Trokšņa novēršana USB audio saskarnēs: cēloņi, ieteikumi un reāli risinājumi

Kad pievienojat datoram audio saskarni, sintezatoru vai jebkuru citu muzikālu ierīci, izmantojot USB, un sākat dzirdēt dūkoņu, sprakšķēšanu vai traucējumus, tā ir nomācoša sajūta. Tā ir daudz biežāk sastopama problēma, nekā šķiet., un tas neatšķir zīmolus vai sērijas: tas notiek ar saskarnēm, kontrolieriem, sintezatoriem un praktiski jebkuru iekārtu, kas saņem strāvu vai datus, izmantojot USB.

Problēmas sakne gandrīz vienmēr slēpjas tajā, kā enerģija un dati pārvietojas kopā caur USB kabeli. Tajā pašā vadā 5 V līnija (un zemējums) pastāv līdzās D+ un D-., un datora piegādātā barošana netika izstrādāta, domājot par augstas precizitātes audio, bet gan par pelēm, tastatūrām, atmiņu un citām mazprasīgām perifērijas ierīcēm. Tāpēc parādās trokšņi no datora iekšējās darbības (centrālā procesora, ventilatoriem, komutācijas pārveidotājiem) un citām pievienotajām ierīcēm. Tālāk mēs uzzināsim visu par Kā noņemt troksni no USB audio saskarnes. 

Kāpēc audioiekārtās parādās USB troksnis

Standarta USB kabeļa iekšpusē ir četri vadītāji: sarkans (5 V), melns (zemējums), balts (datu-) un zaļš (datu+). Galvenais ir tas, ka 5 V līnija, kas nāk no datora, parasti ir “netīra”., ar pārklājošiem nevēlamiem trokšņiem, ko rada pati iekārta un tās perifērijas ierīces. Šie netīrumi savienojas ar audio sistēmu, radot dūkoņu, šņākšanu vai traucējumus, kas dažreiz atšķiras atkarībā no procesora slodzes vai pat ventilatora ātruma.

Šī parādība nav raksturīga tikai kādam konkrētam zīmolam: agrāk vai vēlāk to piedzīvos daudzi lietotāji. Patiesi nomācošākais ir tas, ka tas sabojā pieredzi un kvalitāti., īpaši ierakstīšanas, tiešraides vai kritiskas monitoringa vidēs, kur dūkšana vairs nav pieņemama.

Turklāt pastāv vēl kāds pasliktinošs faktors: daži trokšņi pastiprinās, pieskaroties metāla detaļām, stīgām vai pat grīdai, atkarībā no tā, kā tiek atskaitītas masas. Ja sistēma “pamana” jūsu ķermeni, tā var mainīt mitruma līmeni., kaut kas tāds, kas atbilst tipiskajai 50/60 Hz frekvencei un tās harmonikām, ja starp iekārtām ir zemējuma cilpas vai potenciālu atšķirības.

It kā ar to vēl nepietiktu, dažiem kabeļiem standarta aprīkojumā ir ferīta gredzeni, un tie nedara brīnumus: Ferīti palīdz tikt galā ar augstfrekvences traucējumiem, taču tie maz ko var darīt, lai novērstu barošanas avotu/zemējuma radīto zemfrekvences troksni. Tāpēc, lai gan tie veicina problēmu, tie reti atrisina šos gadījumus paši.

Kāpēc strāvas centrmezgls ne vienmēr atrisina problēmu

Bieži sastopama reakcija ir interkalācija. USB centrmezgls ar savu barošanas avotuIr jēga par to padomāt: ja centrmezgls "piegādā" strāvu, iespējams, datora troksnis pārstās ienākt. Problēma ir tā, ka daudzi centrmezgli apiet resursdatora barošanu. ar pārējo kopni, lai joprojām būtu “netīrie” 5V un troksnis saglabātu savu vērtību.

Vai tas nozīmē, ka centrmezgls ar strāvas padevi nekad nedarbosies? Ne obligāti. Ja jums tāds jau ir, pamēģiniet to, jo dažreiz tas palīdz, taču vislabāk to neuztvert kā pašsaprotamu. Daudzi modeļi neizolē barošanas avotu no resursdatora, un pat ja tiem ir ārējs barošanas avots, tie nenoslēdz ceļu, pa kuru var iekļūt troksnis.

