesta fall består brum av- en signal baserad på 50 Hz och ett antal multiplar av 50 Hz
- en signal baserad på 100 Hz och ett antal udda multiplar av 100 Hz
- en blandning av båda dessa signaler
100 Hz uppstår vid helvågs likriktning av 50 Hz växelspänning. Eftersom likriktningen innebär att vågformen klipps sönder vid varje halvperiod uppstår, utöver pulserna av 100 Hz, ett spektrum av udda övertoner, det vill säga 300 Hz, 500 Hz, 700 Hz och så vidare, långt upp i frekvens.
Mitt budskap är således att brum inte är begränsat till 50 eller 100 Hz, utan det stora innehållet av högre frekvenser gör brummet ytterst störande när vi lyssnar på musik.
Brum kan ha flera olika orsaker. Vi ska nu titta närmare på några av dessa.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/08 20:05:03
Message:
Magnetiska fält
Även om det kanske inte är så vanligt förekommande, är det lätt hänt att brumfältet från en nättransformator når in till signalförande ledningar. Andra gånger kanske signalkablarna råkar hamna för nära en nätkabel. Även om de flesta signalkablar är skärmade bör vi tänka på att dessa skärmar är elektrostatiska, vilket vill säga de endast skyddar mot elektriska störfält, inte magnetiska.För att kontrollera om brummet orsakas av sådana störfält kan man prova med att flytta på kablaget och kanske även på enheterna. Om brummet ändra sig då får man försöka hitta den bästa inbördes placeringen av apparater och kablar.
För det mesta är störande brumfält inget stort problem, åtminstone inte med dagens köpeapparater. Bygger man själv, kan dock placering av komponenter, ledningsdragning, jordning och kanske skärmning vara viktiga faktorer.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/08 20:05:18
Message:
Filtrering av matningsspänningar
En orsak till brum kan vara att matningsspänningen inte är tillräckligt filtrerad. Det leder till att störpulser från likriktardioderna följer med matningsspänningen ut till förstärkarens olika steg och där blandas med insignalen – som sedan förstärks och presenteras i högtalaren. Störpulserna har oftast frekvensen 100 Hz med ett antal udda övertoner. Den här sortens störning som ligger överlagrad på matningsspänningen kallas på svengelska för ”rippel”.Otillräcklig filtrering av matningsspänningen är relativt ovanlig idag. De flesta förstärkarbyggare använder helvågslikriktning och rejält stora filterkondensatorer. Halvledarförstärkare arbetar vid förhållandevis låga spänningar men med strömstyrkor som kan vara betydande. Det är svårt att skapa en matningsspänning fri från ”rippel” vid större uttag av ström. De flesta konstruktörer brukar därför vara generösa med stora filterkondensatorer vilka kraftigt reducerar den här störningen.
De som bygger rörförstärkare med höga spänningar och förhållandevis små filterkondensatorer riskerar i lite högre grad att råka ut för sådant brum. Den som kan konstruera nätdelar för höga spänningar kan dock som regel även skapa den filtrering som behövs.
En av de vanligaste orsakerna till brum av denna typ är olycklig ledningsdragning eller jordning som via gemensamma impedanser gör att störspänningar från filterkondensatorernas laddningsströmmar blandas med signalen.
Problem med gemensamma impedanser är, som vi strax skall se, ett klart störande område – såväl ljudligt som bokstavligt
Fortsättning följer…
Reply author: jerico
Replied on: 2007/01/08 20:26:16
Message:
Är GUD på G igen?
Kom igen bara LÄR mig!
Reply author: Tobbe_L
Replied on: 2007/01/08 21:02:22
Message:
Vem har inte haft problem med brum 
Dena tråd kommer att läsas noggrant
Reply author: ILLY
Replied on: 2007/01/08 21:09:51
Message:
Å det här ska bli intressant!
Kanske jag äntligen kan bli av med brummet i mitt op-riaa, som förnärvarande matas med batterier och krokodilklämmor när vinylsuget blir för stort. Att det inte handlar om otillräcklig filtrering är jag redan ganska säker på, med tanke på hur många gånger jag byggt om nätdelen och experimenterat med att hänga på (i sammanhanget) groteska mängder kapacitans, utan någon större förbättring. Kanske har jag missat något med impedanserna då?
Reply author: ockham
Replied on: 2007/01/08 21:17:44
Message:
Mycket välkommet
Reply author: ulfsan
Replied on: 2007/01/09 00:06:43
Message:
Intressant och välkommet... Jag har en gammal surroundare Yamaha- DSPA1, som har fast ojordad kabel till nätet. Via pre-out är den kopplad till Hifianläggningen (där "allt" är kopplat via nätjordade kontakter). Den nätjordade subben är inkopplad lågnivå från ojordade surroundaren och högnivå från 2-kanalaren (jordad). Brum uppstår!!!
Har då provat att koppla en jordkabel från jordskruv på surroundarens chassi till nätets jord via en vanlig jordad nätkontakt. Brummet försvann!!! Nu kanske jag får reda på varför...
Reply author: Kmj
Replied on: 2007/01/09 01:16:48
Message:
Har det någonsin funnits en tråd som förtjänar att bli permanent (sticky) så är det väl denna?
Reply author: fenwick
Replied on: 2007/01/09 07:16:58
Message:
Lysande!
Vad som menas med "gemensamma impedanser" i praktisk mening är dock inte uppenbart.
Reply author: icewall
Replied on: 2007/01/09 08:47:20
Message:
Lenn Art!
Vilken ängel du är som lär oss vad vi gör för tabbar ibland! Den här tråden tar sig in på 10-i-topp direkt, mest framför allt på grund av att jag just nu felsöker varför förstärkarna till mina Orion brummar 
"ofantligt" just nu efter att jag var tvungen att bygga om lite...
Klar sticky kandidat!
Reply author: denada
Replied on: 2007/01/09 09:18:44
Message:
Hmmmm jag som trode att puppa och arm var det intressantaste hittils....
men va fan GO FOR IT Lenn Art
Reply author: Magils
Replied on: 2007/01/09 09:56:13
Message:
Mera, mera, ska snart göra sista vitala kopplingarna, mellan nätdel, signaldel och UcD....
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/09 17:32:57
Message:
WOW – vilket intresse! Tack för alla glada tillrop. Gissa om det känns kul.
Vi skippar väl snacket och kör vidare. Jag ska nu tala lite om gemensamma impedanser och vad de kan ställa till med. Området är kanske lite svårt, men är en viktig grund för mycket av det jag kommer att beröra senare.
Jag ska göra mitt allra bästa för att vara tydlig, men fråga gärna om jag far iväg för fort…
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/09 17:33:17
Message:
Gemensamma impedanser
En väldigt vanlig orsak till brum är att olika jordströmmar blandas med varandra i förstärkarens chassi eller i kretskortets kopparbanor. Med hjälp av ett konstruerat exempel ska vi titta på vad som kan hända.Figur 1 visar ett schematiskt exempel på en enkel förstärkare:
- I nätdelen används kondensatorer för filtrering av matningsspänningen. Kondensatorernas negativa poler är anslutna till jord.
- Insignalens två ledare ansluts till förstärkarens ingång, den ena till volymkontrollen och den andra till jord.
- Signalen förstärks sedan i första steget och leds därefter till det andra steget. Varje förstärkarsteg har en referens till jord, oftast genom en direkt förbindelse.
- Slutligen ansluts utsignalens båda ledare, den ena till sista stegets utgång, den andra till jord.
- Som ”jord” tjänar i detta exempel förstärkarens chassi.
Figur 1: Jordningspunkter i chassiplåt eller jordplan
Några tycker kanske att kopplingen ser lite underlig ut, men den är ritad så för att belysa vad som kan hända. Kopplingen är egentligen inte helt orealistisk. Ingångskontakterna och volymkontrollen sitter bredvid varandra och jordas nära varandra. Övriga komponenter jordas ungefär där de monterats på chassiet, med fokus på att ha så korta ledningar som möjligt. Filterkondensatorerna är fysiskt stora och monteras nära chassiets kanter där de inte är i vägen.
Om vi nu betraktar chassiplåten som en ledande metall med låg, men inte försumbar, impedans, kan vi rita om figuren lite – se figur 2.
Figur 2: Chassiplåt eller jordplan med hänsyn till impedans i metallen
Om vi tittar till vänster i figur 2 kan vi se att impedansen Ra ingår i kretsen för laddningsströmmen till glättningskondensatorn C1. Laddningsströmmen består efter likriktningen av korta, starka strömpulser. Enligt Ohms lag skapar strömmen ett spänningsfall över Ra, i detta fall en ”brumspänning” av 100 Hz med övertoner.
På precis samma sätt skapar laddningsströmmen till filterkondensatorn C2 en brumspänning över Ra, Rb, Rc och Rd.
Ingångens signalströmkrets omfattar ingångskontakten, volymkontrollen och Rc. Egentligen ingår även signalkablar och signalkällan i kretsen, men vi bortser från dem så länge.
Signalströmkretsen till förstärkarsteg 1 omfattar volymkontrollen, första förstärkarsteget, Re och Rd.
Och så vidare.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/09 17:33:33
Message:
Varför brummar det?
Om vi ska fortsätta att skylla på vår vän Georg Ohm, när vi nu ändå blandat in honom, så säger hans lag att brumspänning och signalspänning över Rc respektive Rd adderas. Rc och Rd fungerar alltså som gemensamma impedanser för nätdelen och första signalsteget.Därtill kommer att signalströmmen från förstärkarsteg 2 passerar genom samtliga impedanser Ra – Rg. Därigenom uppstår också ett signalspänningsfall från utsignalen över samtliga dessa.
Som vi kan se är det oundvikligt att signalström och nätdelsströmmar blandas. Varje impedans Ra – Rg består av chassiets resistans, resistans i kopplingstrådarna, resistans i lödpunkter och resistans i skruvförband.
Vi försöker nu sammanfatta vad de gemensamma impedanserna i figur 2 gör:
- Ra blandar brumspänning från Ic1 med signalspänning från steg2
- Rb blandar brumspänning från Ic2 med signalspänning från steg2
- Rc blandar brumspänning från Ic2 med signalspänning från volymkontrollen och signalspänning från steg2
- Rd blandar brumspänning från Ic2 med signalspänning till steg 1 och signalspänning från steg2
- Re blandar signalspänning till steg 1 med signalspänning från steg2
- Rf blandar signalspänning från steg 1 med signalspänning från steg2
- Rg blandar signalspänning till steg 2 med signalspänning från steg2
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/09 17:33:51
Message:
Stabilitetsvarning!
Låt oss titta lite extra på vad som händer vid Rc, Rd och Re. Här blandas faktiskt spänningsfall från insignalen med spänningsfall från utsignalen. Detta kallas återkoppling.Om det nu skulle förhålla sig så att insignalen och utsignalen har olika fas, det vill säga om det ena av de två förstärkarstegen inverterar fasen, då kallas detta negativ återkoppling eller motkoppling. Med negativ återkoppling menas att spänningsfallet från utsignalen subtraheras från spänningsfallet från insignalen. Motkoppling är en teknik som används med avsikt i det flesta förstärkare.
