Triukšmo pašalinimas USB garso sąsajose: priežastys, gudrybės ir realūs sprendimai

Kai prie kompiuterio per USB prijungiate garso sąsają, sintezatorių ar bet kokį kitą muzikos įrenginį ir pradedate girdėti zvimbimą, spragsėjimą ar trukdžius, tai sukelia nemalonų jausmą. Tai daug dažnesnė problema, nei atrodo., ir tai neskirsto prekių ženklų ar serijų: tai nutinka sąsajoms, valdikliams, sintezatoriams ir praktiškai bet kokiai įrangai, kuri gauna maitinimą ar duomenis per USB.

Problemos priežastis beveik visada slypi tame, kaip energija ir duomenys keliauja kartu per USB kabelį. Tame pačiame laide 5 V linija (ir įžeminimas) egzistuoja kartu su D+ ir D-., o kompiuterio tiekiamas maitinimas nebuvo sukurtas galvojant apie aukštos kokybės garsą, o veikiau apie peles, klaviatūras, atmintį ir kitus mažai energijos reikalaujančius periferinius įrenginius. Štai kodėl įsiskverbia kompiuterio vidinės veiklos (procesoriaus, ventiliatorių, perjungimo keitiklių) ir kitų prijungtų įrenginių skleidžiami triukšmai. Toliau sužinosime viską apie Kaip pašalinti triukšmą iš USB garso sąsajos. 

Kodėl garso įrangoje atsiranda USB triukšmas

Standartiniame USB kabelyje yra keturi laidininkai: raudonas (5 V), juodas (įžeminimas), baltas (duomenų-) ir žalias (duomenų+). Svarbiausia, kad iš kompiuterio ateinanti 5 V linija paprastai yra „nešvari“., su pačios įrangos ir jos periferinių įrenginių skleidžiamais pašaliniais triukšmais. Šie nešvarumai jungiasi prie garso sistemos ir sukelia dūzgimą, šnypštimą ar trukdžius, kurie kartais skiriasi priklausomai nuo procesoriaus apkrovos ar net ventiliatoriaus greičio.

Šis reiškinys būdingas ne tik kuriam nors konkrečiam prekės ženklui: anksčiau ar vėliau jį patirs daugelis vartotojų. Labiausiai erzina tai, kad tai sugadina patirtį ir kokybę., ypač įrašymo, gyvo garso ar kritinio stebėjimo aplinkoje, kur dūzgimas nebėra priimtinas.

Be to, yra ir sunkinanti aplinkybė: kai kurie garsai sustiprėja liečiant metalines dalis, stygas ar net grindis, priklausomai nuo to, kaip orientuojamos masės. Jei sistema „pastebi“ jūsų kūną, ji gali keisti drėgmės lygį., tai atitinka tipinį 50/60 Hz dažnį ir jo harmonikas, kai yra įžeminimo kilpų arba potencialų skirtumų tarp įrangos.

Lyg to būtų maža, kai kuriuose kabeliuose standartinėje komplektacijoje yra ferito žiedai, kurie stebuklų nedaro: Feritai padeda susidoroti su aukšto dažnio trukdžiais, tačiau jie mažai ką gali padaryti, kad išspręstų maitinimo šaltinių / įžeminimo sukeliamą žemo dažnio triukšmą. Todėl, nors ir prisideda, retai kada patys išsprendžia šiuos atvejus.

Kodėl maitinamas šakotuvas ne visada išsprendžia problemą

Įprasta reakcija yra interkaliacija USB šakotuvas su savo maitinimo šaltiniuPrasminga apie tai pagalvoti: jei šakotuvas „tiekia“ energiją, galbūt kompiuterio triukšmas nustos sklisti. Problema ta, kad daugelis šakotuvų apeina pagrindinio kompiuterio maitinimą. su likusia magistralės dalimi, kad „nešvari“ 5 V vis tiek būtų ir triukšmas išliktų.

Ar tai reiškia, kad šakotuvas su maitinamu maitinimo šaltiniu niekada neveikia? Nebūtinai. Jei jau turite, pabandykite, nes kartais tai padeda, bet geriausia to nelaikyti savaime suprantamu dalyku. Daugelis modelių neišskiria maitinimo šaltinio iš pagrindinio kompiuterio, o net jei jie turi išorinį maitinimo šaltinį, jie neužkerta kelio, per kurį gali prasiskverbti triukšmas.

