Eliminare il rumore sulle interfacce audio USB: cause, trucchi e soluzioni reali

Quando colleghi un'interfaccia audio, un sintetizzatore o qualsiasi altro dispositivo musicale al computer tramite USB e inizi a sentire ronzii, scoppiettii o interferenze, la sensazione è frustrante. È un problema molto più comune di quanto sembri.e non fa distinzioni tra marche o gamme: succede con interfacce, controller, sintetizzatori e praticamente qualsiasi apparecchiatura che riceve alimentazione o dati tramite USB.

La radice del problema risiede quasi sempre nel modo in cui l'alimentazione e i dati viaggiano insieme attraverso il cavo USB. Nello stesso cavo, la linea 5V (e la terra) coesiste con D+ e D-e l'alimentazione fornita dal computer non è stata progettata pensando all'audio ad alta fedeltà, ma piuttosto a mouse, tastiere, memoria e altre periferiche a basso consumo. Ecco perché i rumori provenienti dall'attività interna del computer (CPU, ventole, convertitori di commutazione) e da altri dispositivi collegati si insinuano. Successivamente, impareremo tutto su Come rimuovere il rumore dall'interfaccia audio USB. 

Perché il rumore USB appare sulle apparecchiature audio

All'interno di un cavo USB standard ci sono quattro conduttori: rosso (5V), nero (terra), bianco (dati-) e verde (dati+). La chiave è che la linea da 5 V proveniente dal computer è solitamente "sporca", con sovrapposti rumori spuri causati dall'apparecchiatura stessa e dalle sue periferiche. Questa sporcizia si collega al sistema audio, generando ronzii, sibili o interferenze che a volte variano a seconda del carico del processore o persino della velocità della ventola.

Questo fenomeno non è esclusivo di un marchio in particolare: prima o poi, molti utenti finiranno per sperimentarlo. La cosa davvero frustrante è che rovina l'esperienza e la qualità., soprattutto in ambienti di registrazione, monitoraggio dal vivo o critico in cui il ronzio non è più accettabile.

A ciò si aggiunge un fattore aggravante: alcuni rumori aumentano toccando parti metalliche, corde o addirittura il pavimento, a seconda di come vengono riferite le masse. Se il sistema “nota” il tuo corpo, può variare il livello di umidità., qualcosa che si adatta ai tipici 50/60 Hz e alle sue armoniche quando ci sono loop di terra o differenze di potenziale tra le apparecchiature.

Come se non bastasse, alcuni cavi includono di serie anelli di ferrite e non fanno miracoli: Le ferriti aiutano con le interferenze ad alta frequenza, ma possono fare ben poco per risolvere il ronzio a bassa frequenza causato da alimentatori/massa. Pertanto, sebbene contribuiscano, raramente risolvono questi casi da soli.

Perché un hub alimentato non sempre risolve il problema

Una reazione comune è quella di intercalare un hub USB con alimentazione propriaÈ logico pensarci: se l'hub "fornisce" l'alimentazione, forse il rumore del computer smetterà di arrivare. Il problema è che molti hub ignorano l'alimentazione dell'host. con il resto del bus, in modo che i 5 V "sporchi" siano ancora presenti e il rumore persista.

Questo significa che un hub alimentato non funziona mai? Non necessariamente. Se ne hai già uno, provalo perché a volte aiuta, ma è meglio non darlo per scontato. Molti modelli non isolano l'alimentatore dall'host e, anche se hanno un alimentatore esterno, non interrompono il percorso attraverso cui il rumore può infiltrarsi.

La soluzione del cavo Y: separazione di dati e alimentazione

L'alternativa più semplice è quella di separare fisicamente l'alimentazione dai dati, in modo che il computer "parli" solo con il dispositivo, ma non lo alimenti. Ciò è possibile grazie a un cavo Y USB audio-ready., con tre connettori: uno va al computer (dati senza 5V), un altro a una fonte di alimentazione (PWR) e il terzo alla tua interfaccia/sintetizzatore.

In questi cavi, il segnale diretto al computer deve trasportare esclusivamente D+ e D- (verde e bianco), lasciando scollegato il filo rosso da 5 V. Guarda l'etichetta: di solito mostra "PC" e "PWR" per distinguere cosa va su ciascun lato. Non tutti i connettori a Y sul mercato sono adatti: molti sono progettati per altri usi e mantengono l'alimentazione collegata dove non dovrebbe essere.

