Уклањање буке на УСБ аудио интерфејсима: узроци, трикови и права решења

Када повежете аудио интерфејс, синтисајзер или било који други музички уређај преко УСБ-а са рачунаром и почнете да чујете зујање, пуцкетање или сметње, то је фрустрирајући осећај. То је много чешћи проблем него што се чини., и не прави разлику између брендова или асортимана: то се дешава са интерфејсима, контролерима, синтисајзерима и практично било којом опремом која прима напајање или податке преко УСБ-а.

Корен проблема готово увек лежи у начину на који се снага и подаци преносе заједно кроз УСБ кабл. У истом каблу, линија од 5V (и уземљење) коегзистира са D+ и D-, а напајање које рачунар обезбеђује није дизајнирано имајући у виду висококвалитетни звук, већ за мишеве, тастатуре, меморију и друге периферне уређаје који захтевају мало енергије. Због тога се увлаче буке из унутрашње активности рачунара (процесор, вентилатори, претварачи) и других повезаних уређаја. Затим ћемо научити све о Како уклонити шум са УСБ аудио интерфејса. 

Зашто се УСБ шум појављује на аудио опреми

Унутар стандардног USB кабла постоје четири проводника: црвени (5V), црни (уземљење), бели (подаци-) и зелени (подаци+). Кључно је да је линија од 5V која долази из рачунара обично „прљава“, са суперпонираним лажним шумовима које изазива сама опрема и њене периферне јединице. Ова прљавштина се повезује са аудио системом, генеришући зујање, шиштање или сметње које понекад варирају у зависности од оптерећења процесора или чак брзине вентилатора.

Овај феномен није ексклузиван за било који одређени бренд: пре или касније, многи корисници ће га искусити. Заиста фрустрирајуће је то што то уништава искуство и квалитет., посебно у окружењима за снимање, уживо или критично праћење где зујање више није прихватљиво.

Поред тога, постоји и отежавајућа околност: неки звукови се повећавају при додиривању металних делова, жица или чак пода, у зависности од тога како се масе референцирају. Ако систем „примети“ ваше тело, може да промени ниво влажности., нешто што одговара типичним фреквенцијама од 50/60 Hz и њиховим хармоницима када постоје петље уземљења или потенцијалне разлике између опреме.

Као да то није довољно, неки каблови стандардно укључују феритне прстенове и не чине чуда: Ферити помажу код високофреквентних сметњи, али мало могу да ураде у вези са нискофреквентним зујањем изазваним напајањем/уземљењем. Стога, иако доприносе, ретко сами решавају ове случајеве.

Зашто напајани хаб не решава увек проблем

Уобичајена реакција је интеркалација USB чвориште са сопственим напајањемИма смисла размислити о томе: ако чвориште „снабдева“ напајање, можда ће бука рачунара престати да долази. Проблем је што многи чворишта заобилазе напајање хоста. са остатком магистрале, тако да је „прљавих“ 5V и даље присутно и шум се наставља.

Да ли то значи да чвориште са напајањем никада не ради? Не нужно. Ако већ имате један, покушајте јер понекад помаже, али је најбоље да то не узимате здраво за готово. Многи модели не изолују напајање од хоста, а чак и ако имају екстерно напајање, не прекидају пут кроз који може да продре шум.

Решење Y-кабла: одвајање података и напајања

Најједноставнија алтернатива је физичко одвајање напајања од података, тако да рачунар само „разговара“ са уређајем, али га не напаја. Ово се постиже помоћу USB аудио-спремног Y-кабла., са три конектора: један иде на рачунар (подаци без 5V), други на извор напајања (PWR) и трећи на ваш интерфејс/синтезатор.

У овим кабловима, сигнал који иде до рачунара мора да носи искључиво D+ и D- (зелену и белу), остављајући црвену жицу од 5V искљученом. Погледајте етикету: обично пише „PC“ и „PWR“ да би се разликовало шта иде на коју страну. Нису сви Y-тип конектори на тржишту погодни: многи су дизајнирани за друге намене и држе напајање повезано тамо где не би требало да буде.