Y kabelio sprendimas: duomenų ir maitinimo atskyrimas

Paprasčiausia alternatyva – fiziškai atskirti energiją nuo duomenų, kad kompiuteris tik „kalbėtųsi“ su įrenginiu, bet jo nemaitintų. Tai pasiekiama naudojant USB garso signalui paruoštą Y formos laidą., su trimis jungtimis: viena jungiama prie kompiuterio (duomenų perdavimas be 5 V), kita – prie maitinimo šaltinio (PWR), o trečia – prie garso sąsajos / sintezatoriaus.

Šiuose kabeliuose į kompiuterį einantis signalas turi perduoti tik D+ ir D- (žalia ir balta) jungtis, o raudonas 5 V laidas turi būti atjungtas. Pažvelkite į etiketę: paprastai joje rodoma „PC“ ir „PWR“. kad būtų galima atskirti, kas dedama kiekvienoje pusėje. Ne visos rinkoje esančios Y tipo jungtys yra tinkamos: daugelis jų yra skirtos kitiems tikslams ir palaiko maitinimą ten, kur jo neturėtų būti.

Jei turite Y ir nepastebite pagerėjimo, yra aiškus testas: Nukirpkite raudoną laidą toje dalyje, kuri eina į kompiuterį.Atjungdami 5 V nuo pagrindinio kompiuterio, užtikrinate, kad įrenginys nebūtų maitinamas per prievadą, taip pašalindami triukšmo kelią. Tada įrenginį maitinsite iš atskiro šaltinio.

Kaip žingsnis po žingsnio pasigaminti savo laidą (pasidaryk pats)

Jei esate „pasidaryk pats“ entuziastas, galite konvertuoti USB vyrišką/moterišką prailginimo laidą į nemaitinamą duomenų kabelį, jungiantį prie kompiuterio, ir pridėti papildomą įvestį, kad į įrenginį būtų tiekiama 5 V švari įtampa. „Pasidaryk pats“ privalumas yra tas, kad jungtis ir ilgius galite pasirinkti pagal savo skonį., ir jūs tiksliai žinote, kas yra susiję, o kas ne.

Atidarius kabelį, pamatysite laidų tinklą ir metalinę foliją. Abu jie atlieka ekranavimo funkciją. Viduje rasite keturis svarbius laidininkus: raudoną (5 V), juodą (įžeminimą), baltą (D-) ir žalią (D+). Darbas susideda iš 5 V įtampos „nutraukimo“ sekcijoje link kompiuterio.Nejunkite raudono laido toje pusėje ir praleiskite tik duomenis.

Norint išsaugoti įprastą laidų liniją, geriausia naudoti pigų ilgintuvą. Su žirklėmis ir izoliacine juosta jums užteksAtsargiai nuimkite dangtelį, atskirkite tinklelį ir foliją, nustatykite laidus ir nukirpkite raudoną laidą ten, kur jis liečiasi. Gerai izoliuokite galus, kad niekas nebūtų atidengta ir nebūtų galima liesti.

O (juodoji) masė? Čia yra niuansų. USB perdavimas yra subalansuotas, bet įžeminimas yra atskaitos taškas.Daugeliu atvejų geriausia jį išlaikyti. Jei kilpa vis tiek išlieka arba triukšmas neslūgsta, galite pabandyti nejungti juodo laido prie kompiuterio kaip „įžeminimo“ (panašiai kaip daugelyje DI dėžučių). Tačiau, nebent tai būtų absoliučiai būtina, paprastai geriau išlaikyti bendrą įžeminimą.

Kai kompiuteris nebeteikia 5 V įtampos, jam reikės maitinimo iš kažkur. Čia įjungiama trečioji Y jungtis.Prijunkite 0 V ir 5 V išorinio maitinimo šaltinio įvadus prie juodo ir raudono laido, esančio įrenginio dalyje. Galite panaudoti USB kabelį, kad gautumėte kištuką, kuris eis į maitinimo šaltinį, ir jį sujungti / lituoti tinkamose vietose.

Lituoti ar sukti laidus? Litavimas yra geriau, bet jei nesate įgudę, geras apvyniojimas storu izoliacinės juostos sluoksniu gali padėti išsisukti iš keblios padėties. Įsitikinkite, kad jungtys yra tvirtos, geriausia apsaugotos susitraukiančia juostele, ir kad nesukeliate trumpųjų jungimų ar kritinių ekranavimo nuostolių.

