USB ses arayüzlerindeki gürültüyü giderme: nedenleri, püf noktaları ve gerçek çözümler

Bilgisayarınıza USB aracılığıyla bir ses arabirimi, synth veya başka bir müzik cihazı bağladığınızda vızıltı, patlama veya parazit duymaya başladığınızda, bu sinir bozucu bir histir. Göründüğünden çok daha yaygın bir sorundur.ve marka veya seri ayrımı yapmaz: arayüzlerde, kontrol cihazlarında, sentezleyicilerde ve USB üzerinden güç veya veri alan hemen hemen her türlü ekipmanda olur.

Sorunun kökeni neredeyse her zaman USB kablosu üzerinden güç ve verinin nasıl birlikte taşındığıyla ilgilidir. Aynı kabloda, 5V hattı (ve toprak) D+ ve D- ile birlikte bulunur, ve bilgisayarın sağladığı güç, yüksek kaliteli ses düşünülerek değil, fareler, klavyeler, bellek ve diğer düşük talepli çevre birimleri düşünülerek tasarlanmıştır. Bilgisayarın dahili faaliyetlerinden (CPU, fanlar, anahtarlama dönüştürücüler) ve diğer bağlı cihazlardan gelen seslerin nedeni budur. Şimdi, tüm bunları öğreneceğiz. USB ses arayüzünden gürültü nasıl giderilir. 

Ses ekipmanlarında USB gürültüsü neden oluşur?

Standart bir USB kablosunun içerisinde dört adet iletken bulunur: kırmızı (5V), siyah (toprak), beyaz (veri-) ve yeşil (veri+). Önemli olan, bilgisayardan gelen 5V hattının genellikle "kirli" olmasıdır, ekipmanın kendisi ve çevre birimleri tarafından oluşturulan üst üste bindirilmiş sahte seslerle birlikte. Bu kir, ses sistemine bağlanarak, bazen işlemci yüküne veya hatta fan hızına bağlı olarak değişen uğultu, tıslama veya parazit üretir.

Bu durum sadece belirli bir markaya özgü değil; er ya da geç birçok kullanıcı bunu deneyimleyecektir. Gerçekten sinir bozucu olan şey, deneyimin ve kalitenin bozulmasıdır.Özellikle uğultunun artık kabul edilemez olduğu kayıt, canlı yayın veya kritik izleme ortamlarında.

Ayrıca, daha da kötüsü, kütlelerin nasıl referans alındığına bağlı olarak, bazı sesler metal parçalara, tellere veya hatta zemine değdiğinde artıyor. Sistem vücudunuzu “fark ederse” nem oranını değiştirebilir., ekipman arasında toprak döngüleri veya potansiyel farkları olduğunda tipik 50/60 Hz ve harmoniklerine uyan bir şey.

Sanki bunlar yetmezmiş gibi, bazı kablolar standart olarak ferrit halkalarla gelir ve mucizeler yaratmaz: Ferritler yüksek frekanslı girişime yardımcı olurAncak güç kaynakları/topraklamalarından kaynaklanan düşük frekanslı uğultuyu gidermek için pek bir şey yapamazlar. Bu nedenle, katkıda bulunsalar da, bu sorunları kendi başlarına nadiren çözerler.

Güçlendirilmiş bir hub'ın her zaman sorunu çözmemesinin nedeni

Yaygın bir tepki, araya girmektir kendi güç kaynağına sahip bir USB hub'ıBunu düşünmek mantıklıdır: Eğer hub gücü "sağlarsa", belki de bilgisayar gürültüsü gelmeyi durdurabilir. Sorun şu ki birçok hub, ana bilgisayar gücünü bypass ediyor. otobüsün geri kalanıyla birlikte, "kirli" 5V hala mevcut ve gürültü devam ediyor.

Bu, elektrikli bir hub'ın asla çalışmayacağı anlamına mı geliyor? Tam olarak değil. Zaten bir tane varsa deneyin çünkü bazen işe yarar, ancak bunu hafife almamak en iyisidir. Birçok model, güç kaynağını ana bilgisayardan ayırmaz ve harici bir güç kaynağına sahip olsalar bile, gürültünün sızabileceği yolu kesmezler.

Y kablo çözümü: Veri ve gücü ayırma

En basit alternatif, gücü verilerden fiziksel olarak ayırmaktır; böylece bilgisayar yalnızca cihazla "konuşur", ancak ona güç vermez. Bu, USB ses uyumlu Y kablosuyla sağlanır., üç konnektörlüdür: biri bilgisayara (5V olmadan veri), diğeri güç kaynağına (PWR) ve üçüncüsü arayüzünüze/sentezleyicinize gider.