Om insignalen och utsignalen däremot skulle ha samma fas, det vill säga om inget eller båda förstärkarstegen inverterar signalen, då kallas detta positiv återkoppling eller medkoppling. Spänningsfallet från utsignalen adderas till spänningsfallet från insignalen. Medkoppling är en teknik som används med avsikt i oscillatorer.
Här gäller det att se upp. Om in- och signalerna har samma fas riskerar vi nämligen att vår förstärkare börja självsvänga. Om vi har ”tur” börjar den tjuta som en stucken gris, som jag nämnde i inledningen. Med tur menar jag att vi då verkligen får veta att den självsvänger. Har vi otur svänger förstärkaren med ohörbar frekvens, kanske i MHz-området och då hör vi kanske inte instabiliteten. Men den försämrar ljudet, lita på det!
I lite svårare fall kan medkopplingen leda till att den utsignal som på detta sätt adderas till insignalen förstärks ytterligare en gång, för att sedan adderas till insignalen igen och förstärkas ytterligare, och så vidare. Då får vi en ständigt förstärkt självsvängning som inte bromsas, utan som inom ett inte allt för stort antal millisekunder får vår förstärkare att göra sällskap med Elvis.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/09 17:34:10
Message:
Gemensamma impedanser – en sammanfattning
De gemensamma impedanserna kan inte bara orsaka brum utan också instabiliteter.Instabiliteter kan leda till rejäla tjut och oljud. Vid högre frekvenser kanske vi inte hör dem, men de kan likväl vara förödande för katter, hundar och diskantelement. Instabiliteter vid riktigt höga frekvenser är inte direkt hörbara, men de orsakar vanligtvis oren ljudåtergivning och ibland till och med brum (av en oren sort).
I svåra fall kan instabiliteter vara dödliga. För förstärkare alltså. Speciellt slutsteg…
I det följande ska vi se vad kan göra för att parera dessa svårigheter. Fortsättning följer…
Reply author: Zalve
Replied on: 2007/01/09 18:24:19
Message:
Sist det börjades med "Några tankar om..:" så vet vi alla vart det slutade.. 
Nog läge att göra som Tobbbe skrev. Läsa ordentligt och gärna 2 ggr!
Reply author: jerico
Replied on: 2007/01/09 19:58:51
Message:
Eller komma på alla frågor man kan tänkas ha och sedan skriva ut rubbet!
Skrev ut den andra tråden och har den sittande i en fin pärm.
Reply author: esl
Replied on: 2007/01/09 20:05:34
Message:
Ee av lösningarna är stjärnjordning, alltså att man sertill att jordreferenspunkterna är så nära varandra som möjligt och har så låg impedans som möjligt.
Har i flera fall fått "köpegrejjer" senast i förra veckan ett Bryston 4B att prestera betydligt bättre efter att samlat ihop alla jordar till en enda punkt, samt att jag har använt kortare och lägre impediva kablar.
Jag roade mig med att ta oscilloskopfoton före, under och efter moddningen och om Lennart tillåter så kan jag lägga upp dom som exempel på hur bakgrunsbruset och brummet i förstärkaren nästan helt eliminerades med dessa åtgärder.
Det var alltså inget fel på förstärkaren från början utan jag störde mig bara på att det var ett svagt brum i bakgrunden.
Öppnade locket och det mest uppenbara var att signalingånsjorden som på vänstra kanalen jordades i chassiet var tystare, medans den högra kanalen hade en 15 cm lång tunn tråd (förbi lite kraftkablage) till den vänstra ingångskontakten.
Det syns bäst på skåpbilderna hur det enkla ingreppet gjorde förstärkaren knäpptyst.
Små drosslar adderades direkt efter likriktardioderna och gjorde också några dB på bakgrundsbruset och i all moddningsiver så sänkte jag impedansen i nätdelen för höga frekvenser och sedan såg jag till att skruvförbanden mellan plåtarna i själva slutstegslådan var rena från eloxering. Ja jag putsade bort eloxeringen där plåtarna möttes för att få en EMI-tät låda och vips, så blev det lite tystare!
Sist men inte minst så bandbreddsbegränsade jag ingången till hela slutsteget på INGÅNGARNA samt nätsladden (nätfilter) med detta så omöjliggörs det för högfrekventa signaler att leta sig in i lådan till motkopplingsslingor o dyl och förstärkaren låter inte transistor längre!
Precis som Lennart skriver så är högfrekventa signaler i förstärkaren riktigt illa då det dels modulerar musiken och dels ställer till det i motkopplingen och detta upptäcks inte vid THD mätningar..
Edit stavlfes Nise var ute
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/10 14:28:05
Message:
esl: Tack för ditt inlägg!
Det passar bra just här för jag skulle precis komma till det du skriver om, nämligen en introduktion av stjärnjordningen. Lite senare har jag också för avsikt att diskutera stjärnjordningen lite mer ingående. Men innan dess vill jag gå igenom några andra saker.
Har du mätningar som illustrerar vad stjärnjordningen kan bidra med är du givetvis välkommen att visa dem. Praktisk erfarenhet är alltid värdefull att få ta del av.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/10 14:28:25
Message:
Hur hanterar vi de gemensamma impedanserna nu då?
För mig kan det många gånger vara det svårt att acceptera hur det fungerar när man är människa. Kunskapen om vad gemensamma impedanser kan ställa till med är hur gammal som helst, men likväl finner jag att jag fortfarande bryter mot några till synes enkla regler. Även jag har träffat på och förbättrat ett kommersiellt ”high-end”-slutsteg som brummat på grund av slarvig ledningsdragning och jordning. Det kan vara ett tecken på att det trots allt inte är alldeles lätt.När jag har gjort ”enkla” förseelser kan en förändrad ledningsdragning eller en flyttad jordpunkt vara räddningen.
I svårare fall har jag däremot inte lätt att se att det finns någon annan bot än att börja om från början. När transistorerna blev överkomliga på 1960-talet byggde jag flera förstärkare som inte bara brummade utan också självsvängde sig till döds. Lösningen för mig var oftast att börja om. Och det var väl en sak att börja om med punkt-till-punkt-byggen, men när jag fick gå tillbaka och göra nya kretskortmönster (som inte alltid heller blev bra) var det inget vidare kul…
Som vi ser kan de gemensamma impedanserna orsaka många bekymmer. Trots att jag försökt göra beskrivningen enkel och tydlig, är det min erfarenhet att gemensamma impedanser kan vara svåra att förutse, hantera och kurera.
Jag tror att de här svårigheterna är en bidragande orsak till att det finns ett antal olika filosofier när det gäller jordning. På Internet finns många beskrivningar av hur man kan göra. Några författare rekommenderar jordplan, andra rekommenderar olika former av stjärnjordning och ytterligare några rekommenderar jordning med hjälp av bussar. Jag föreslår därför att vi fördjupar oss i frågan lite till.
Innan vi fortsätter vill jag dock bara nämna att ”jordplan” inte alltid har med jordning i den här aktuella meningen att göra. Vanligtvis används jordplan som en skärmande komponent i system för att begränsa eller avskärma utifrån eller inifrån kommande störningar. Vi kan ofta se jordplan i digitala system eller i elektronik för mycket höga frekvenser.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/10 14:29:57
Message:
Kan vi slippa de gemensamma impedanserna?
Javisst.För att bemöta svårigheterna kan vi vidta åtgärder på två nivåer. Den första nivån av åtgärd innebär att vi justerar kopplingen som visas i figur 1 och 2, se figur 3.
Som framgår av figuren kan vi koppla samma krets på ett annat sätt, nämligen ett sätt som visserligen inte förhindrar impedanser i chassiet, men som hanterar dem så att de inte stör.
Figur 3: Jordning i chassiplåt eller jordplan med hjälp av stjärnjordning
Genom att förlägga jordningspunkterna som visas i figur 3 kommer signalströmmarna inte att blandas med nätdelsströmmarna eller med varandra. Alla laddningsströmmar till filterkondensatorerna leds tillbaka direkt till transformatorn utan att passera chassiet. Alla signalströmmar i det första förstärkarsteget leds till foten på volymkontrollen, utan att passera chassiet.
Utgångskontakten har fysiskt flyttats och sitter nu nära förstärkarens andra steg i stället. Och alla signalströmmar i det andra förstärkarsteget leds till foten på steget självt, utan att passera chassiet.
På detta sätt kan vi undvika att de olika strömmarna blandas med varandra. Däremot är det viktigt att jordpunkterna får sin likspänningspotential definierad, därför förbinder vi dem med någon jord – chassiet i det här exemplet.
Det vi nu har gjort leder till att vi kommer att slippa det brum och de instabiliteter som orsakas av åtminstone de gemensamma impedanser som visas i figur 2. Sättet att koppla, som visas i figur 3, är en variant av stjärnkoppling.
Den fungerar mycket bra i väldigt många sammanhang, precis som esl rapporterar här ovanför. Jag kommer att ta upp stjärnjordningen senare i samband med ett par verkliga exempel.
Innan dess ska vi dock titta på en metodik som kan öka våra säkerhetsmarginaler ytterligare ett gott snäpp.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 21:42:11
Message:
Trippel-jord-system
Det är mycket viktigt att alla spänningar som ska förstärkas skyddas mot yttre störningar. Detta gäller såväl matningsspänningar som signalspänningar. Många störningar kan elimineras med hjälp av den jordningsmetod vi diskuterade här ovanför. I många andra fall, till exempel där små signaler ska behandlas, måste en väl definierad jordreferens bevaras.I många mätinstrument för små spänningar mäts insignalen mycket noggrant. Därför behöver en mycket noggrant definierad referens också finnas, varför man ofta skapar en separat signaljord. Denna jord byggs många gånger i form av en buss eller någon typ av referenslinje. Dessutom skiljer man noga på jord i samband med strömförsörjningen och chassiet. I känsliga mätinstrument finns således ett system av tre olika typer av ”jord”.
Eftersom vi DIYare ställer höga krav på våra förstärkare kan det väl vara lämpligt att använda samma teknik som används i känsliga och noggranna instrument. Det känns väl högst rimligt att betrakta ett försteg för en pick-up med rörlig spole (MC) som ett känsligt instrument. Låt oss därför titta vidare på om vi inte kan använda denna sedan gammalt kända och väl använda teknik även i audiosammanhang.
Eller hur?
Jag rekommenderar därför gärna ett trippel-jord-system som således består av chassijord, strömförsörjningsjord och en signaljord. Den gyllene och tvingande regeln är att dessa tre jordsystem måste hållas separerade, de får inte blandas med varandra. Dock – och det är mycket viktigt – de ska slutligen sammanbindas någonstans, men bara i en (1) punkt.
Att hantera jordningen seriöst är minst lika viktigt som att hantera signalströmmarna seriöst. Vi ska hantera mycket små spänningar med största noggrannhet. Eftersom det innebär att vi ska förstärka signaler i storleken några enstaka millivolt, blir det helt nödvändigt att skydda dem från elektromagnetiska störfält, pulser från likriktningen i nätdelen, pulser från reläer och så vidare.