Se hai una Y e non noti miglioramenti, esiste un test chiaro: Tagliare il filo rosso nella sezione che va al computerRimuovendo quei 5 V dall'host, ci si assicura che il dispositivo non sia alimentato dalla porta, eliminando così quel percorso di rumore. Da lì, si alimenterà il dispositivo da una fonte separata.

Come realizzare il tuo cavo (fai da te) passo dopo passo

Se sei un appassionato del fai da te, puoi convertire un cavo di prolunga USB maschio/femmina in un cavo dati non alimentato per il tuo computer e aggiungere anche un ingresso extra per immettere 5 V puliti nel dispositivo. Il vantaggio del fai da te è che puoi scegliere i connettori e le lunghezze in base ai tuoi gusti.e sai esattamente cosa è connesso e cosa non lo è.

Aprendo il cavo, si noterà una rete di fili e una lamina metallica. Entrambi fungono da schermatura. All'interno, si trovano i quattro conduttori principali: rosso (5 V), nero (terra), bianco (D-) e verde (D+). Il lavoro consiste nello “spezzare” i 5V nella sezione verso il computer: Non collegare il rosso su quel lato e lascia passare solo i dati.

Per preservare il cablaggio normale, è meglio utilizzare una prolunga economica. Con forbici e nastro isolante hai abbastanzaRimuovere con cautela la copertura, separare la rete dalla lamina, identificare i fili e tagliare il filo rosso nel punto in cui si tocca. Isolare bene le estremità in modo che nulla sia esposto o possa essere toccato.

E la messa (nera)? Ci sono delle sfumature. La trasmissione USB è bilanciata nei dati, ma il riferimento è la terraIn molti casi, è meglio mantenerlo. Se il loop persiste o il rumore non si attenua, puoi provare a non collegare il cavo nero al computer come "ground lift" (simile a quello presente su molte DI box). Tuttavia, a meno che non sia assolutamente necessario, è generalmente preferibile mantenere la massa comune.

Quando il computer non fornisce più 5 V, avrà bisogno di alimentazione da qualche parte. Ed è qui che entra in gioco il terzo connettore della Y.: Collegare 0 V e 5 V da un alimentatore esterno ai fili nero e rosso della sezione che porta al dispositivo. È possibile cannibalizzare un cavo USB per ottenere il connettore maschio che andrà all'alimentatore e giuntarlo/saldarlo dove necessario.

Saldare o attorcigliare i fili? Saldare è meglio, ma se non sei esperto, un buon avvolgimento con uno strato generoso di nastro isolante può aiutarti a uscire da una situazione difficile. Assicurati che le giunzioni siano robuste, preferibilmente protette con guaina termorestringente, e che non si verifichino cortocircuiti o perdite critiche di schermatura.

Cavi commerciali e insidie ​​comuni al momento dell'acquisto

Alcuni produttori includono nei loro prodotti cavi con "dati da un lato e alimentazione dall'altro" e sono disponibili anche nei negozi e nei marketplace. Il grande ostacolo è che spesso la descrizione non è chiara.e una buona parte degli Y in commercio mantengono i 5 V su entrambi i rami perché il loro scopo è quello di "sommare" la corrente, non di separarla.

Al momento dell'acquisto, verificare che le specifiche indichino che un'estremità, quella che va all'host, non sia collegata all'alimentazione. Se vedi che l'"host" è etichettato come solo dati o "senza alimentazione", è un buon segno.Tuttavia, controllate attentamente, perché ciò che il venditore offre non sempre corrisponde a ciò che effettivamente ricevete.

Un'altra trappola comune è trovare un prodotto che in realtà è un hub e non un cavo. Un hub aggiunge logica e compatibilità tra: Potrebbe funzionare, ma l'interfaccia/sintetizzatore potrebbe non funzionare tramite un hub e richiedere un host diretto (soprattutto con molti dispositivi audio/MIDI). E se utilizza un tipico connettore per cellulare sul lato "host", potrebbe non funzionare con il computer.

Isolatore USB: un'alternativa efficace con protezione aggiuntiva

Oltre al cavo Y, esiste una soluzione molto efficace: gli isolatori USB. Agiscono come una barriera galvanica tra il computer e il dispositivo., interrompendo il percorso del rumore e, nel processo, offrendo protezione contro sovratensioni e altri allarmi elettrici.

Per anni sono stati costosi, ma i prezzi sono scesi notevolmente. Esistono modelli di diverse marche; uno dei modelli consigliati dagli utenti è quello della Olimex., che sono passati da circa 60 € a prezzi molto più accessibili. Se preferisci evitare il fai da te o hai bisogno di un isolamento totale, un isolante è solitamente una scelta sicura.