Komerciniai kabeliai ir dažniausiai pasitaikantys jų pirkimo trūkumai

Kai kurie gamintojai prie savo gaminių prideda tokius „duomenų perdavimo viename gale, maitinimo kitame“ laidus, be to, tokių kabelių galima įsigyti parduotuvėse ir prekyvietėse. Didžiausia kliūtis yra ta, kad aprašymas dažnai nėra aiškus., ir nemaža dalis rinkoje esančių Y tipo jungčių palaiko 5 V įtampą abiejose atšakose, nes jų paskirtis yra „sumuoti“ srovę, o ne ją atskirti.

Pirkdami atkreipkite dėmesį į specifikacijas, kurios nurodo, kad vienas galas, einantis į pagrindinį kompiuterį, neturi maitinimo šaltinio. Jei matote, kad „šeimininkas“ pažymėtas kaip skirtas tik duomenims arba „be maitinimo“, tai geras ženklas.Vis dėlto atidžiai patikrinkite, nes tai, ką siūlo pardavėjas, ne visada atitinka tai, ką iš tikrųjų gaunate.

Kita dažna klaida – rasti produktą, kuris iš tikrųjų yra šakotuvas, o ne kabelis. Centras prideda logikos ir suderinamumo tarp jųTai gali veikti, bet jūsų sąsaja / sintezatorius gali neveikti per šakotuvą ir jam reikės tiesioginio pagrindinio kompiuterio (ypač naudojant daugelį garso / MIDI įrenginių). Be to, jei „pagrindinio kompiuterio“ pusėje naudojama įprasta mobiliojo telefono jungtis, ji gali neveikti su jūsų kompiuteriu.

USB izoliatorius: efektyvi alternatyva su papildoma apsauga

Be Y kabelio, yra labai efektyvus sprendimas: USB izoliatoriai. Jie veikia kaip galvaninis barjeras tarp kompiuterio ir įrenginio., nutraukdamas triukšmo kelią ir tuo pačiu užtikrindamas apsaugą nuo įtampos šuolių ir kitų elektros keliamų pavojų.

Daugelį metų jie buvo brangūs, bet dabar kainos gerokai sumažėjo. Yra įvairių prekių ženklų modelių; vienas iš vartotojų rekomenduojamų yra „Olimex“., kurios kaina pakilo nuo maždaug 60 eurų iki daug prieinamesnių kainų. Jei norite išvengti „pasidaryk pats“ darbų arba jums reikia visiškos izoliacijos, izoliatorius paprastai yra saugus pasirinkimas.

Tikri atvejai: ko jie mus moko ir kaip nustatyti diagnozę

1 pavyzdys: „Focusrite Scarlett 2i2 USB 2.0“ ausinės, prijungtos prie „Lenovo P-51“ nešiojamojo kompiuterio per USB-C. Vartotojas girdi aiškų 60 Hz ūžesį. stipresnis liečiant stygas ir padėjus basą koją ant betoninių grindųSu guminiu kilimėliu triukšmas sumažėja, bet neišnyksta.

Jie jau patikrino gitaros vidinius laidus (nėra matomų įžeminimo kilpų), išbandė „Anker PowerExpand 7-in-1“ stotelę (be įžeminto maitinimo laido) ir naudojo „iFi iDefender+“ be rezultatų, taip pat be įžeminto maitinimo įvesties. Labai sunku rasti USB prijungimo stoteles su tikru įžeminimu jų šaltinyje., ir tai riboja jo veiksmingumą šiais atvejais. Jie taip pat neišbandė jokio kito lizdo ar nešiojamojo kompiuterio dėl logistinių galimybių stokos.

Užuominos, kurias rodo šis scenarijus: jei zvimbimas sustiprėja palietus stygas ar grindis, Yra „siauro mąstymo“ masės nuoroda arba galimi skirtumaiDažnai problemą išsprendžia USB izoliatorius arba Y tipo laidas, kuris atjungia pagrindinio kompiuterio 5 V įtampą (ir maitina jį iš švaraus ir, jei taikoma, įžeminto šaltinio). Taip pat galima pabandyti kitą lizdą kitoje grandinėje, nors tai ne visada įmanoma namuose.

2 pavyzdys: „Behringer Pro 800“ prijungtas prie kompiuterio per USB, o garsas tiekiamas į „Universal Volt“ sąsają, taip pat per USB. Tiesiog prijungus „Pro 800“ USB prievadą, sistemoje atsiranda triukšmasKabeliai jau turi ferito žiedus, o kompiuterio korpuso įžeminimas nepajudino adatos.