Genom att använda tre separata jordsystem ska vi försöka hindra strömmar i chassiet eller i strömförsörjningsjorden från att blandas med signalströmmarna. Principen illustreras i figur 4.
Figur 4: Jordning med skilda bussar
Två förstärkarkanaler använder gemensam strömförsörjning i ett gemensamt chassi. Förutom att chassiet representerar chassijord finns två ytterligare jordbussar och två strömförsörjningsbussar.
Det är viktigt att de olika bussarna verkligen är isolerade från varandra, med undantag från att de ansluts till chassijorden på ett enda ställe. Ofta finns den bästa punkten för denna jordning i chassiet nära kontakterna för insignalen.
Nu kan det i lite större apparater vara så att den optimala punkten för anslutning till chassiet inte ligger vid ingångskontakterna utan någon annanstans. Det yttrar sig i så fall genom att förstärkaren trots noggrant arbete inte är riktigt tyst, utan brummar lite ändå. Då måste vi prova oss fram och prova andra punkter på chassiet. Det brukar vara ganska lätt att hitta en ”tyst” jordningspunkt.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 21:42:34
Message:
Hur kopplar vi då ett trippel-jord-system
Vänta nu - är inte det här att ta i alldeles för våldsamt? Jo, det är det kanske. Men jag vill mana till ett delvis nytt sätt att tänka.”Bussar” låter väldigt ambitiöst här. Låt oss anta att vi bygger genom att koppla från punkt till punkt. Då kan bussarna i praktiken motsvaras av isolerad eller oisolerad kopplingstråd. Många gillar att lägga ut signaljorden i form av en tjock oisolerad koppartråd (2 - 3 mm i diameter) medan övriga bussar kopplas med vanlig kopplingstråd.
Det viktigaste är inte att man kopplar med kortast möjliga ledningar eller lägger ledningarna på snyggaste sättet. Det viktigaste är att man behandlar varje matning och varje jordsystem var för sig!
Bygger man på kretskort gör man ungefär likadant med separata kopparspår på kortet. Det viktiga är återigen att man håller isär bussarna från varandra och inte blandar jordsystemen. Man använder alltså inte så kallade jordplan på kretskort för jordning. Man jordar heller inte överallt där man kommer åt i ett chassi.
Kopplingsmetoden sparar tid och resulterar i ett snyggare bygge. Samtidigt hindrar den effektivt jordströmmar från att blandas med signalen. Ett pris man får betala är att det blir mycket mer komplicerat att göra lämpliga kretskortmönster.
Även om vi inte installerar ”skenor” eller ”bussar” i en fysisk mening när vi bygger, låt oss från och med nu använda begreppet ”buss” för de förbindelser som utgör jordsystem eller avser distribution av matningsspänning. Ok?
Figur 4 är en principskiss som ser ungefär likadan ut som de flesta andra på inom elektronikområdet. För att kunna svara på frågan hur vi ska koppla i praktiken, ska vi nu titta lite närmare på de olika delarna.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 21:42:50
Message:
Chassijorden
Låt oss börja med chassijorden. De flesta DIY-are bygger chassier som helt eller delvis består av metall. Det jag vill komma fram till är att av våra tre jordsystem är chassijorden är den viktigaste från säkerhetssynpunkt. Det är därför jag kallar chassijorden för ett eget jordsystem. Chassiet ska alltid skyddsjordas!Visst går det att bygga säkert enligt de krav som ställs för att man ska få kalla sin konstruktion för dubbelisolerad, men jag skulle bli förvånad om väldigt många av oss DIY-are har den kunskap och det tålamod som krävs.
Med risk för att bli avblåst för upprepning: Chassiet ska alltid skyddsjordas!
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 21:43:07
Message:
Strömförsörjningen
Låt oss nu titta närmare på hur strömförsörjningsdelen till höger i figur 4 bör hanteras. Figur 5 visar kopplingen för en strömförsörjning som ger dubbla matningsspänningar. Givetvis gör vi på samma sätt om matningsspänningen ska vara enkel. Den dubbla är dock allt vanligare och kan faktiskt ställa till en del bekymmer om vi inte ser upp.
Figur 5: Strömförsörjning med bussar
Vi noterar två ting som kanske överraskar någon: För det första kopplas inte de positiva respektive negativa delarnas ”0”-potentialer ihop vid de första glättningskondensatorerna. Det gör visserligen de allra flesta konstruktörer, men här är det tvärtom viktigt att vi inte kopplar ihop dem förrän det är dags. Och dags blir det först ute vid det förstärkarsteg som använder matningsspänningarna.
För det andra kopplas ingen av glättningskondensatorerna till chassijord. Samma sak igen; många gör det, men för oss är det viktigt att inte göra det.
På detta sätt undviker vi att gemensamma impedanser orsakar störande kopplingar. Vi undviker att glättnings- och filterkondensatorernas laddningsströmmar blandas och påverkar varandra. Vidare undviker vi att kondensatorernas laddningsströmmar blandas med den rena likström som vi försörjer förstärkarstegen med. Och det - det är faktiskt ännu viktigare!
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 21:43:20
Message:
Stjärnkopplingen igen…
Om man vill vara extra försiktig gör man bussarna till höger i figur 5 väldigt korta eller ersätter dem var och en med ett lödöra. Då får vi vad många kallar stjärnkopplad spänningsförsörjning respektive strömförsörjningsjord. Vi ska återkomma till stjärnkopplingen vid ett senare tillfälle.Nu fortsätter vi med fler kopplingsexempel.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 22:05:31
Message:
Monoförstärkare
Vi börjar med ett enklare fall, en monoförstärkare, som schematiskt visas i figur 6. Till höger ser vi strömförsörjningen enligt figur 5, fast ritad på ett annorlunda sätt.
Figur 6: Strömförsörjning för en monoförstärkare
Vi lägger genast märke till att den enda förbindelsen med chassiet vi har – förutom skyddsjorden – är den vid ingångskontakten.
Internt i den här förstärkaren har signaljorden på in- och utgång kopplats till strömförsörjningsjord (vilket egentligen är oundvikligt). Samtidigt är det insignalens jord som kopplats till chassiet. Som jag redan påpekat är ofta (men inte alltid) den bästa punkten på chassiet för denna jordning i närheten av kontakterna för insignalen.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 22:05:44
Message:
Ett byggtips
Jag brukar börja med att bygga mina förstärkare utan någon anslutning alls till chassiet. Ja, bortsett från skyddsjorden alltså!Jag lyckas (oftast) fullfölja och göra förstärkaren fungibel och helt fri från brum ändå. Först därefter ansluter jag signal- och strömförsörjningsjord till chassiet. Då vet jag helt säkert att det inte går några strömmar i chassiet som kan orsaka kopplingar via gemensamma impedanser.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 22:05:57
Message:
Stereoförstärkare i dual mono
Vi fortsätter med ett mer komplicerat fall. En stereoförstärkare har två separata kanaler med varsin nätdel på ett gemensamt chassi. En sådan förstärkare visas schematiskt i figur 7.
Figur 7: Strömförsörjning av en stereoförstärkare med separata nätdelar på gemensamt chassi
Som vi kan se dras strömförsörjningsledningarna individuellt direkt till respektive nätdel och nätdelarnas strömförsörjningsjord förbindelser med chassiet är också individuella.
Här kan vi fundera på om vi vill bygga helt separata nätdelar med skilda transformatorer, eller om vi vill bygga två strömförsörjningar med gemensam nättransformator. Den senare lösningen är både billigare och lättare, men för det principiella resonemanget i den här tråden gör den ingen skillnad.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 22:06:11
Message:
Stereoförstärkare med gemensam nätdel
När vi nu ändå har ångan uppe, ska vi titta också på det fallet när vi har två kanaler med gemensam nätdel. Förstärkaren visas schematiskt i figur 8.
Figur 8: Strömförsörjning av en stereoförstärkare med gemensam nätdel
Här ser vi det än en gång – förutom skyddsjorden finns endast en förbindelse till chassiet.
Strömförsörjningsledningarna dras individuellt från båda kanalerna till nätdelen. De dras inte först till den ena kanalen och sedan vidare till den andra. Strömförsörjningsjorden distribueras på samma sätt. Vi tänker i termer av stjärnkoppling.
Men vänta lite nu – här är något som inte stämmer…
Om vi tittar en gång till i figuren kan vi se att det har uppstått några slingor (loopar) av jordförbindelser. Det är inte mindre än tre stycken! Ser ni dem?
Om det av olika anledningar skulle uppstå potentialskillnader i jordsystemens ledningsdragning kommer slingströmmar att uppstå. Dessa strömmar kan, om de delar impedanser med signalströmmarna i signaljorden, komma att skapa brum. Låt oss därför stanna upp lite och tala om de här jordslingorna.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 22:06:28
Message:
En tanke om ofrivilliga strömslingor i jordsystemen
För att förtydliga de tänkbara strömslingorna i figur 8 markerar jag de tre tänkbara strömslingorna med färg i figur 9, en röd för vardera kanalen och en blå som omfattar båda kanalerna:
Figur 9: Tänkbara brumslingor i stereoförstärkare
Det kanske inte är till någon stor tröst, men den här situationen är ganska vanlig. Jag har inte träffat så väldigt många förstärkare, men jag har sett att det finns ett antal olika lösningar till just det här problemet.
En åtgärd som inte är så ovanlig är att konstruktören lägger ett litet motstånd någonstans i slingan. Eftersom potentialskillnader och jordströmmar är tämligen små, räcker det med ett litet motstånd för att bryta effekten. I figur 10 kan vi se ett sådant exempel:
Figur 10: Ett motstånd för att bryta brumslingor i stereoförstärkare
Här har konstruktören lagt in ett motstånd i den ena ingångskontaktens förbindelse med chassiet. Den som vill prova den här lösningen måste dock tänka på att ingångskontakterna, åtminstone den vid motståndet, måste vara isolerad från chassiet.
Enligt min erfarenhet fungerar den här lösningen bra ibland, andra gånger inte. Motståndet bryter visserligen den blå och den ena röda slingan i figur 9, men inte samtliga slingor. Jag vill dock visa en lösning jag hittat i litteraturen som bryter alla tre slingorna.
De flesta moderna transistorslutsteg är uppbyggda kring ett balanserat ingångssteg, ett balanserat eller obalanserat spänningsförstärkarsteg och ett push-pull strömförstärkarsteg på utgången. I de flesta fall har också ingångssteget en signaljord och utgången en annan signaljord. Det motsvarar vad jag har ritat i alla figurerna här ovanför. Vanligtvis förbinder man ingångens signaljord med utgångens signaljord – precis som jag också har ritat.