Y kabeļa risinājums: datu un strāvas atdalīšana

Visvienkāršākā alternatīva ir fiziski atdalīt barošanu no datiem, lai dators tikai "sazinātos" ar ierīci, bet to nedarbinātu. Tas tiek panākts, izmantojot USB audio gatavu Y veida kabeli., ar trim savienotājiem: viens dodas uz datoru (dati bez 5 V), otrs uz barošanas avotu (PWR) un trešais uz jūsu saskarni/sintezatoru.

Šajos kabeļos signālam, kas dodas uz datoru, jāpārnes tikai D+ un D- (zaļš un balts), atstājot sarkano 5 V vadu atvienotu. Apskatiet marķējumu: parasti tur ir norādīti “PC” un “PWR”. lai atšķirtu, kas tiek ievietots katrā pusē. Ne visi tirgū pieejamie Y veida savienotāji ir piemēroti: daudzi ir paredzēti citiem lietojumiem un uztur strāvas padevi tur, kur tai nevajadzētu būt.

Ja jums ir Y un jūs nepamanāt uzlabojumus, ir skaidrs tests: Nogrieziet sarkano vadu posmā, kas ved uz datoru.Atvienojot šos 5 V no resursdatora, jūs nodrošināt, ka ierīce netiek darbināta caur portu, tādējādi novēršot trokšņa ceļu. Pēc tam jūs barosiet ierīci no atsevišķa avota.

Kā soli pa solim izgatavot savu kabeli (dari pats)

Ja esat “dari pats” entuziasts, varat pārveidot USB pagarinātāja kabeli ar ligzdu/ligzdu par datu kabeli bez strāvas padeves datoram, kā arī izveidot papildu ieeju, lai ierīcē ievadītu tīru 5 V spriegumu. Pašdarināšanas priekšrocība ir tā, ka jūs izvēlaties savienotājus un garumus pēc savas patikas., un jūs precīzi zināt, kas ir savienots un kas nav.

Atverot kabeli, redzēsiet vadu tīklu un metāla foliju. Abi darbojas kā ekranējums. Iekšpusē atradīsiet četrus svarīgus vadītājus: sarkanu (5 V), melnu (zemējums), baltu (D-) un zaļu (D+). Darbs sastāv no 5 V "pārtraukšanas" sadaļā datora virzienā.Nepievienojiet sarkano vadu tajā pusē un ļaujiet cauri tikai datiem.

Lai saglabātu regulāru elektroinstalāciju, vislabāk ir izmantot lētu pagarinātāju. Ar šķērēm un izolācijas lenti jums ir pietiekamiUzmanīgi noņemiet vāku, atdaliet sietu un foliju, identificējiet vadus un nogrieziet sarkano vadu vietā, kur tas pieskaras. Labi izolējiet galus, lai nekas nebūtu redzams vai tam varētu pieskarties.

Un (melnā) masa? Šeit ir nianses. USB pārraide ir balansēta, bet zemējums ir atskaites punkts.Daudzos gadījumos vislabāk to paturēt. Ja cilpa joprojām pastāv vai troksnis nemazinās, varat mēģināt nepievienot melno vadu datoram kā "zemējuma pacēlāju" (līdzīgi kā tas ir daudzās DI kastēs). Tomēr, ja vien tas nav absolūti nepieciešams, parasti ir vēlams paturēt kopējo zemējumu.

Kad dators vairs nenodrošinās 5 V, datoram būs nepieciešama barošana no kaut kurienes. Šeit noder Y trešais savienotājs.Pievienojiet ārējā barošanas avota 0 V un 5 V pie ierīces pieslēgvietas melnajiem un sarkanajiem vadiem. Varat izmantot USB kabeli, lai iegūtu vīriešu savienotāju, kas pieslēgsies barošanas avotam, un savienot/lodēt to atbilstošās vietās.

Lodēt vai vīt vadus? Lodēšana ir labāka, bet, ja neesat prasmīgs, labs iesaiņojums ar biezu izolācijas lentes slāni var palīdzēt izkļūt no sarežģītas situācijas. Pārliecinieties, vai savienojumi ir izturīgi, vēlams, aizsargāti ar termosarūkošu materiālu, un ka nerodas īssavienojumi vai kritiski ekranēšanas zudumi.

