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  在講這篇前,建議大家花點時間了解一下什麼是單端輸出(single-ended)與差動輸出(differential),這個跟單聲道(mono)與雙聲道(stereo)不同,請先別搞混了。本質上,喇叭是個差動元件,看我們怎麼接,如下圖,左圖為一般揚聲器接法,右圖為耳機的接法。最後不管怎樣,都不能讓喇叭上有直流偏壓(DC),請參考Audio電路設計(三)

 

  在EMC或一般訊號裡,也有相對應說法,叫做差模(differential-mode)與共模(common-mode)。原則上差模就是訊號或雜訊迴路都在負載上,而共模就是訊號雜訊會經過接地迴流。如下圖:

 

  當音響系統在組合時,最佳當然是選用數位方法,例如HDMI、光纖(SPDIF)、同軸電纜(SPDIF)。便宜或者轉接方便的就使用類比方式,大多數的類比接頭是RCA或是3.5mm jack,然而受限於體積與價格(當然還有開發年代,例如傳統的電視遊樂器,就是由L、R、Video這三個RCA組成),接頭數都不夠,大概就是單端LRGND,擴大機設計比較好一些的,可能會是差動L+L-R+R-。差動接法有什麼好處呢?如果我們傳輸的導線受到干擾,對於接收端來說,因為是兩邊訊號同時有一樣的雜訊,差值完全不受影響,但對於單端接收來說,干擾就是干擾,雜訊一影響就影響了,完全沒有解決的辦法。

 

  不過我們經常(為了方便)使用的接法是手機或電腦,利用3.5mm jack輸出給主動式喇叭,甚至許多主動式小喇叭都先俱備了3.5mm jack輸入端子,讓我們可以很快速地使用,如下圖。也不是說這樣的接頭不好,只是因為接點少,高音質喇叭不會這樣設計。

 

  這樣的接法在前級與後級的接地完全一樣的時候沒有問題,問題就在於(1)兩者地沒有接好,例如3.5mm jack沒有插到底,或者(2)某一裝置的地不是零準位了,例如手機或筆電正在充電。遇到問題(1)請先自我排除,再來討論問題(2)。這邊我有兩個想法,不過兩個想法都導致一樣的解決方案,大家也許可以提出來一起討論討論。

 

  (A)如下圖左,因為放大器接地端受到干擾,故雜訊除了讓接地準位n不同外,一樣會存在於訊號Va+n上,而這樣子傳導到第二級,因為與第二級接地,故雜訊變成只存在訊號端(不管如何,訊號與地存在著類似Va+n的關係),所以第二級輸出Vb=Va+n就受到干擾了。解決方案:將第二級改為差動輸入,讓前一級的地直接輸入到差動放大器,也就是將兩者的地隔開。如此一來,利用差動原理,將能解決問題。

 

  (B)有人提出稍微複雜的訊號模型,如下圖。左圖Vn為雜訊的電位,Vb是接收端收到的訊號;右圖是利用差動放大器當做接收端,除此之外,還加上一個break resistor。雖然對這模式抱持懷疑的態度,不過市面上許多號稱接地隔離的ICGround Isolator)內部都有這個break resistor,而且試過有加真的有點差異。

 

  差動放大器有個規格叫做CMRR(Common-Mode Rejection Ratio),這個就在說明一個AMP它的差動抗共模雜訊的能力有多好。建議大家挑選IC或接地隔離產品時可以注意看一下。希望這篇能帶給大家多一些的想法,這種討論在國外可以找到許多資料,但是中文就很少,或者是講一些阻抗匹配等似是而非的術語,分享給各位有心在音響的朋友囉~

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