Men om vi nu skulle ha brum och misstänker att det beror på en strömslinga i signaljorden, kan vi faktiskt lägga ett litet motstånd även mellan ingångens signaljord och utgångens signaljord. Figur 11 visar principen:
Figur 11: Fler motstånd för att bryta brumslingor i stereoförstärkare
Den här lösningen fungerar säkert alldeles utmärkt men jag har aldrig provat den. Jag tycker spontant att den verkar för omständlig. På något sätt känns det mycket enklare att ge upp tanken på att ansluta chassiet vid ingångskontakterna, och i ställer ansluta chassiet vid nätdelen. Så här:
Figur 12: Betydligt enklare sätt att undvika brumslingor i stereoförstärkare
Den här lösningen föredrar jag för stereosteg. Observera att båda ingångskontakterna nu är isolerade från chassiet, en praxis som jag för övrigt alltid använder.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/11 22:07:12
Message:
Trippel-jord-systemet – en sammanfattning
Nu har vi tittat på trippel-jord-systemet och pratat om strömslingor som kan uppstå i jordsystemen hos stereoapparater. Bilderna här ovanför visar kopplingar som jag har provat flera gånger (med undantag som sagt av figur 11).Min erfarenhet så här långt är att om vi noggrant planerar ledningsdragningen innan vi startar bygget, och använder tanken om trippel-jord-systemet som stöd, då hittar vi ett ganska säkert sätt att sköta ledningsdragningen och jordningen för att slippa brum och instabiliteter via strömslingor och gemensamma impedanser.
Hur fungerar det i praktiken då? Väldigt väl, faktiskt, men om sanningen ska fram så finns det fler saker att tänka på.
En sak vi inte har talat om hittills är hur signaljord och strömförsörjningsjord bör skötas inuti förstärkarkretsarna, det vill säga mellan ingång och utgång.
Fortsättning följer alltså. Om ni orkar och vill…
Reply author: calle_jr
Replied on: 2007/01/11 22:39:05
Message:
Varenda inlägg läses med största intresse.
Reply author: esl
Replied on: 2007/01/11 23:12:21
Message:
Härlig Tråd Lennart!!!
Vi kan göra ytterligare en distinktion när det gäller jord och det är
DC jord
LF jord (låg frekvens)
HF jord (hög frekvens).
DC jord där ligger strömförsörjningen och chassie jord alltid.
LF jord är i det spannet som vi jobbar med när det gäller audio frekvenser. Där jordar vi filter, signalreferenser osv.
HF jord det är där vi vill bandbreddsbegränsa eller kortsluta högfrekventa störsignaler som kan komma både externt och internt ifrån och störa förstärkarstegen genom att modulera nyttosignalen.
PÅ Lennarts bild nr 11 där ingångskontakterna inte är jordade direkt i chassiet, där är ett exempel på var vi kan jorda ingångskontakten med en kondensator till chassiet.
Fördelen är att det inte kan gå jordströmmar (DC-LF) och vi ser till att kortsluta radio/mobiltelefon fnitter och annat jox som vi inte vill ha.
Även interna pulser från likriktaren (ovanför vårt LF) kortsluts effektivt.
/esl
Reply author: Tobbe_L
Replied on: 2007/01/12 08:57:19
Message:
Mycket intressant läsning.
Tackar o bockar.
Reply author: Mickeman
Replied on: 2007/01/12 17:06:13
Message:
Supertack för denna läsning värdig vilken skolbok som helst! Detta måste ju göras till en artikel och läggas upp så man enkelt kan gå tillbaka för att läsa och fundera!
Reply author: Bardis
Replied on: 2007/01/12 17:37:59
Message:
Håller med föregående. En artickel vore fint.
Lenn Art du är en mästare på att förklara och beskriva.
Är du möjligtvis lärare eller författare till yrket?
Är inte detta värt en Harry?
Reply author: Gothmog II
Replied on: 2007/01/12 18:37:43
Message:
Tack Om ändå denna artikel kommit innan jag började bygga min Aleph-3 med super inbyggt mega brumm (dock nästan helt tyst nu 
) Ska prova metoden att sätta dit ett 10 Ohms motstånd så kanske den blir helt tyst.
Mvh Tommy
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/13 21:42:52
Message:
Tack återigen för alla glada tack! Det är ert intresse som gör att det här är roligt.
Bardis: Du undrar om jag är lärare eller författare till yrket. Svaret på den frågan är rätteligen nej, men jag har undervisat i ett antal år och jag gillar att skriva…
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/13 21:43:08
Message:
Ledningsdragning i förstärkarkretsarna
I figurerna 6 – 12 har jag ritat förstärkarkretsarna som hemliga lådor med ingång, utgång och anslutningar för strömförsörjning. Vi har också tittat på hur de lämpligast kopplas samman för att brum inte ska uppstå. Men det är väl alldeles självklart att kopplingarna knappast blir fria från brum om förstärkarkretsarna i sig skapar brum, eller hur?Låt oss därför titta in i dessa lådor och se vad vi kan göra för att inte skapa brum, instabilitet och andra störningar där. För att inte stöka till världsbilden ytterligare ska vi fortsätta att använda samma filosofi (vore nästan synd att uppfinna ännu en…).
Som vi tidigare har sett rekommenderar jag att anslutningen till chassijorden sker utanför själva förstärkarkretsen. Därför kan vi tillfälligt lägga den åt sidan och fokusera på de återstående jordsystemen, nämligen signaljorden och strömförsörjningsjorden.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/13 21:43:25
Message:
En enkel linjeförstärkare
För att förenkla resonemanget något föreslår jag att vi börjar med en enkel krets, en linjeförstärkare med två steg. Jag ritar kretsen schematisk till en början. Vi ska se på skarpa kopplingar lite längre fram. Figur 13 visar vår låda, men vi noterar att den nu bara har enkel spänningsmatning (+ och 0) i det här exemplet.
Figur 13: Linjeförstärkare med enkel spänningsmatning
Figur 14 visar hur kretsen inuti lådan skulle kunna se ut. Här finns ett ingångssteg och ett utgångssteg. Varje steg får sin spänningsförsörjning via en RC-länk. Kretsen visar en koppling som åtminstone i transistorernas barndom var vanlig.
Figur 14: Principschema för linjeförstärkare
Som vi kan se har jag använt tekniken med stjärnkoppling. Men jag har inte gjort en stjärna för hela kretsen, utan jag har försett varje steg med sin egen signaljordpunkt.
Vi lägger också märke till att jag inte förbundit kondensatorerna från matningsspänningen till strömförsörjningsjord, utan till signaljord. Varför det nu då, strider inte det mot reglerna jag försökt beskriva tidigare?
Det är en utmärkt fråga. Svaret är att faktiskt de två RC-länkarna egentligen inte har till uppgift att filtrera matningsspänningen. Deras främsta uppgift är i stället att fungera som isolering mellan de två förstärkarstegen. Om man inte isolerar stegen från varandra, kan det mycket väl hända att förstärkt utsignal via spänningsmatningen letar sig tillbaka till det första stegets ingång.
I det här fallet råkar den återmatade signalen dessutom vara i fas med insignalen, och vips riskerar vi att få en linjeförstärkare som självsvänger! Därför ansluter vi dessa båda isolerings-RC-länkar med jordbenet till signaljorden i respektive steg. Ok?
När vi nu har den kopplingen klar förbinder vi signaljord (in) med signaljord (ut) såsom i figur 15:
Figur 15: Principschema för linjeförstärkare med korrekt signaljord
Här kan vi se hur elegant signaljorden hanteras. En tydlig linje från ingångskontakten genom förstärkaren till utgångskontakten bildar en perfekt signaljordsbuss. ”På vägen” ansluts sedan jordpunkterna för de båda förstärkarstegen. Prova det här sättet att koppla, det är helt enkelt formidabelt.
Nu skulle förstärkaren fungera felfritt, om det inte vore för att transistorerna inte har någon möjlighet att dra ström från spänningsförsörjningen – strömförsörjningsjorden måste också anslutas. I det här fallet kan vi göra det väldigt enkelt för oss, se figur 16:
Figur 16: Linjeförstärkare med korrekt signal- och strömförsörjningsjord
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/13 21:43:45
Message:
En enkel linjeförstärkare – en sammanfattning
Nu menar jag att den hemliga lådan enligt figur 13 är öppnad och beskriven. Åtminstone för det här enkla exemplet. Anledningen till att jag väljer att rita på detta delvis omständliga sätt är att jag verkligen vill betona att vi bör tänka i termer av stjärnjordning i varje steg var för sig.Nu ska jag ställa en jättesvår fråga. Om vi bygger så här, blir det bra då? Mitt svar på den frågan blir: ”-Ja, antagligen.”
I en så enkel krets som det här exemplet representerar kommer det att fungera alldeles utmärkt. Men när kretsarna börjar bli mer komplicerade är saken inte fullt så enkel längre.
Det är inte på förhand givet att man bara kan ”koppla ihop” signaljordpunkterna i en förstärkare med många funktioner i många steg, där varje steg har sin signaljordpunkt. Det beror lite på.
Låt oss därför titta på ytterligare en metodik som kan öka våra säkerhetsmarginaler ytterligare ett gott snäpp.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/13 21:49:53
Message:
Stjärnkoppling är bra – men signalföring bättre
Om vi tänker efter och funderar lite på en förstärkares uppgift finner vi väl att den huvudsakliga uppgiften är att förstärka musiksignalen. I min enkla värld är det så i alla fall. Dessutom är det väl så att varje komponent i musiksignalens väg alltid försämrar dess kvalitet.Mer eller mindre.
Jag har hittills inte träffat på någon komponent som kan förbättra musiksignalens ljudmässiga kvalitet. Eller har jag missat något?
Det jag vill komma fram till är det är viktigt för mig att vara rädd om musiksignalen.Nu försöker vi skifta fokus lite granna. I stället för att bygga en förstärkarkrets och noga tänka på signalvägen, strömförsörjningen och jordningen – låt oss sätta musiksignalen i absolut första rummet.
Då blir det viktigt att använda så få komponenter som möjligt, och så bra komponenter jag har råd med. Men inte bara det: det blir dessutom extra viktigt att hålla varje signalförande ledning eller komponent så ”ren” som möjligt. Och kom ihåg att jordningen är minst lika viktig.
Nästa figur hjälper att oss hänga med i svängarna:
Figur 17: Slutna signalkretsar i linjesteget
1) Längst till vänster ser vi hur insignalen till förstärkaren bildar en sluten krets kring signalkällan, första transistorns bas-emitterkrets samt första transistorns emittermotstånd.
2) I mitten ser vi hur första stegets utsignal bildar en sluten krets kring första kopplingskondensatorn, andra transistorns bas-emitter-krets, andra transistorns emittermotstånd, första transistorns emittermotstånd, och slutligen första transistorns emitter-kollektor-krets. Denna krets utgör samtidigt andra stegets insignal.
3) Till höger bildar förstärkarens utsignal en krets kring andra kopplingskondensatorn, efterföljande elektronik, andra transistorns emittermotstånd, och till sist andra transistorns emitter-kollektor-krets.
Det här sättet att sköta ledningsdragningen ger, enligt min egen erfarenhet i alla fall, en så gott som idiotsäker frihet från jordströmmar och interferenser mellan de olika förstärkarstegen. Varje signalslinga (de röda i figur 17) bör visserligen kopplas med så korta ledningar som möjligt, men framför allt ska de vara så åtskilda och så skilda från andra signaler och strömmar som möjligt.