Komerciālie kabeļi un biežāk sastopamās kļūdas, tos iegādājoties

Daži ražotāji saviem produktiem pievieno šādus kabeļus ar nosaukumu “dati vienā galā, barošana otrā galā”, un šādas iespējas ir pieejamas arī veikalos un tirdzniecības vietās. Lielais klupšanas akmens ir tas, ka apraksts bieži vien nav skaidrs., un liela daļa tirgū pieejamo Y tipa kontaktu uztur 5 V abās pusēs, jo to mērķis ir strāvu "summēt", nevis atdalīt.

Pērkot, meklējiet specifikācijas, kas norāda, ka vienam galam, kas iet uz resursdatoru, nav pievienota strāva. Ja redzat, ka “resursdators” ir apzīmēts kā tikai datiem paredzēts vai “bez strāvas”, tā ir laba zīme.Pat ja tā, rūpīgi pārbaudiet, jo pārdevēja piedāvājums ne vienmēr atbilst tam, ko jūs faktiski saņemat.

Vēl viena izplatīta kļūda ir atrast produktu, kas patiesībā ir centrmezgls, nevis kabelis. Centrmezgls pievieno loģiku un saderību starpTas varētu darboties, taču jūsu saskarne/sintezators var nedarboties caur centrmezglu un tam ir nepieciešams tiešs resursdators (īpaši ar daudzām audio/MIDI ierīcēm). Un, ja tas "resursdatora" pusē izmanto tipisku mobilā tālruņa savienotāju, tas var nedarboties ar jūsu datoru.

USB izolators: efektīva alternatīva ar papildu aizsardzību

Papildus Y kabelim ir ļoti efektīvs risinājums: USB izolatori. Tie darbojas kā galvaniska barjera starp datoru un ierīci., nogriežot trokšņa ceļu un vienlaikus piedāvājot aizsardzību pret strāvas pārspriegumiem un citiem elektriskiem traucējumiem.

Daudzus gadus tie bija dārgi, bet tagad cenas ir krietni kritušās. Ir pieejami dažādu zīmolu modeļi; viens no lietotāju ieteiktajiem ir Olimex modelis., kas no aptuveni 60 eiro pieauga līdz daudz pieejamākām cenām. Ja vēlaties izvairīties no pašrocīgas būvniecības vai nepieciešama pilnīga izolācija, izolators parasti ir droša izvēle.

Reāli gadījumi: ko tie mums māca un kā tuvoties diagnozei

1. piemērs: Focusrite Scarlett 2i2 USB 2.0, kas pievienots Lenovo P-51 klēpjdatoram, izmantojot USB-C. Lietotājs dzird skaidru 60 Hz dūkoņu. spēcīgāka, pieskaroties stīgām un novietojot basu kāju uz betona grīdasAr gumijas paklājiņu troksnis tiek samazināts, bet tas nepazūd.

Viņi jau ir pārbaudījuši ģitāras iekšējo vadu savienojumu (nav redzamu zemējuma cilpu), izmēģinājuši Anker PowerExpand 7-in-1 dokstaciju (bez iezemēta strāvas kabeļa) un izmantojuši iFi iDefender+ bez rezultātiem, arī bez iezemēta barošanas avota. Ir ļoti grūti atrast USB dokstacijas ar īstu zemējumu to avotā., un tas ierobežo tā efektivitāti šajos gadījumos. Viņi arī nav izmēģinājuši citu kontaktligzdu vai klēpjdatoru loģistikas iespēju trūkuma dēļ.

Norādes, ko liek domāt šis scenārijs: ja dūkoņa pastiprinās, pieskaroties stīgām vai grīdai, Pastāv “šaurprātīga” masu atsauce vai potenciālas atšķirībasBieži vien izšķirību rada USB izolators vai Y kabelis, kas atvieno datora 5 V spriegumu (un baro to no tīra un, ja piemērojams, iezemēta avota). Vēl viena norāde ir izmēģināt citu kontaktligzdu citā ķēdē, lai gan tas ne vienmēr ir iespējams mājās.

2. piemērs: Behringer Pro 800 ir pievienots datoram, izmantojot USB, savukārt audio tiek pārraidīts uz Universal Volt saskarni, arī izmantojot USB. Vienkārši pievienojiet Pro 800 USB portu, sistēmā parādās troksnisKabeļiem jau ir ferīta gredzeni, un datora korpusa iezemēšana nepakustināja adatu.