Ако имате Y и не приметите побољшање, постоји јасан тест: Пресеците црвену жицу на делу који иде до рачунараУклањањем тих 5V са хоста, осигуравате да уређај није напајан преко порта, чиме се елиминише тај пут шума. Одатле ћете напајати уређај из посебног извора.

Како направити свој кабл (уради сам) корак по корак

Ако сте љубитељ „уради сам“ пројеката, можете претворити мушки/женски USB продужни кабл у кабл за пренос података без напајања за рачунар, а такође додати додатни улаз за убризгавање чистих 5V у уређај. Предност „уради сам“ методе је што бирате конекторе и дужине по свом укусу., и тачно знате шта је повезано, а шта није.

Када отворите кабл, видећете мрежу жица и металну фолију. Обоје делују као заштита. Унутра ћете пронаћи четири важна проводника: црвени (5V), црни (уземљење), бели (D-) и зелени (D+). Рад се састоји у „прекидању“ напона од 5V у делу према рачунару.Не повезујте црвени кабл са те стране и пропустите само податке.

Да бисте сачували своје редовно ожичење, најбоље је користити јефтин продужни кабл. Са маказама и изолационом траком имате довољноПажљиво уклоните поклопац, одвојите мрежицу ​​и фолију, означите жице и пресеците црвену жицу тамо где се додирује. Добро изолујте крајеве тако да ништа не буде изложено или да се може додирнути.

А (црна) маса? Овде постоје нијансе. USB пренос је балансиран по подацима, али је уземљење референцаУ многим случајевима, најбоље је да га задржите. Ако петља и даље постоји или се шум не смири, можете покушати да не повезујете црни кабл са рачунаром као „уземљење“ (слично оном које се налази на многим DI кутијама). Међутим, осим ако није апсолутно неопходно, генерално је пожељније да задржите заједничко уземљење.

Када рачунар више не обезбеђује 5V, рачунару ће бити потребно напајање однекуд. Овде долази до изражаја трећи Y конектор.Повежите 0V и 5V из спољног извора напајања на црну и црвену жицу дела који води до уређаја. Можете да прережете USB кабл да бисте добили мушки конектор који ће ићи на извор напајања и да га спојите/залемите где је то потребно.

Лемљење или увијање жица? Лемљење је боље, али ако нисте вешти, добро омотавање са обилним слојем изолационе траке може вас извући из тешке ситуације. Уверите се да су спојеви робусни, пожељно заштићени термоскупљајућом траком, и да не дође до кратких спојева или критичних губитака заштите.

Комерцијални каблови и уобичајене замке при њиховој куповини

Неки произвођачи укључују ове каблове „подаци на једном крају, напајање на другом“ уз своје производе, а постоје и опције у продавницама и на тржиштима. Велика препрека је што опис често није јасан., а добар део Y-ова на тржишту одржава 5V на обе гране јер им је сврха да „сумирају“ струју, а не да је раздвајају.

Приликом куповине, потражите спецификације које указују да један крај, онај који иде ка хосту, нема прикључено напајање. Ако видите да је „домаћин“ означен као само за податке или „без напајања“, то је добар знак.Ипак, пажљиво проверите, јер оно што продавац нуди не одговара увек ономе што заправо добијете.

Још једна уобичајена замка је проналажење производа који је заправо чвориште, а не кабл. Чвориште додаје логику и компатибилност измеђуОво може да функционише, али ваш интерфејс/синтезатор можда неће радити преко чворишта и захтева директан хост (посебно код многих аудио/МИДИ уређаја). А ако користи типичан конектор за мобилни телефон на страни „хоста“, можда неће радити са вашим рачунаром.

УСБ изолатор: ефикасна алтернатива са додатном заштитом

Поред Y-кабла, постоји веома ефикасно решење: USB изолатори. Они делују као галванска баријера између рачунара и уређаја., прекидајући путању буке и, успут, нудећи заштиту од пренапона и других електричних проблема.

Годинама су били скупи, али су цене доста пале. Постоје модели различитих брендова; један који корисници препоручују је онај од Олимекса., чија је цена скочила са око 60 евра на много приступачније. Ако више волите да избегнете „уради сам“ радове или вам је потребна потпуна изолација, изолатор је обично сигурна опција.