Det blir som regel också enklast och snyggast att koppla på det här sättet. Enligt min ringa mening blir även kretskortmönster lättare att göra om vi sätter signalkretsarna i första rummet och ritar enligt denna metod.
På köpet – och det är väl en fin bonus? – får vi en god och genomtänkt användning av stjärnkopplingen, som i sin tur garanterar att vi inte får brum via gemensamma impedanser.
Några exempel från verkliga kretsar kommer härnäst. Hänger ni med?
Reply author: esl
Replied on: 2007/01/13 23:41:41
Message:
Jordning fast på engelska... för våra engelska läsare :-)
http://www.aikenamps.com/StarGround.html
Reply author: Ryssen
Replied on: 2007/01/13 23:47:36
Message:
Bra initiativ Lenn Art!Det löser nog upp många jord grubblerier.
Sticky kandidat!
Reply author: MatsT
Replied on: 2007/01/14 08:42:52
Message:
Mycket bra beskrivningar (som vanligt) och jag håller med till 100% att det är så här man skall göra. Som de flesta andra som bygger själv har jag brottats en del med brum och hittills inte lyckats bygga något som varit perfekt men nästa gång...
Jag har alltså också funderat en del kring jordning och stjärnjorden har varit utgångspunkten men precis som Lennart har jag kommit fram till att den går att förbättra. Jag brukar kalla metoden trädjordning eftersom jag tycker det beskriver kopplingen rätt bra. Bussjordning är också en bra benämning.
Jordplan och tätt liggande ledningar är också något som jag inte gillar men det används annars flitigt och dessutom med framgång men det beror nog lite på hur högohmigt man tycker om att bygga? Bygger man med höga impedansnivåer är strökapacitanser inte bra och då får man tänka lite mer eftersom man måste lämna lite större öppningar.
Avvaktar fortsättningen av tråden med spänd förväntan.
Reply author: icewall
Replied on: 2007/01/14 10:06:49
Message:
Nästa mer än en sticky kandidat, snudd på obligatoriskt att måsta läsa innan man för till gång till DIY delen, kanske? Skojar bara!
Hursom helst, Lenn Art, ett stort tack till dig som på ett så pedagogiskt sätt tar dig tid och förklarar ett av våra vanligaste problem. Jag har som sagt var brum problem i mitt Orion system efter att vi har flyttat och jag är helt övertygad om att med hjälp av dina utomordentliga instruktioner och förklaringar så kommer detta att lösa sig.
./magnus
Reply author: vemsom
Replied on: 2007/01/14 16:20:10
Message:
Nu är mitt försteg brumfritt!
Stort tack Lennart!
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/17 18:14:06
Message:
MatsT: Jag tycker att ”trädjordning” var ett kul namn!
icewall: Tack, och lycka till med brumjakten.
vemsom: Tack själv. Det här är roligt för mig att höra - en som har försökt och lyckats kurera sitt brum. Det är det bästa betyget jag kan få!
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/17 18:14:22
Message:
En variant av signalföringsmetoden
Innan vi tittar på ett par praktiska kretsar vill jag visa en variant av det synsätt som används i figur 17. Den stora förtjänsten med detta synsätt är att vi försöker ”bevara” signalen så ostörd som möjligt, samtidigt som sannolikheten att vi får jordningen korrekt redan från början kraftigt ökar.En nackdel med kopplingen i figur 17 är att dock de olika förstärkarstegens jordpunkter måste anslutas till signaljordsbussen i ”rätt” ordning – de måste anslutas i sekvens. Om vi tittar på figuren igen: den första anslutningen till signaljordsbussen efter ingångskontakten måste komma från det första steget. Det andra steget ansluts till bussen mellan det första steget och utgångskontakten. Om olika steg ansluts till bussen i någon annan ordning uppstår genast problemet med gemensamma impedanser.
Om någon tycker att det här verkar övernitiskt, håller jag gärna med. Men jag vet också att det i lite större förstärkare än den i figur 17 kan bli riktigt trixigt. Det är tämligen lätt att göra en snygg och symmetrisk layout på ett chassi. Men det är inte helt lätt att sedan finna att komponenterna står så dumt att en signaljordbuss måste göra en lång resa på chassiets undersida om anslutningarna ska komma i rätt ordning. Det kan bli en lång buss. Det kan vara frustrerande, tro mig.
Ett alternativ visas i figur 18. Här har vi inte dragit en signaljordsbuss genom hela förstärkaren utan i stället använd stjärnkopplingskonceptet ännu en gång. I förstärkare med många (nåja) steg kan det här sättet att koppla vara lättare.
Figur 18: Alternativ form av jordning i linjesteget
Jag vidhåller dock att insignalens jord fortfarande bör anslutas till ingångsstegets jordpunkt och att utsignalens jord ansluts till utgångsstegets jordpunkt.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/17 18:14:41
Message:
En transistorförstärkare
Låt oss börja med en mycket känd förstärkarkoppling, nämligen John Linsley Hoods fina klass A slutsteg från 1969. Det är en väldigt enkel krets som spelar mycket bra. I september 1996 publicerade Electronics World en uppdatering av Hoods krets. Den nya kretsen ger 15 W och har dubbla spänningsmatningar för att medge direktanslutning av högtalaren.Kretsen är fortfarande enkel, men det är ändå inte särskilt svårt att koppla den fel så att den brummar. Låt oss därför låta den här kretsen representera de lite enklare transistorslutstegen. Figur 19 visar schemat från originalartikeln:
Figur 19: Class A Power; Electronics World; September 1996 (lånad från http://www.tcaas.btinternet.co.uk)
Här har författaren varit vänlig nog att rita ut fyra stycken ”jordningar”. Tre av dem är märkta med ”0V”, men det gäller säkert den fjärde också. Eller gör det?
Författaren har också tydligt skilt på signaljord vid ingången och signaljord vid utgången. Oftast visar kretsscheman endast ett jordstreck så att man själv får klura ut vad för slags jord som avses.
Låt oss nu försöka rita om förstärkaren med de symboler som används i figur 13:
Figur 20: Samma förstärkare med fokus på jordningen
I figur 20 har jag analyserat kretsen och försökt bedöma vilken typ av jord de olika punkterna representerar. Det torde vara uppenbart att komponenterna mellan ingångskontakten och första transistorn ansluts till signaljord – ingångens signaljord.
Sedan gör jag en sak som av vissa kan uppfattas som kontroversiell.
De båda elektrolytkondensatorer som sitter på strömförsörjningsbussarna kopplar jag till utgångens signaljord, inte till strömförsörjningsjord. Varför det nu då?
Låt oss tänka signalföring igen. Nästa figur visar fyra röda signalslingor. Den längst till vänster visar hur ingångsstegets utsignal förs över till drivstegets ingång. De två vertikala slingorna längst till höger visar utgångsstegets signal genom högtalaren. Eftersom utgången arbetar i push-pull får vi två slingor. Slingan i mitten representerar återkopplingen till ingångssteget.
Figur 21: Samma förstärkare med några signalkretsar
Med hjälp av figur 21 kan vi dra slutsatsen att elektrolytkondensatorerna på strömförsörjningsbussarna ingår i signalvägen.
Förstärkare som den här, som har direktkopplade högtalare, sägs oftast ha kondensatorfri utgång. Som vi kan se stämmer inte det. Tvärtom, det ligger två kondensatorer i utgångskretsen, elektrolyter dessutom. De ”sista” elektrolyterna närmast elektroniken ingår nästan alltid i signalvägen. Därför bör vi åtminstone tänka så när vi funderar på jordning.
Jag föreslår att vi kopplar på följande vis:
Figur 22: Föreslagen ledningsdragning för jordningen
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/17 18:16:07
Message:
En rörförstärkare
Som kontrast till transistorförstärkaren här ovanför vill jag visa en rörförstärkarkoppling också. Det är den av många uppskattade Randall-förstärkaren presenterad av John Atwood, se figur 23.
Figur 23: The Randall Amplifier (lånad från www.one-electron.com)
Det vi genast kan se är att John har ritat ledningsdragningen för jordningen. För mig är det här ett underbart exempel på en av de saker jag försöker säga med den här tråden.
Vi lägger märke till att ”Ground” längst till höger motsvarar vår strömförsörjningsjord.
Signaljorden är alldeles utmärkt beskriven i schemat. Prova gärna med att rita in signalslingorna, det hjälper till att skapa den rätta ”känslan”.
Slutligen ser vi att chassijorden är ansluten till ingångskontakten.
Klockrent. Den enda synpunkten jag vågar ha, är att jag möjligen istället hade jordat C04 och C038 i jordpunkten under det andra röret V02.
Efter detta vill jag visa ett konkret exempel från ett förstärkarbygge. Fortsättning följer…
Reply author: lagun49
Replied on: 2007/01/17 22:22:06
Message:
Väldigt intressant, Lenn Art!
På 80-talet byggde jag den s.k. Crescendoförstärkaren (komplementär MOS-FET utgång, cirka 200W uteffekt), beskriven i Elektor/Allt om Elektronik.
Den var väl inte känd att vara så lättbyggd, med självsvängnings- och brumproblem. Det enda sätt att få den att fungera, efter försök med olika jordkopplingar, var att använda exakt samma jordning som du beskriver i fig. 22. Den har sedan dess fungerat klanderfritt, och driver en subbas i betong med 2 st. mottaktkopplade (isobarik) 10"-element i basreflexlåda.
Jag följer med spänning din fortsättning.....
/Lars
Reply author: vemsom
Replied on: 2007/01/18 14:37:24
Message:
Sammanställer ett dokument med samtliga "skol-inlägg" som kommer att finnas till förfogande när "skolan" är över.
kommer försöka sammanställa fler dylika trådar för ett framtida ev. bibliotek
Reply author: Bernt Jansson
Replied on: 2007/01/18 15:38:09
Message:
Nu har jag läst igenom tråden, så nu blev den sticky också. Mycket pedagogiskt och bra!
Reply author: Magils
Replied on: 2007/01/19 09:32:38
Message:
Angående trippeljordsystem och Strömförsörjningsjorden: Hur med jordpunktskopplingen om du har två nätdelar....t.ex. en högspänning oregulerad ( till en UcD) och en småsignal +/- 15...
Skulle gissa på att separera dessa också, men ?
Reply author: denada
Replied on: 2007/01/19 10:03:46
Message:
Hmmmmm jag funderar på om man skulle få en möjlighet att titta in i din skalle Lenn Art...
Det är nog en brumfri och väl inställd miljö där...
Mycket trevlig läsning. Ska ta och fundera lite på hur jag ska aplisera detta på en vincent riaa....