Šis gadījums atbilst “klasiskajam” koplietotajam barošanas/zemes troksnim, pievienojot. Ieteicamā prakse ir izolēt 5 V spriegumu no resursdatora līdz Pro 800. ar tikai datiem paredzētu Y savienojumu ar datoru un atsevišķu barošanas bloku vai tieši pievienojot USB izolatoru. Ferīti maz palīdz ar 50/60 Hz troksni; un datora korpusa iezemēšana ne vienmēr atrisina problēmu, ja trokšņa ceļš ir pati USB kopne.

Praktisko darbību kontrolsaraksts (no vismazāk uzbāzīgas līdz visvairāk)

Pirms ķeraties pie “dari pats” projektēšanas, ir loģiska testēšanas secība. Ideja ir izolēt cēloni ar pēc iespējas mazāku piepūli. un tikai tad, ja tas nepadodas, pāriet uz “ķirurģiskākiem” risinājumiem.

• Ja jums jau ir centrmezgls ar strāvas padevi, izmēģiniet to, zinot tā ierobežojumus. Ja centrmezgls neizolē 5 V no resursdatora, tas var nepalīdzēt., bet dažreiz tas samazina troksni.
• Ja jums ir USB “aizsarga” vai “filtra” tipa ierīce, izmantojiet to tikai ar ārēju barošanas avotu, kas ir iezemēts tās barošanas ieejā. Bez īstas zemes tā ietekme varētu būt margināla..
• Apmainīt portus un kabeļus. Dažas ostas ir mazāk “trokšņainas” nekā citas, un slikti ekranēts kabelis visu pasliktina.
• Ja iespējams, izmēģiniet citu kontaktligzdu vai strāvas padeves vadu. Dažādām shēmām var būt mazāka potenciālu starpība starp zemēm.
• Izvairieties no centrmezgliem, ja jūsu audio/MIDI aprīkojums tos neatbalsta. Ir ierīces, kurām nepieciešams tiešs resursdators un neizdodas ar starpniekiem.
• Pievienojiet pareizo Y kabeli: dati datoram bez 5 V un ārējs barošanas avots ierīcei. Tas ir atkārtojamākais efektīvais risinājums neieejot galvaniskajā izolācijā.
• Apsveriet USB izolatoru, ja vēlaties slāpēt troksni jau pumpurā. Tas arī pievieno aizsardzību pret pārspriegumu..

Tehniskas detaļas, kas rada atšķirību

Injicējot ārēju enerģiju, izmantojiet stabilu un kvalitatīvu avotu. Parasti pietiek ar pienācīgiem mobilo tālruņu lādētājiem., bet labāk, ja tie ir no cienījamiem zīmoliem ar labu filtrēšanu. Lai gan jums nav nepieciešams mistisks "audiofila" avots, ir svarīgi, lai tas nepievienotu vairāk trokšņu, nekā noņemtu.

Griežot sarkano vadu savā paštaisītajā Y vadā, ievērojiet ekranējumu un pārbaudes. Centieties atkal pārklāt šuves ar sietu un loksni., un nepagariniet "atklātās" sekcijas pārāk garas. Mazāk atklātas virsmas nozīmē mazāk traucējumu.

Ja eksperimentējat ar "zemējuma pacelšanu" melnajā vadā datora virzienā, dariet to apdomīgi. Dažās konstrukcijās kopīgā zemējuma noņemšana var stabilizēt dūkoņu., bet citos tas pārtrauc atsauces un rada komunikācijas zudumus. Prioritāti piešķiriet masveida saglabāšanai, ja vien netiek sniegti pamatoti pierādījumi.

Ļoti rūpīgi pārbaudiet jebkura iegādātā Y etiķetes. Tas, ka vienā galā ir uzraksts “PWR”, negarantē, ka “PC” galā nav 5 V.Meklējiet skaidras norādes par “tikai datiem”, “nav strāvas” vai tamlīdzīgi; ja nē, pieņemiet, ka 5 V joprojām var būt.

Tipiskas kļūdas un kā no tām izvairīties

Uzskatot, ka visi ferīti novērš 50/60 Hz troksni. Nē: Ferīti ir paredzēti augstfrekvences ierīcēm; noderīgs pret radiofrekvenču (RF) traucējumiem, neefektīvs pret tīkla dūkoņu un zemējuma cilpām.