Šis atvejis atitinka „klasikinį“ bendro maitinimo / įžeminimo triukšmo lygį pridedant. Rekomenduojama izoliuoti 5 V įtampą nuo pagrindinio kompiuterio iki „Pro 800“. su tik duomenims skirtu Y jungtimi prie kompiuterio ir atskiru maitinimo šaltiniu arba tiesiogiai įterpiant USB izoliatorių. Feritai mažai padeda esant 50/60 Hz triukšmui; o kompiuterio korpuso įžeminimas ne visada išsprendžia problemą, jei triukšmo kelias yra pati USB magistralė.

Praktinių veiksmų kontrolinis sąrašas (nuo mažiausiai įkyraus iki labiausiai įkyraus)

Prieš pradedant „pasidaryk pats“ darbus, yra logiška bandymų tvarka. Idėja yra kuo mažiau pastangų dedant, išskirti priežastį. ir tik jei nepasiduoda, pereikite prie „chirurginių“ sprendimų.

• Jei jau turite, išbandykite šakotuvą su maitinamu maitinimo šaltiniu, žinodami jo ribas. Jei šakotuvas neišskiria 5 V įtampos nuo pagrindinio kompiuterio, tai gali ir nepadėti., bet kartais tai sumažina triukšmą.
• Jei turite USB „apsaugos“ arba „filtro“ tipo įrenginį, naudokite jį tik su išoriniu maitinimo šaltiniu, įžemintu prie jo maitinimo įvesties. Be tikros žemės jo poveikis gali būti nežymus..
• Sukeiskite prievadus ir laidus. Kai kurie uostai yra mažiau „triukšmingi“ nei kiti, o prastai ekranuotas kabelis viską pablogina.
• Jei įmanoma, išbandykite kitą lizdą arba maitinimo laidą. Skirtingos grandinės gali turėti mažesnį potencialų skirtumą tarp žemių.
• Venkite šakotuvų, jei jūsų garso / MIDI įranga jų nepalaiko. Yra įrenginių, kuriems reikalingas tiesioginis prieglobos ryšys. ir nepavyksta su tarpininkais.
• Pritvirtinkite teisingą Y kabelį: duomenis prie kompiuterio be 5 V įtampos ir išorinį maitinimą prie įrenginio. Tai yra daugkartinio efektyvumo sprendimas neįeinant į galvaninę izoliaciją.
• Jei norite nuslopinti triukšmą pačioje pradžioje, apsvarstykite USB izoliatorių. Tai taip pat prideda apsaugą nuo viršįtampių..

Techninės detalės, kurios lemia skirtumą

Įpurškiant išorinę energiją, naudokite stabilų ir kokybišką šaltinį. Paprastai pakanka gerų mobiliųjų telefonų įkroviklių., bet geriau, jei jie būtų iš patikimų prekių ženklų su geru filtravimu. Nors jums nereikia mistinio „audiofilo“ šaltinio, svarbu, kad jis nepridėtų daugiau triukšmo, nei pašalina.

Kerpant raudoną laidą savo paties pagamintame Y formos laide, atkreipkite dėmesį į ekranavimą ir patikrą. Pabandykite vėl uždengti siūles tinkleliu ir lakštu.ir neper ilginkite „atvirų“ sekcijų. Mažesnis atviro paviršiaus plotas reiškia mažiau trukdžių.

Jei eksperimentuojate su „įžeminimo pakėlimu“ ant juodo laido kompiuterio link, darykite tai protingai. Kai kuriuose mazguose bendro įžeminimo pašalinimas gali stabilizuoti ūžesį., tačiau kituose tai nutraukia nuorodas ir sukelia komunikacijos nuostolius. Pirmenybę teikite masinės informacijos išlaikymui, nebent pateikiami pagrįsti įrodymai.

Atidžiai patikrinkite bet kurio perkamo Y etiketes. Vien todėl, kad viename gale parašyta „PWR“, negarantuoja, kad „PC“ gale nėra 5 V.Ieškokite aiškių nurodymų „tik duomenys“, „nėra maitinimo“ ar panašiai; jei ne, tarkime, kad 5 V vis dar gali būti.

Tipinės klaidos ir kaip jų išvengti

Tikint, kad visi feritai išsprendžia 50/60 Hz triukšmą. Ne: Feritai skirti aukštam dažniui; naudingas nuo radijo dažnių (RF), neveiksmingas nuo elektros tinklo triukšmų ir įžeminimo kilpų.