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/19 21:04:21
Message:
Bernt: Kul att du tycker det, tack! Sticky-tråd minsann, jag känner mig hedrad
Magils: Jag rekommenderar att du använder separata strömförsörjningsjordar som möts där de ansluts till chassiet.
denada: Tack. Jag kan försäkra att ledningsdragning och jordning är ännu viktigare i RIAA-steg. Jag hade inte haft en chans att få mitt RIAA-steg helt brumfritt utan trippel-jord-systemet.
edit: Städat
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/19 21:04:46
Message:
Ett DIY-exempel
Jag har fått tillstånd att använda ett verkligt kul exempel från DIY-världen. Det gäller den 300B-förstärkare som Anders (secanbj) presenterat här på forumet, se http://www.hififorum.nu/forum/topic.asp?TOPIC_ID=56390Här ser vi det stolta slutsteget när det är klart för spelning:
Figur 24: 300B SET, byggd av secanbj
Kretsen har han fått låna av en god vän och beskrivs i korthet av följande scheman.
Figur 25: Principschema, två steg med mellantransformator
Som vi kan se är det här en enkel tvåstegs single-end-krets med trioder och dubbla järn. Slutröret arbetar med fast förspänning. Samtliga rör värms upp med likström.
Figur 26: Anodspänningsaggregat (400V till slutrören och 200V till drivrören)
Som vi ser är även dessa schemat ritade med stjärnkopplingsteknik. Syftet med det är att redan på ritbordet fundera på signalföring och jordning. Jag kan försäkra att det är nyttigt.
Anders kopplar nu sin förstärkare på precis samma sätt. Det innebär i sin tur att han behöver ha separata jordningar för varje steg. Därför monterar Anders motsvarande jordskenor på undersidan av plåten.
Figur 27: Chassiets undersida med jordskenor
I bildens underkant sitter fyra signaljordskenor - från vänster: ena kanalens slutsteg, ena kanalens drivsteg, andra kanalens drivsteg och andra kanalens slutsteg. Längst upp på bilden sitter en längre skena. Det är strömförsörjningsjorden.
Vi lägger särskilt märke till att varje skena är isolerad från chassiet - de sitter i plastblock som limmats fast. Vad blir det för jordning då?
Jag vill påminna om själva grundidén med trippel-jord-systemet; all jordning hanteras separat och ansluts till sist i chassiet i en (1) punkt. Men den påminnelsen är förhoppningsvis onödig nu…
Jo, förresten, jordskenorna är så kallade mutterlister för standard 19” kortramar (finns på ELFA). Listerna är fulla med gängade hål, M2,5. Det är grymt praktiskt, bara att skruva fast ett lödöra och löda ledningarna i. Därmed är det också väldigt lätt att flytta jordpunkterna om det skulle bli fel.
När han har kopplat färdigt respektive steg, förbinder Anders varje signaljordskena med strömförsörjningsjorden, precis på det sätt som visas i figur 18.
Figur 28: Signaljordskenorna kopplas till strömförsörjningsjorden
Det är möjligen lite svårt att se, men de aktuella ledningarna är markerade med vita pilar i figuren. Det viktiga är att vi kopplar samtliga fyra signaljordskenor var för sig till strömförsörjningsjordskenan. (Vi rationaliserar således inte genom att först parvis förbinda de små skenorna med varandra!).
Sist, fast inte minst, förbinds strömförsörjningsjorden till chassiet. Var? Den minnesgode läsaren erinrar sig att det här är en stereoförstärkare med delvis gemensam strömförsörjning. Då kopplar vi enligt figur 12, och ansluter chassiet till strömförsörjningsjorden:
Figur 29: Strömförsörjningsjorden kopplas till chassiet
Jag ber om ursäkt för den starka reflexen i plåten. Jag kommer att lägga in nya, lite tydligare bilder. Den blå linjen får tills vidare representera förbindelsen mellan strömförsörjningens jordskena och chassiet. Anders använder här elektrolytkondensatorns ena fästskruv som anslutningspunkt till chassiet.
Jag tycker att det här är ett väldigt fint exempel på hur ledningsdragning och jordning kan hanteras utan att man behöver vara metafysiker (eller vad som nu krävs…)
Hur gick det då? Så här skriver Anders i sin tråd:
”Den väger ca 40kg och producerar runt 8-9w och låter INGENTING när man inte försörjer den med signal. Den är så tyst att jag trodde den inte fungerade när jag kopplade in den första gången. Låter man den däremot få signal från tex en CD spelare så är den makalös.”
Och vet ni vad – den var tyst redan vid första start! Jag var med…
Edit 22 jan: Förenklat kretsschemorna
Reply author: esl
Replied on: 2007/01/29 22:11:06
Message:
Jordplan som nämnts fungerar bara under de betingelserna att det inte uppstår potentialskillnader i planet. För då är det ju inget idealt plan längre. Den man gör då är att antinge se till att planet har tillräckligt låg impedans (tjockt) och/eller att man undviker strömmar som ger upphov till potentialskillnaderna.
Det senare kan uppnås på två sätt:
*Att man placerar komponenter med hög strömtäthet som nätdel storförbrukare och högtalarutgång (minuspol) på samma ställe.
*Man kombinerar jordplanet med kablage dragit på det viset Lennart beskriver för de komponenter som drar ström.
Alltså kan man ha ett jordplan i riaa steg försteg etc utan att riskera störningar då strömmarna är så låga.
/esl
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/01/30 17:31:12
Message:
quote:Om man vill använda jordplan är det mycket viktigt att tänka på just det.
Jordplan som nämnts fungerar bara under de betingelserna att det inte uppstår potentialskillnader i planet.
quote:Delar inte den slutsatsen. Ju mindre strömmarna är desto svårare blir det att hantera impedanserna i ett jordplan. Det är ett argument för att inte använda jordplan för annat än skärmningsändamål.
Alltså kan man ha ett jordplan i riaa steg försteg etc utan att riskera störningar då strömmarna är så låga.
Reply author: MatsT
Replied on: 2007/01/31 18:16:51
Message:
Man kan ju fråga sig vad som händer när ett jordplan som används för signaljord utsätts för vibrationer också.
Reply author: esl
Replied on: 2007/02/08 00:10:43
Message:
Ja om man har Megaohms impedanser och en jordad låda där ett jordplan ligger nära då har vi ju byggt en kondensatormick!
Fast tanken med jordplan är ju att ha hyffsad låg impedans även til lådan... så det kanske ite är en så stor risk.. men det är ju bara att testa...
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/12 14:55:53
Message:
MatsT: Det var allt en intressant fråga du ställde...
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/12 14:57:10
Message:
Något om skärmade ledningar
I många sammanhang är skärmade kablar viktiga för att hålla signalen ren. Vanligtvis brukar ledningar som bär små spänningar, likspänning såväl som växelspänning, vara skärmade. För oss hifi-intresserade är det nästan självklart att de allra flesta "signalkablar" eller "interconnects" är skärmade.I praktiken är det även vanligt att de interna signalledningarna i en förstärkare är skärmade #8211; där traditionella ledningar används vill säga. Nu för tiden ligger väl de flesta signalledningar på kretskort, men de är likafullt dragna så att de skärmas från störningar.
En skärmad ledning är vanligtvis uppbyggd av en centrumledare omgiven av ett isolerande material och en vävd skärm. Denna konstruktion kallas co-axial ledning (eller koaxial på svenska). Denna skärm består ofta av en väv av koppartråd (många gånger förtennad) som stänger ute elektrostatiska fält och försvårar elektromagnetisk koppling till andra signaler.
För att fungera effektivt måste detta yttre skyddande hölje kopplas till jord, så att eventuell störande potential i skärmen därmed kan avledas till jord. Därför är det viktigt att skärmen ansluts till jord i endast en punkt. Figur 30 visar varför:
Figur 30: Oriktig jordning av skärmad ledning kan leda till brum och/eller brus orsakat av jordslingor via gemensamma impedanser
Antag att de båda jordningspunkterna i figur 30 har något olika potential (vilket inträffar om vi har strömmar i jordbuss eller chassi). Då kommer en ström att flyta även genom kabelns skärm. Eftersom skärmen har en koppling till centrumledaren via kabelns kapacitans (typiskt 100-200 pF per meter), kommer signalen att plocka upp eventuella störningar som finns i jordströmmarna.
Om nu skärmen ska jordas i endast en punkt, vilken punkt är bäst? Det är inte alltid uppenbart vilken ände som är bäst. I högfrekvenssammanhang kan man behöva jorda på flera ställen utefter ledningen, men för audiofrekvenser brukar följande tumregel fungera bra:
Skärmen ska jordas i den ände där signalledningen har lägst impedans relativt jord.
I de allra flesta fall transporterar ledningen signal från utgången på ett tidigare steg till ingången på ett efterföljande steg. Utgången på det tidigare steget brukar nästan alltid ha lägre impedans än ingången på efterföljande steg. Undantag från denna regel är sällsynta.
Det är därför många källor på Internet och i böcker hävdar att skärmen ska jordas i "uppströms" ände. I vissa trickiga fall kan man dock behöva experimentera lite för att hitta bästa jordningspunkten.
Låt oss för säkerhets skull också säga att skärmade ledningar ska ha isolerande höljen, så att skärmstrumpan inte gör kontakt med chassiet på andra ställen än det avsedda.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/12 14:58:03
Message:
Lite till om skärmade ledningar
När jag konstruerar mina apparater brukar jag försöka hålla mig till några enkla regler. Jag hävdar på intet sätt att de representerar någon sanning i något avseende, men de fungerar förbaskat bra i audiosammanhang.1) Undvik skärmade ledningar
2) Om ledningen ändå behöver skärmas, undvik vanlig koaxial ledning
Dessa möjligen provokativa regler kan behöva sin förklaring.
Enligt min egen begränsade men ändock erfarenhet innebär varje skärmad ledning att signalen belastas med en kapacitans mot jord. Denna kapacitans får inte bara till följd att signalens bandbredd begränsas något, den gör också det tidigare stegets jobb lite svårare.
Dessa påståenden ska förstås läsas med en sund skepsis, men jag har råkat ut för att speciellt rörförstärkare tappat mycket av sina goda egenskaper med skärmade signalledningar. Min rekommendation är därför att hellre skapa en layout med korta ledningar och att i stället använda partvinnad ledning. Den partvinnade ledningen har också kapacitanser mellan ledarna, men de har långt ifrån samma negativa effekt.
I vissa fall kan det inte undvikas att ledningen ändå behöver skärmas. Då rekommenderar jag användningen av en skärmad, partvinnad ledning. Skärmen ska i detta fall anslutas till chassijord och den "kalla" signalledningen till signaljord. På detta sätt undviker vi bandbreddsbegränsningen, samtidigt som skärmen leder bort common-mode-störningar. Se figur 31.
Figur 31: Skärmad partvinnad ledning kan jordas i chassiet utan att signalreturen behöver ledas genom skärmen
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/12 15:00:08
Message:
En ovanlig situation
Det här kan låta som en skröna, men historien är sann. Jag byggde för många år sedan att transistorsteg med fyra kanaler. Jag gjorde fyra separata nätdelar som parvis gav positiva och negativa spänningar. Nåja, jag råkade i alla fall ut för ett brum som var ovanligt för mig.Nu ska det sägas att jag alltid bygger för trångt, så i det här fallet fick jag möjligen skylla mig själv, men för att göra historien kort vill jag visa hur jag efter långt om länge lyckades lösa problemet. Som exempel tar vi fram figur 22 igen, och gör ett tillägg i den. Se figur 32.