Nopērc pirmo Y kabeli un pieņem, ka tas atdala strāvu. Daudzi Y ir paredzēti, lai summētu strāvu no divām pieslēgvietām., lai neatslēgtu saimniekdatora strāvas padevi. Pārbaudiet datu lapas vai izmantojiet multimetru.

Pieņemsim, ka "darbināms" centrmezgls izolē 5 V. Lielākā daļa apiet saimniekdatora jauduTikai daži konkrēti modeļi vai konfigurācijas to patiešām spēj.

Izmantojiet centrmezglu, ja iekārtai nepieciešama tieša mitināšana. Ar noteiktām audio/MIDI ierīcēm centrmezgls rada nesaderības problēmas. un tas nav risinājums.

Jebkura piederuma atteikšanās tāpēc, ka tas "neko nedarīja", to pareizi nepadodot/neiezemējot. Ja filtram/aizsargam ir nepieciešama iezemēta barošanas ieeja un, ja tu viņam to nedod, viņa manevrēšanas brīvība strauji samazinās.

Pazīmes, ka esat uz pareizā ceļa

Ja pēc 5 V sprieguma atvienošanas no datora un barošanas avota no ārēja avota troksnis ievērojami samazinās, esat identificējis galveno cēloni. Kad dūkoņa mainās, pieskaroties stīgām vai zemei, un pēc tam pazūd, pieskaroties Y vai izolatoram, parasti tiek apstiprināts, ka trokšņa ceļš bija USB barošana/zemējums.

Ja vari apklusināt sistēmu, nepieskaroties nekam citam ar USB izolatoru, tad esi trāpījis desmitniekā. Šīs ierīces darbojas ļoti labi, ja problēma ir zemes atskaites punkts. vai sakabes ar autobusu.

Ja strāvas centrmezgls neko nemaina vai situāciju pasliktina, nebrīnieties. Tas nav ideāls instruments, lai atslēgtu 5 V no resursdatora., tāpēc izceļas Y kabelis un izolators.

Īsi bieži uzdotie jautājumi

Vai jebkurš mobilā tālruņa lādētājs var darbināt Y termināli? Parasti jā, ja tas nodrošina stabilus 5 V un pietiekami daudz mA. Labāk uzticams zīmols ar labu filtrēšanu lai atkārtoti neieviestu troksni.

Vai varu izmantot iegādātu tikai datiem paredzētu Y karti, ja mana ierīce izmanto arī USB barošanu? Jā, ja vien caur PWR savienotāju tiek padots 5 V spriegums. Bez šīs papildu jaudas ierīce, iespējams, neieslēgsies. vai atvienot.

Kā noteikt, kurš process neļauj man izņemt USB disku, kas tiek lietots, pat ja nekas nav atvērts? Mēs visu pastāstīsim šajā saitē.

Vai man ir pietiekami labs Y tipa adapteris, kas "summē" strāvu no diviem portiem? Šim nolūkam nē. Šie Y tipa savienotāji dod vairāk pastiprinātāju, bet tie neatvieno 5 V no resursdatora., kas ir tieši tas, no kā jums vajadzētu izvairīties.

Vai USB izolators ir bīstams? Labi modeļi ir droši un aprīkoti ar pārsprieguma aizsardzību. Pārbaudiet specifikācijas un strāvas ierobežojumu lai pārliecinātos, ka tas nosedz jūsu aprīkojumu.

Ko darīt, ja pēc visa šī joprojām dzirdams troksnis? Pārbaudiet, vai analogajam audio nav citu zemējuma ceļu (ligzda, XLR utt.). Dažreiz cilpa atrodas analogajos savienojumos., ne tikai uz USB. DI kastes ar zemējuma liftu var palīdzēt šajās jomās.

Ja esat ticis tik tālu, jūs jau zināt, kāpēc USB audio iekārtās parādās troksnis, kāpēc strāvas centrmezgls nav brīnumlīdzeklis un kā atdalīt "barošanu" no "datiem" ar Y kabeli vai pilnībā tos novērst ar USB izolatoru. Focusrite Scarlett 2i2 korpusi uz Lenovo P-51 un Behringer Pro 800 ar Universal Volt lieliski ilustrē problēmu un apstiprina, ka resursdatora 5 V sprieguma atvienošana vai kopnes izolēšana ir darbības, kas patiešām maina spēles gaitu.