Прави случајеви: шта нас уче и како приступити дијагнози

Пример 1: Focusrite Scarlett 2i2 USB 2.0 повезан преко USB-C кабла са Lenovo P-51 лаптопом. Корисник чује јасно брујање од 60 Hz, јачи при додиривању жица и при постављању босе ноге на бетонски подСа гуменом простирком бука се смањује, али не нестаје.

Већ су проверили унутрашње ожичење гитаре (нема видљивих петљи уземљења), пробали су Anker PowerExpand 7-у-1 док (без уземљеног кабла за напајање) и користили су iFi iDefender+ без резултата, такође без уземљеног улазног напајања. Веома је тешко пронаћи УСБ докове са правим уземљењем на извору., а то ограничава његову ефикасност у овим случајевима. Нису покушали ни са једном другом утичницом или лаптопом, због недостатка логистичких могућности.

Трагови које овај сценарио сугерише: ако се зујање појачава када додирнете жице или под, Постоји „ускогруда“ масовна референца или потенцијалне разликеUSB изолатор или Y-кабл који прекида напон од 5 V са хоста (и напаја га из чистог и, ако је применљиво, уземљеног извора) често прави разлику. Испробавање друге утичнице на другом колу је такође знак, иако то није увек изводљиво код куће.

Пример 2: Behringer Pro 800 повезан преко USB-а са рачунаром, док звук иде на Universal Volt интерфејс, такође преко USB-а. Једноставним повезивањем USB порта Pro 800, појављује се шум у системуКаблови већ имају феритне прстенове и уземљење кућишта рачунара није померило иглу.

Ово кућиште се уклапа са „класичним“ дељеним шумом напајања/уземљења при додавању . Препоручена пракса је изоловање 5V од хоста до Pro 800 са само Y конектором за податке на рачунар плус одвојеним напајањем, или директно постављање USB изолатора. Ферити су од мале помоћи код брујања од 50/60 Hz; а уземљење кућишта рачунара не решава увек проблем ако је путања шума сама USB магистрала.

Контролна листа практичних акција (од најмање до најнаметљивије)

Пре него што се почне са „уради сам“, постоји логичан редослед тестирања. Идеја је да се узрок изолује уз што мање напора. и, само ако то не попусти, прећи на „хируршка“ решења.

• Пробајте хаб са напајањем ако га већ имате, знајући његова ограничења. Ако чвориште не изолује 5V од хоста, можда неће помоћи., али понекад смањује буку.
• Ако имате USB уређај типа „заштитнички“ или „филтерски“, користите га само са спољним извором напајања уземљеним на његов улаз за напајање. Без правог земљишта, његов ефекат може бити маргиналан..
• Замените портове и каблове. Неки портови су мање „бучни“ од других, а лоше заштићен кабл све погоршава.
• Ако је могуће, покушајте са другом утичницом или продужним каблом. Различита кола могу имати мању потенцијалну разлику између земаља.
• Избегавајте чворишта ако их ваша аудио/МИДИ опрема не подржава. Постоје уређаји којима је потребан директан хост и не успети са посредницима.
• Примените исправан Y кабл: пренос података на рачунар без 5V и спољно напајање на уређај. То је најефикасније решење које се може поновити без уласка у галванску изолацију.
• Размислите о УСБ изолатору када желите да ублажите буку у самом почетку. Такође додаје заштиту од пренапона..

Технички детаљи који чине разлику

Приликом убризгавања спољашње енергије, користите стабилан и квалитетан извор. Пристојни пуњачи за мобилне телефоне су обично довољни., али је боље ако су од реномираних брендова са добрим филтрирањем. Иако вам није потребан мистични „аудиофилски“ извор, важно је да не додаје више шума него што га уклања.

Када сечете црвену жицу у свом домаћем Y-разводнику, поштујте заштиту и екранизацију. Покушајте поново да покријете спојеве мрежом и фолијом.и немојте превише продужавати „отворене“ делове. Мање изложена површина значи мање сметњи.