Figur 32: Skärmade jordledningar kan ibland lösa intressanta brumproblem
Här har jag bytt ut jordledningarna från ingången respektive från spänningsstabilisatorn till skärmade ledningar. Eftersom de jordledningar jag hade lagt plockade upp svaga, men ändå störningar, hjälpte det med att skärma jordledningarna.
Vad lärde jag mig av den här situationen? Jo:
Behandla alltid varje jordledning med samma omsorg som du behandlar en signalledning!
Fundera lite på den erfarenheten. Den kan vara viktig.
Reply author: Ryssen
Replied on: 2007/02/12 16:06:16
Message:
quote:
Denna kapacitans får inte bara till följd att signalens bandbredd begränsas något, den gör också det tidigare stegets jobb lite svårare.
Intressant,jag föstår ju att detta är olika för varje situation,men generellt blir inte denna bandbredds begrännsning långt ovanför det hörbara området?
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/12 16:52:50
Message:
Generellt bör det vara så som du säger.
Jag nämner dock detta för att jag en gång ställde till det för mig genom att i en rörförstärkare använda skärmad ledning som faktiskt skar ända ner i det hörbara området. Och det tog lång tid innan jag kom på vad orsaken var.
Jobbar man med transistorförstärkare bör problem inte uppstå, men jag vill kanske ändå rekommendera att man skänker detta en tanke innan man väljer skärmad ledning.
Reply author: Ryssen
Replied on: 2007/02/13 19:07:31
Message:
OT,är detta ett av skälen till att olika kablar låter olika i annläggningar(en av annledningarna )?
Reply author: Magils
Replied on: 2007/02/15 21:33:15
Message:
Jag hoppas det är OK att ställa en relaterad fråga såsom ett praktikfall. Hoppas jag kan förklara utan att rita.
Jag har min "lilla" sub, den skall drivas med en UcD-modul, men också ha en inbyggd småsignalkrets. Alltså får jag följande jordningar att ta hänsyn till om jag fattat detta rätt. Trafon är skärmad så den har jag jordat till chassit.
Chassijord
Matningsjord (UcD) Dubbla likriktarbryggor, två stora elyter.
Matningsjord (Signalkrets)
Signaljord ( både Signalkrets och UcD)
Om jag förstått allt rätt så borde jag hålla isär dessa 4 och sedan koppla samman dem i en punkt? Lämpligen i chassit?
Dock kommer lilla kruxet nu. UcD-modulen har kortslutning mellan signaljord och matningsjord. Så hur borde jag då koppla?
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/16 19:32:32
Message:
Om sammankoppling av olika enheter
Hur man än ser på skärmade ledningar är det så gott som ofrånkomligt att ledningarna mellan apparater i en anläggning är skärmade. Anledningen är helt enkelt att de är mycket längre än apparatinterna ledningar och att de inte har samma skydd mot störningar som en intern ledning oftast har. Jag kallar i det följande dessa kablar för "signalkabel".En riktig jordning av skärmen på signalkablarna är en förutsättning för en brumfri anläggning. Den "heta" signalledningen brukar inte vara något problem (bara man ansluter den till rätt stift i kontakterna
), men frågan är hur vi gör med skärmarna.Som vi har sett tidigare i artikeln ska vi inte koppla våra jordsystem så att brumslingor kan uppstå. Det allra vanligaste sättet att förbinda två apparater, säg att det är ett försteg och ett slutsteg, visas i figur 33.
Figur 33: Skärmad signalledning mellan försteg och slutsteg
Så här långt brukar inga brumproblem uppstå. Låt oss komplicera bilden med lite verklighet. Vi spelar ju i stereo:
Figur 34: Skärmad stereosignalledning mellan försteg och slutsteg
Så här långt brukar det heller inte vara något problem - förutsatt att de båda kanalernas skärmar jordas i samma punkt i respektive ände. Eventuella potentialskillnader mellan de båda skärmarna brukar då nollas ut effektivt.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/16 19:33:32
Message:
En mindre enkel situation
Nu kommer vi småningom in på mer speciella situationer. Figur 34 förutsätter att slutsteget internt är kopplat enligt figur 7, det vill säga med ingångskontakterna jordade i samma punkt.Om vi har ett slutsteg med ingångskontakterna jordade enligt figur 12, däremot, kan en jordslinga bildas, se figur 35:
Figur 35: Skärmad stereosignalledning med risk för jordslinga
Sannolikheten är ganska hög för att ingångskontakternas jord i slutsteget ligger på olika potential relativt den gemensamma jordpunkten vid slutstegets nätdel. Jordslingor av den här typen ger ibland hörbart brum. Ett sätt att lösa det problemet kan då vara att man kopplar om jordningen i slutsteget enligt figur 10:
Figur 36: Skärmad stereosignalledning med bruten jordslinga
I andra fall orsakar denna slinga ett brum så lågt att det knappast hörs. För vissa DIYare är det bra nog, för andra inte. Enligt min ringa mening ska en förstärkare vara tyst. Om förstärkaren inte är helt tyst ligger det ett "brusgolv" som äter av dynamikområdet, speciellt vid de riktigt låga nivåerna. Den som letar efter den där sista tystnaden kan eventuellt finna något här...
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/16 19:35:56
Message:
En lite krångligare situation
I vissa fall behöver man ha rejält långa signalledningar. Då räcker sannolikt inte de mått och steg jag redovisar här ovanför. En signalledning av flera meters längd kan vara en svår utmaning. Då krävs kanske en annan teknik.Som jag berörde i avsnittet om skärmade ledningar kan det vara så att man inte alls ska transportera signaljorden genom skärmen. Det kan vara för riskfyllt, eftersom även den kan plocka upp störningar. Då kan vi ta till min andra regel i avsnittet "Lite till om skärmade ledningar".
Vi gör helt sonika så att vi skiljer på skärmen och signaljorden, se figur 37:
Figur 37: Skärmad stereosignalledning med separat signaljord
Jag vet inte om ni tänkt på det, men i butiker och på mässor används ofta långa signalkablar. De är nästa alltid av den "balanserade" sorten försedda med XLR-kontakter. Det är ett alldeles utmärkt sätt att skilja på skärm och signaljord. Då skyddas inte bara signalen från yttre störningar utan även signaljorden får samma skydd.
Jag vill inte öppna debatten om huruvida skärmen ska jordas i enbart ena änden eller i båda. Min egen erfarenhet så här långt är dock att skärmen bäst jordas i den ena änden och då vid den apparat som är elektriskt sett är mest "sval". Slutsteg brukar vara tyngre, ha chassi av mycket metall och alltid vara väl skyddsjordade - så det blir mitt val; jag föredrar att jorda skärmen i slutstegets chassi.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/16 19:36:32
Message:
Epilog
Det finns givetvis mycket mer att säga om ledningsdragning och jordning. Eftersom det helt enkelt inte är möjligt att beakta alla tänkbara situationer i en artikel som den här, har jag försökt belysa de vanligaste situationer jag tror att DIYare råkar ut för.Om artikeln skulle bidra till att någon byggare får en ny insikt eller till och med löser ett problem har mitt arbete lönat sig. Prova gärna med att spinna vidare på dessa tankar och utveckla dem vidare.
Om jag skulle lämna ett enda råd på vägen väljer jag detta: Behandla alltid varje jordledning med samma omsorg som du behandlar en signalledning!
Tack för ordet.
/Lennart
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/17 10:51:00
Message:
quote:Magils: Det hade kanske varit lättare med bilder, men vi gör ett försök. Utgår från att din signalkrets har enkel spänningsmatning och att den har signaljord och strömförsörjningsjord sammankopplade.
Jag har min "lilla" sub, den skall drivas med en UcD-modul, men också ha en inbyggd småsignalkrets. Alltså får jag följande jordningar att ta hänsyn till om jag fattat detta rätt. Trafon är skärmad så den har jag jordat till chassit.
Chassijord
Matningsjord (UcD) Dubbla likriktarbryggor, två stora elyter.
Matningsjord (Signalkrets)
Signaljord ( både Signalkrets och UcD)
Om jag förstått allt rätt så borde jag hålla isär dessa 4 och sedan koppla samman dem i en punkt? Lämpligen i chassit?
Dock kommer lilla kruxet nu. UcD-modulen har kortslutning mellan signaljord och matningsjord. Så hur borde jag då koppla?
- Koppla UcDn med strömförsörjning enligt Hypex' manual. Strömförsörjningsjorden ligger då mellan kondingarna.
- Koppla Signalkretsens utgång till "in" på UcD med en kort enkel ledning.
- Koppla Signalkretsens strömförsörjning precis som vanligt till + respektive 0. Vi kallar denna "0" för signalkretsens strömförsörjningsjord.
- Koppla därefter en ledning från signalkretsens strömförsörjningsjord till UcDns strömförsörjningsjord.
- Anslut UcDns strömförsörjningsjord till chassiet.
Om jag inte förstått din fråga fel skull jag prova det här som ett första försök.
Reply author: Magils
Replied on: 2007/02/17 13:41:08
Message:
Nu har jag ritat och försökt ochså beskriva med rött det du rekommenderar...det finns ett möjlighet att separera signal och matningsjord på signalkortet men den är ganska krånglig. Skissen beskriver nuläget.
Det kommer vara en bakpanel och ett chassi som ej kommer sitta ihop galvaniskt förutom jordledningen förstås.
Det finns bilder på ormboet i DIY-bildtråden.
Edit: Efter lite diskussion via PM så har jag lagt in ett kryss för att bilden skall vara korrekt, så att tråden ej innehåller tokigheter.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/17 15:08:35
Message:
Magils: Du har nog en ledning för mycket där. Ta bort den förbindelse mellan Signal och UcD som är märkt "gnd". Du kan säkert se slingan den bildar i din figur...
Reply author: Magils
Replied on: 2007/02/17 18:07:40
Message:
Jo, den ser jag nog, men mentalt har jag lite svårt att låta "signaljorden" åka runt hela vägen. Särskilt som det allmänt anges för en UcD att "Cold" skall jordas i sändaränden.
edit: Det jag tänkte ovan är att eftersom "Cold" skall jordas när man kör obalanserat, så får ju den jordningen en "konstig" loop om "gnd" inte kopplas ihop dvs. att man kanske borde prioritera att dessa två har så lika potential som möjligt.
--------------------
Vore det bättre i detta fall att göra en insats på att separera Signaljord och signalmatningsjord och låta signaljorden kopplas till gemensam jord via UcD:n?
edit2: Jag måste löda loss alla bypass-kondingar och sedan dra separata jordtåtar(matning) till dessa, men det är ju bara 8 totalt och fyra extratåtar....
Reply author: Tabulk
Replied on: 2007/02/21 12:55:46
Message:
Hej..Vad katten är DIY förkortning för, jag börjar bli väldigt nyfiken..har någon en ordlista för förkortningar inom HiFi.? så vore jag tacksam...
Tabulk..
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/22 21:23:49
Message:
Hej Tabulk, DIY är en förkortning för "Do It Yourself" och används ofta i bygg-själv-sammanhang.