Casi reali: cosa ci insegnano e come approcciarsi alla diagnosi

Esempio 1: una Focusrite Scarlett 2i2 USB 2.0 collegata tramite USB-C a un laptop Lenovo P-51. L'utente percepisce un chiaro ronzio a 60 Hz, più forte quando si toccano le corde e quando si appoggia il piede nudo su un pavimento di cementoCon un tappetino di gomma il rumore si attenua, ma non scompare.

Hanno già controllato il cablaggio interno della chitarra (nessun loop di massa visibile), hanno provato un dock Anker PowerExpand 7-in-1 (nessun cavo di alimentazione con messa a terra) e hanno utilizzato un iFi iDefender+ senza risultati, anche questo senza un ingresso di alimentazione con messa a terra. È molto difficile trovare dock USB dotati di una vera messa a terra alla fonte., e questo ne limita l'efficacia in questi casi. Non hanno provato nessun'altra presa o computer portatile, a causa della mancanza di capacità logistiche.

Indizi che questo scenario suggerisce: se il ronzio aumenta quando tocchi le corde o il pavimento, C'è un riferimento di massa "ristretto" o differenze di potenzialeUn isolatore USB o un cavo a Y che interrompa i 5 V dell'host (e lo alimenti da una fonte pulita e, se possibile, con messa a terra) spesso fa la differenza. Anche provare un'altra presa su un circuito diverso è un suggerimento, anche se a casa non è sempre possibile.

Esempio 2: un Behringer Pro 800 collegato tramite USB a un PC, mentre l'audio viene trasmesso a un'interfaccia Universal Volt, sempre tramite USB. Semplicemente collegando la porta USB del Pro 800, appare rumore nel sistemaI cavi sono già dotati di anelli di ferrite e la messa a terra del case del PC non ha spostato l'ago.

Questo caso si adatta alla "classica" potenza condivisa/rumore di terra quando si aggiunge . La pratica consigliata è quella di isolare i 5 V dall'host al Pro 800 con un cavo a Y solo dati al computer più un alimentatore separato, oppure interponendo direttamente un isolatore USB. Le ferriti sono di scarso aiuto con il ronzio a 50/60 Hz; e la messa a terra del case del PC non sempre risolve il problema se il percorso del rumore è il bus USB stesso.

Lista di controllo delle azioni pratiche (dalla meno alla più invasiva)

Prima di lanciarsi nel fai da te, c'è un ordine logico di test. L'idea è quella di isolare la causa con il minimo sforzo possibile. e, solo se non cede, passare a soluzioni più “chirurgiche”.

• Se ne hai già uno, prova un hub alimentato, conoscendone i limiti. Se l'hub non isola i 5 V dall'host, potrebbe non essere d'aiuto., ma a volte riduce il rumore.
• Se si dispone di un dispositivo USB di tipo "difesa" o "filtro", utilizzarlo solo con una fonte di alimentazione esterna collegata a terra al suo ingresso di alimentazione. Senza un vero e proprio territorio, il suo effetto potrebbe essere marginale..
• Scambia porte e cavi. Alcune porte sono meno "rumorose" di altree un cavo scarsamente schermato peggiora tutto.
• Se possibile, prova un'altra presa o una ciabatta. Circuiti diversi potrebbero avere una differenza di potenziale inferiore tra le terre.
• Evita gli hub se la tua apparecchiatura audio/MIDI non li supporta. Ci sono dispositivi che richiedono un host diretto e falliscono con gli intermediari.
• Utilizzare il cavo Y corretto: dati al PC senza 5 V e alimentazione esterna al dispositivo. È la soluzione più efficace e ripetibile senza entrare in isolamento galvanico.
• Se vuoi eliminare sul nascere il rumore, prendi in considerazione un isolatore USB. Aggiunge anche protezione contro le sovratensioni..

Dettagli tecnici che fanno la differenza

Quando si immette energia esterna, utilizzare una fonte stabile e di qualità. Di solito sono sufficienti dei buoni caricabatterie per cellulari., ma è meglio se provengono da marchi affidabili con un buon filtraggio. Anche se non hai bisogno di una mistica sorgente "audiofila", è importante che non aggiunga più rumore di quanto rimuova.

Quando tagli il filo rosso nel tuo Y fatto in casa, rispetta la schermatura e la schermatura. Prova a far sì che la rete e il foglio coprano di nuovo le giunture.e non estendere troppo le sezioni "all'aria aperta". Una superficie meno esposta significa meno interferenze.