Ако експериментишете са „подизањем уземљења“ на црној жици према рачунару, урадите то разумно. У неким подешавањима, уклањање заједничког уземљења може стабилизовати брујање, али у другим случајевима прекида референце и узрокује губитке у комуникацији. Дајте приоритет одржавању масе осим ако се не пруже оправдани докази.

Пажљиво проверите етикете било ког Y-а који купите. Само зато што на једном крају пише „PWR“ не гарантује да је „PC“ крај без 5V.Потражите експлицитне назнаке „само подаци“, „без напајања“ или слично; ако не, претпоставите да је 5V можда и даље присутно.

Типичне грешке и како их избећи

Верујући да сви ферити фиксирају брујање од 50/60 Hz. Не: Ферити су за високе фреквенције; користан против РФ-а, неефикасан против брујања мреже и уземљених петљи.

Купите први Y-кабл и претпоставите да он одваја напајање. Многи Y-ови су дизајнирани да сумирају струју из два порта., да не би искључили напајање домаћина. Проверите техничке листове или користите мултиметар.

Претпоставимо да „напајано“ чвориште изолује 5V. Већина заобилази напајање домаћинаСамо неколико специфичних модела или конфигурација заиста задовољава очекивања.

Користите чвориште када опрема захтева директно хостовање. Код одређених аудио/МИДИ уређаја, чвориште додаје некомпатибилности и то није решење.

Одрицање од било којег додатка зато што „није ништа урадио“ без правилног напајања/уземљења. Ако филтер/заштитни уређај захтева уземљени улаз за напајање а ако му не даш, његов простор за маневар се нагло смањује.

Знаци да сте на правом путу

Ако, након што искључите 5V на рачунару и напајате га из спољног извора, бука драматично опадне, идентификовали сте основни узрок. Када се зујање мења при додиривању жица или пода, а затим нестаје са Y или изолатором, обично се потврђује да је путања шума била УСБ напајање/уземљење.

Ако можете да утишате систем без додиривања било чега другог помоћу УСБ изолатора, такође сте погодили у центар. Ови уређаји раде веома добро када је проблем референца на земљу. или спајања аутобусом.

Ако напајани чвориште не промени ништа или погорша ствари, немојте се изненадити. Није идеалан алат за искључивање 5V од хоста., зато се Y-кабл и изолатор истичу.

Кратка честа питања

Да ли било који пуњач за мобилни телефон може да напаја Y-терминал? Генерално, да, ако испоручује стабилних 5V и довољно mA. Боље поуздан бренд са добрим филтрирањем како се не би поново уводила бука.

Могу ли да користим купљени Y адаптер само за пренос података ако мој уређај користи и USB напајање? Да, све док уносите 5V преко PWR конектора. Без те додатне енергије, уређај се можда неће укључити. или искључите везу.

Како да откријем који процес ме спречава да избацим УСБ диск „који је у употреби“ чак и ако ништа није отворено? Све вам кажемо на овом линку.

Да ли је Y који "сумира" струју из два порта добар? Не за ово. Ти Y-ови дају више ампера, али не прекидају напон од 5V са хоста., што је управо оно што треба да избегавате.

Да ли је УСБ изолатор опасан? Добри модели су безбедни и укључују заштиту од пренапона. Проверите спецификације и ограничење струје како бисте били сигурни да покрива вашу опрему.

Шта ако и после свега овога и даље добијам шум? Проверите да нема других уземљења за аналогни аудио (прикључак, XLR, итд.). Понекад се петља налази у аналогним везама, не само на УСБ-у. DI кутије са уземљењем могу помоћи у тим областима.

Ако сте стигли довде, већ знате зашто се шум увлачи у УСБ аудио опрему, зашто чвориште са напајањем није панацеја и како одвојити „напајање“ од „података“ помоћу Y-кабла или га потпуно елиминисати помоћу УСБ изолатора. Кућишта Focusrite Scarlett 2i2 на Lenovo P-51 и Behringer Pro 800 са Universal Volt-ом савршено илуструју проблем и потврђују да су искључивање 5V хоста или изоловање магистрале потези који заиста мењају игру.