/Lennart
Reply author: Tobbe_L
Replied on: 2007/02/22 21:30:15
Message:
Tackar för en mycket bra tråd.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/02/22 21:32:34
Message:
Reply author: Tobbe_L
Replied on: 2007/02/22 21:37:29
Message:
Jordbrum är en av de värsta sakerna jag vet när det gäller DIY.
Tyvärr är det inte alltid jag har lyckats bli av med det helt o hållet.
Men efter jag har läst tråden så har en hel del saker trillat på plats
Reply author: zvenzzon
Replied on: 2007/03/05 14:45:50
Message:
Kort fråga: Vad är vitsen med att över huvud taget koppla ihop skyddsjord med signal- och strömjord? Vilka nackdelar ger det att ha signal- och strömjord flytande i förhållande till chassiets potential?
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2007/03/09 20:58:14
Message:
quote:Hej zvenzzon. Egentligen finns inget uttalat behov av att koppla signal-/strömjord till chassijord. Det finns kommersiella försteg som inte har jordsystemen kopplade till chassiet. Det kan till och med vara bra, eftersom risken för brumslingor via skyddsjorden minskar.
Kort fråga: Vad är vitsen med att över huvud taget koppla ihop skyddsjord med signal- och strömjord? Vilka nackdelar ger det att ha signal- och strömjord flytande i förhållande till chassiets potential?
Men jag vill rekommendera att du kopplar jordsystemen till chassiet åtminstone i slutsteget. Orsaken till det är att du då definierar en potential för hela jordsystemet. Om det "flyter fritt" blir det mer känsligt för elektrostatiska störningar. Försteg och signalkällor blir ju sedan jordade signalmässigt via signalkablarna, så de behöver inte jordas i respektive chassi.
Jag skriver till och med någonstans att jag brukar bygga mina förstärkare klara utan förbindelse med chassiet. Men sedan kopplar jag jordsystemen till chassiet för att hålla potentialen på jordsystemet fortsatt låg.
CD-spelare har nog alltid jordsystemet kopplat till chassiet för där gäller rätt hårda krav från FCC/CE på att de inte får ge störstrålning ifrån sig (digitala kretsar).
Reply author: megajocke
Replied on: 2007/03/16 13:34:14
Message:
Vitsen med att koppla ihop dem är ju att om det blir kortslutning mellan sekundär och primär i transformatorn så blir ju dina in och utgångar strömförande, och det är ju kanske inte så bra.
Kolla här, en lösning på det, figur 3:
http://sound.westhost.com/earthing.htm
Reply author: Andy
Replied on: 2008/01/20 23:48:31
Message:
Hej alla forum-medlemmar!
Jag tänkte ta mig tid att gå igenom den här tråden och kände att det är svårt att läsa så långt på datorskärmen. (I varje fall om man vill förstå.)
Så därför satte jag mig ner för att göra en utskriftsvänlig version. Jag tänkte att ni säkert skulle vilja ha den i ert hifi-bibliotek, ni också, så därför lägger jag ut den på nätet. Och så förstår jag att inte alla är dumma nog att lägga ner en 4 timmar på att få i ordning den också!
Här är länken för att ladda ner den:
http://andreasosteopatklinik.se/hifi/artikel.pdf
mvh Andy
Reply author: ChristianL
Replied on: 2008/04/27 16:19:20
Message:
Tackar så mycket för PDF formatet! Guld värt!
Reply author: time
Replied on: 2008/07/21 21:46:02
Message:
En guldstjärna till Andy !
Reply author: deerhunt
Replied on: 2008/07/23 09:22:23
Message:
Hej Lenn Art
Vill bara påminna dig (om du glömt bort det) att denna tråden fortfarande läses och hjälper!
Inte minst mig -igår. Fick bort brummet i rörsteget som integrerats i en Behringer DEQ2496 (nätdel utanför).
Bara lite högfrekvensstörningar kvar nu...
Så - Tack så hemskt för att du delar med dig av dina kunskaper!
mvh
Dag
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2008/07/23 13:46:30
Message:
Hej Dag!
Tack för uppskattningen. Jag har inte glömt tråden utan håller ett öga här. Grattis till den lyckade brumbekämpningen - och tack för att du berättar om den!
/Lennart
Reply author: Guru
Replied on: 2008/07/23 13:52:38
Message:
Försöker tämja brum i mitt försteg med 56 rör så denna tråd är verklligen guld värd
Vore trevligt om Lenn Art börjar delta i forumet igen
Reply author: PG Jeppsson
Replied on: 2008/08/05 17:53:06
Message:
quote:
Försöker tämja brum i mitt försteg med 56 rör så denna tråd är verklligen guld värd
Vore trevligt om Lenn Art börjar delta i forumet igen
Ja, det är mycket intressant läsning som Lenn Art åstadkommer
.Det är väl bara att komma med frågor, och har Lenn Art tid och möjlighet så kommer han säkert med ett uttömmande svar....
.
Reply author: Bo Mellberg
Replied on: 2008/10/29 14:22:39
Message:
Vill bara passa på att tacka för den fina artikeln. Jag kommer ha mycket nytta av denna kunskap när jag börja bygga. Mitt slutsteg kommer att se ut nästan som figur 12, så det diagrammet blir min utgångspunkt. Jag har endast en trafo, men två PSU:er, dvs 4 likriktarbryggor och 2 x 2 rälsar.
En fråga: Ska jag använda samma jordpunkt för chassijorden som för strömförsörjningsjorden, eller ska jag ha en separat jordskruv för chassijorden (skyddsjorden) och sedan vars en jordskruv till de båda PSU:erna (skruvar som också sitter i chassit, fast på andra ställen)?
Jag ska koppla slutsteget via pre-outs från min receiver som inte har skyddsjord. Finns det något att tänka på då? Receivern får sin signal från bland annat en HTPC som är jordad.
Puh, jobbigt det här.
Reply author: Lenn Art
Replied on: 2008/10/31 18:29:19
Message:
Hej Bo!
Jag har följande förslag: Sätt skyddjorden i chssiet nära nätbrunnen så att den ledningen blir kort. Gör sedan strömförsörjningsjordpunkterna isolerade från chassiet på bekvämt ställe vid PSU-erna. När du är klar med det drar du en ledning från respektive PSU-jordpunkt till skyddsjordpunkten i chassit.
Reply author: Ampzilla
Replied on: 2008/11/05 19:48:52
Message:
Som ett komplement till jordfels letning kan denna lilla enkla enhet användas. "Brum tester".
Skicka in signal mellan ingångsjord och chassie/jordpunkter.
Dåliga jordningar med eventuellt brum kan höras i anläggningen.
(exempel A-B= dålig kontakt, A-C= OK)
(Har även en enkel enhet på gång att provbygga för att kontrollera dåliga chassie jordningar och som ska och mäta mellan 0-0,1ohm )
Reply author: Ampzilla
Replied on: 2008/11/09 19:52:32
Message:
Viktigt med rätt chassie jord-kabel .
Här är en test på hur det kan gå med en felaktig anslutning och typ av jordkabel till chassie, en sk "Bonding test".
Jag vill med denna test visa hur viktigt det kan vara med rätt jord anslutnings-kabel.
Den tunna gröna (monterad endast för testet som är alldeles för klen) började ryka och avge gaser. Sen blev det lite blanktråd och den brände fast på dom andra kablarna.
Sen börjar det glöda och åstadkommer mera skador och hade sen brännts av.
(Jordanslutningen är borta och chassiet kan lätt bli strömförande)
I det här chassiet var original chassie-jord kabeln alldeles för lång ca:25cm. (Rekommenderas 5-10cm. Kabelskon + taggbricka anslutes direkt mot en ren yta i chassiet.) 
Här börjar det glöda och isoleringen har försvunnit
Använd utrustning vid testen
Reply author: Ampzilla
Replied on: 2010/01/31 22:35:02
Message:
Då jag sett många skräckexempel på nätsladd och kontakter.
Där man av någon anledning lyckats med att dra i sladden när denna ska dras ur.Dålig avlasting.
Jag fick lära mig en gång i tiden att man ska låta skydds-jordledaren vara lite längre än övriga ledare.Bara för att den ska släppa sist.
Reply author: Klåparen
Replied on: 2010/02/09 21:37:48
Message:
Fantastiskt lärorik tråd! Tack för alla tips!
Reply author: soundbrigade
Replied on: 2010/04/22 09:16:57
Message:
Det finns idag en intressant artikel på DIYAudio om jord, kanske ur ett djupare och mer teoretiskt perspektiv än LennArts utsökta och praktiska guide. Alltså för den som vill gräva djupare i jorden ...
Lång länkadress
Reply author: 91lieb
Replied on: 2010/04/28 23:12:45
Message:
quote:
Jag fick lära mig en gång i tiden att man ska låta skydds-jordledaren vara lite längre än övriga ledare.Bara för att den ska släppa sist.
Helt korrekt, detta är svensk praxis och behandlas i elinstalations-reglerna (SS 436 40 000). Detta slarvas ofta med och rent allmänt kan det löna sig att öppna och "rätta till" stick-proppar (ett tips är att alltid sticka i den skalade ledaren på vänster sida om skruven så när skruven dras åt så drar den med sig ledaren, se också till att inte isoleringen kommit med då detta kan leda till bränder), något annat värt att tänka på är vad kabel-arean till grenuttag (om man använder sådana i sin anläggning) är, för liten area kan ge dålig jordning och i bästa fall försämrat ljud, i sämsta fall bränder minsta area du bör använda är 1,5 mm2, jag har stött på grenuttag klassade för 16A anslutna med 0,8 mm2 kabel. (Regeln för fasta insatllationer är 0,8mm2 max 6A, 1,5 mm2 max 10A, 2,5 mm2 max 20A detta räknar dock med att man använder långa kablar [värt att nämna är dock att detta är beräknat enligt regeln att kabeln inte under drift får överstiga en tempratur på 70 grader (C)] men jag tycker inte att det finns någon anledning att snåla på grenuttagen om man har dem till att mata utrustningar för flera tusen kronor)
quote:
Som ett komplement till jordfels letning kan denna lilla enkla enhet användas. "Brum tester".
Detta liknar det kontinuitets-test som skall utföras på elektriska anläggningar vid installation/ombyggnad. Jag har för vana att utföra detta test med skyddsjorden för att se till att i den mån något skulle gå fel så uppfyller apparaten krav för personskydd. Jag skall i fortsättningen tillämpa detta även på signal-jord.
Nu ska jag inte tråka ut er längre.
Dock måste jag bara säga att detta varit en oerhört givande tråd att läsa, denna kan förhoppningsvis hjälpa till att rädda resterna av mitt projekt-arbete. (en 6T9 UL-PP rörförstärkare)
Reply author: Vox
Replied on: 2015/10/13 07:45:27
Message:
Den här gamla tråden hjälpte mig igår med att bli av med 50 Hz-brummet i mitt nybyggda RIAA-steg för MC-puppor.
HiFiForum.nu : http://www.hififorum.nu/forum/
© HiFiForum.nu except: Logos and Trademarks are property of their owners, Comments are property of their posters