Nusipirkite pirmąjį Y kabelį ir laikykitės prielaidos, kad jis atskiria maitinimą. Daugelis Y yra skirti sumuoti srovę iš dviejų prievadų., kad nenutrauktumėte pagrindinio kompiuterio maitinimo. Patikrinkite duomenų lapus arba naudokite multimetrą.

Tarkime, kad „maitinamas“ šakotuvas izoliuoja 5 V įtampą. Dauguma apeina pagrindinio kompiuterio maitinimąTik keli konkretūs modeliai ar konfigūracijos iš tiesų tam tinka.

Naudokite šakotuvą, kai įrangai reikalingas tiesioginis talpinimas. Su tam tikrais garso / MIDI įrenginiais šakotuvas prideda nesuderinamumo problemų. ir tai nėra sprendimas.

Bet kokio priedo atsisakymas dėl to, kad jis „nieko nedarė“ tinkamai jo nepamaitinus / neįžeminus. Jei filtrui / apsaugai reikalingas įžemintas maitinimo įvadas ir tu jam to neduok, jo manevravimo erdvė smarkiai sumažėja.

Ženklai, kad esate teisingame kelyje

Jei atjungus 5 V kompiuterio įtampą ir maitinimą prijungus prie išorinio šaltinio, triukšmas smarkiai sumažėja, nustatėte pagrindinę priežastį. Kai zvimbimas kinta liečiant stygas arba žemę, o tada dingsta palietus Y arba izoliatorių, paprastai patvirtinama, kad triukšmo kelias buvo USB maitinimas / įžeminimas.

Jei galite nutildyti sistemą neliesdami nieko kito naudodami USB izoliatorių, taip pat pataikėte į dešimtuką. Šie prietaisai labai gerai veikia, kai problema yra įžeminimas. arba autobusų jungtys.

Jei maitinamas šakotuvas nieko nepakeičia arba tik pablogina situaciją, nenustebkite. Tai nėra idealus įrankis 5V įtampai nuo pagrindinio kompiuterio atjungti., todėl išsiskiria Y laidas ir izoliatorius.

Trumpi DUK

Ar bet koks mobiliojo telefono įkroviklis gali maitinti Y gnybtą? Paprastai taip, jei jis tiekia stabilią 5 V įtampą ir pakankamai mA. Geriau patikimas prekės ženklas su geru filtravimu kad vėl nekiltų triukšmas.

Ar galiu naudoti įsigytą tik duomenims skirtą Y kortelę, jei mano įrenginys taip pat maitinamas per USB? Taip, jei per PWR jungtį įvesite 5 V įtampą. Be šios papildomos energijos prietaisas gali neįsijungti. arba atjungti.

Kaip nustatyti, kuris procesas neleidžia man atjungti naudojamo USB disko, net jei niekas nėra atidaryta? Viską papasakosime šioje nuorodoje.

Ar man pakankamai geras Y tipo antgalis, kuris „sumuoja“ srovę iš dviejų prievadų? Šiam atvejui ne. Tie Y tipo izatoriai suteikia daugiau stiprintuvų, bet neatjungia 5 V nuo pagrindinio kompiuterio., o būtent to ir reikia vengti.

Ar USB izoliatorius pavojingas? Geri modeliai yra saugūs ir turi apsaugą nuo viršįtampių. Patikrinkite specifikacijas ir srovės ribą kad jis uždengtų jūsų įrangą.

O jeigu po viso to vis tiek girdžiu triukšmą? Patikrinkite, ar nėra kitų analoginio garso įžeminimo jungčių (lizdo, XLR ir pan.). Kartais kilpa yra analoginėse jungtyse, ne tik per USB. DI dėžutės su įžeminimo funkcija gali padėti šiose srityse.

Jei jau taip gerai išmanote, jau žinote, kodėl triukšmas sklinda į USB garso įrangą, kodėl maitinamas šakotuvas nėra panacėja ir kaip atskirti „maitinimą“ nuo „duomenų“ naudojant Y laidą arba visiškai juos panaikinti naudojant USB izoliatorių. „Focusrite Scarlett 2i2“ korpusai, prijungti prie „Lenovo P-51“ ir „Behringer Pro 800“ su universaliu įtampos šaltiniu. puikiai iliustruoja problemą ir patvirtina, kad 5 V pagrindinio kompiuterio maitinimo nutraukimas arba magistralės izoliavimas yra tie žingsniai, kurie iš tikrųjų pakeičia žaidimo eigą.