Se si prova a effettuare un "ground lift" sul filo nero verso il computer, procedere con giudizio. In alcuni assemblaggi, la rimozione della massa comune può stabilizzare il ronzio., ma in altri casi interrompe i riferimenti e causa perdite di comunicazione. Dare priorità al mantenimento della massa, a meno che non vengano fornite prove giustificate.

Controllate molto attentamente le etichette di ogni Y che acquistate. Il fatto che un'estremità riporti la dicitura "PWR" non garantisce che l'estremità "PC" sia priva di 5 V.Cercare indicazioni esplicite di "solo dati", "nessuna alimentazione" o simili; in caso contrario, supporre che i 5 V possano essere ancora presenti.

Errori tipici e come evitarli

Credendo che tutte le ferriti risolvano il ronzio a 50/60 Hz. No: Le ferrite sono per alta frequenza; utile contro le radiofrequenze, inefficace contro il ronzio di rete e i loop di terra.

Acquista il primo cavo a Y e dai per scontato che separi l'alimentazione. Molti Y sono progettati per sommare la corrente proveniente da due porte., per non interrompere l'alimentazione dell'host. Controlla le schede tecniche o usa un multimetro.

Supponiamo che un hub “alimentato” isoli 5 V. La maggior parte bypassa l'alimentazione dell'hostSolo pochi modelli o configurazioni specifici sono realmente all'altezza.

Utilizzare un hub quando l'apparecchiatura richiede un hosting diretto. Con alcuni dispositivi audio/MIDI, un hub aggiunge incompatibilità e non è una soluzione.

Rinunciare a qualsiasi accessorio perché “non ha fatto nulla” senza averlo alimentato/messo a terra correttamente. Se un filtro/difensore richiede un ingresso di alimentazione con messa a terra e se non glielo dai, il suo margine di manovra crolla.

Segnali che sei sulla strada giusta

Se, dopo aver interrotto l'alimentazione a 5 V del computer e averlo alimentato da una fonte esterna, il rumore diminuisce drasticamente, significa che hai individuato la causa principale. Quando il ronzio varia toccando le corde o il pavimento e poi scompare con Y o isolatore, di solito viene confermato che il percorso del rumore era l'alimentazione/terra USB.

Se riesci a silenziare il sistema senza toccare nient'altro con un isolatore USB, hai colto nel segno. Questi dispositivi funzionano molto bene quando il problema è il riferimento di terra. o accoppiamenti tramite autobus.

Non sorprenderti se un hub alimentato non cambia nulla o addirittura peggiora la situazione. Non è lo strumento ideale per interrompere i 5 V dall'host., ecco perché il cavo Y e l'isolatore si distinguono.

Brevi FAQ

Qualsiasi caricabatterie per cellulare può alimentare il terminale Y? In genere sì, se fornisce una tensione stabile di 5 V e una corrente mA sufficiente. Meglio un marchio affidabile con un buon filtraggio per non reintrodurre rumore.

Posso utilizzare un dispositivo Y con solo dati acquistato se il mio dispositivo è alimentato anche tramite USB? Sì, a patto che si immettano 5 V tramite il connettore PWR. Senza questa potenza extra, l'apparecchio potrebbe non accendersi. o disconnettersi.

Come faccio a individuare quale processo mi impedisce di espellere un'unità USB "in uso" anche se non c'è nulla di aperto? Vi raccontiamo tutto in questo link.

Un connettore a Y che "somma" la corrente da due porte è sufficiente per me? Non per questo. Quegli Y forniscono più ampere, ma non tagliano i 5 V dall'host., che è esattamente ciò che devi evitare.

Un isolatore USB è pericoloso? I modelli di buona qualità sono sicuri e includono protezione da sovratensioni. Controllare le specifiche e il limite di corrente per assicurarti che copra la tua attrezzatura.

Cosa succede se dopo tutto questo continuo a sentire rumore? Controlla che non ci siano altri percorsi di massa per l'audio analogico (jack, XLR, ecc.). A volte il loop è nelle connessioni analogiche, non solo sulla USB. Le DI box con ground lift possono essere utili in queste aree.

Se siete arrivati ​​fin qui, saprete già perché il rumore si insinua nelle apparecchiature audio USB, perché un hub alimentato non è una panacea e come separare "l'alimentazione" dai "dati" con un cavo a Y o eliminarli del tutto con un isolatore USB. I casi della Focusrite Scarlett 2i2 su un Lenovo P-51 e della Behringer Pro 800 con un Universal Volt esemplificano perfettamente il problema e confermano che tagliare i 5 V dell'host o isolare il bus sono le mosse che cambiano davvero le carte in tavola.