Bu kablolarda bilgisayara giden sinyal sadece D+ ve D- (yeşil ve beyaz) taşımalı, kırmızı 5V kablosu ise bağlantısız bırakılmalıdır. Etiketlere bakın: Genellikle "PC" ve "PWR" gösterilir Her iki tarafa ne takıldığını ayırt etmek için. Piyasadaki tüm Y tipi konnektörler uygun değildir: çoğu farklı kullanımlar için tasarlanmıştır ve gücün olmaması gereken yerlerde bağlı kalmasını sağlar.

Eğer Y'niz varsa ve herhangi bir gelişme görmüyorsanız, net bir test var: Bilgisayara giden kısımdaki kırmızı kabloyu kesinAna bilgisayardan 5V'u kaldırarak, cihazın porttan güç almasını önlemiş olursunuz ve böylece gürültü yolu ortadan kalkar. Böylece, cihazı ayrı bir kaynaktan beslemiş olursunuz.

Kendi kablonuzu adım adım nasıl yaparsınız (DIY)

Eğer kendin yap meraklısıysanız, erkek/dişi USB uzatma kablosunu bilgisayarınıza güç beslemeyen bir veri kablosuna dönüştürebilir ve ayrıca cihaza temiz 5V enjekte etmek için ekstra bir giriş ekleyebilirsiniz. Kendin Yap'ın avantajı, konnektörleri ve uzunlukları kendi zevkinize göre seçebilmenizdir.ve neyin bağlı olduğunu, neyin bağlı olmadığını tam olarak biliyorsunuz.

Kabloyu açtığınızda, bir tel ağı ve metal bir folyo göreceksiniz. Her ikisi de kalkan görevi görür. İçeride dört önemli iletkeni bulacaksınız: kırmızı (5V), siyah (toprak), beyaz (D-) ve yeşil (D+). Çalışma, bilgisayara doğru olan bölümdeki 5V'u "kırmaktan" ibarettir: O taraftaki kırmızıyı bağlamayın ve sadece verinin geçmesine izin verin.

Normal kablolamanızı korumak için ucuz bir uzatma kablosu kullanmak en iyisidir. Makas ve yalıtım bandıyla yeterli miktardaKapağı dikkatlice çıkarın, teli ve folyoyu ayırın, kabloları belirleyin ve kırmızı kabloyu temas ettiği yerden kesin. Uçlarını iyice yalıtın, böylece hiçbir şey açıkta kalmasın veya dokunulmasın.

Peki ya (siyah) kütle? Burada nüanslar var. USB iletimi veri dengelidir, ancak referans topraklamadırÇoğu durumda, onu korumak en iyisidir. Döngü devam ederse veya gürültü azalmazsa, siyah kabloyu bilgisayara "topraklama yükselticisi" (birçok DI kutusunda bulunana benzer) olarak bağlamamayı deneyebilirsiniz. Ancak, kesinlikle gerekli olmadıkça, ortak zemini korumak genellikle tercih edilir.

Bilgisayar 5V sağlamadığı zaman, bilgisayarın bir yerden güce ihtiyacı olacaktır. İşte Y'nin üçüncü bağlayıcısı tam bu noktada devreye giriyor.: Harici bir güç kaynağından gelen 0V ve 5V'u cihaza giden bölümün siyah ve kırmızı kablolarına bağlayın. Güç kaynağına gidecek erkek konnektörü elde etmek için bir USB kablosunu parçalayabilir ve uygun yerlere lehimleyebilirsiniz.

Telleri lehimlemek mi yoksa bükmek mi? Lehimlemek daha iyidir, ancak bu konuda uzman değilseniz, cömert bir yalıtım bandı tabakasıyla iyi bir sarma Sizi zor bir durumdan kurtarabilir. Bağlantıların sağlam olduğundan, tercihen ısıyla daralan bir malzemeyle korunduğundan ve kısa devre veya kritik koruma kayıplarına neden olmayacağından emin olun.

Ticari kablolar ve bunları satın alırken sık karşılaşılan hatalar

Bazı üreticiler bu "bir ucunda veri, diğer ucunda güç" kablolarını ürünlerine dahil ediyor ve ayrıca mağazalarda ve pazar yerlerinde de seçenekler mevcut. En büyük engel ise açıklamanın çoğu zaman net olmaması.ve piyasadaki Y'lerin büyük bir kısmı her iki kolda da 5V'u korur çünkü amaçları akımı ayırmak değil, toplamaktır.

Satın alırken, ana bilgisayara giden bir uçta elektrik bağlantısı olmadığına dair özelliklere bakın. Eğer "ana bilgisayarın" yalnızca veri veya "güç yok" olarak etiketlendiğini görürseniz, bu iyi bir işarettir.Yine de dikkatli kontrol edin, çünkü satıcının sunduğu şey her zaman aldığınız şeyle uyuşmayabilir.

Sık karşılaşılan bir diğer tuzak ise aslında bir hub olan ve kablo olmayan bir ürün bulmaktır. Bir hub, aradaki mantığı ve uyumluluğu artırır: Bu işe yarayabilir, ancak arayüzünüz/sentezleyiciniz bir hub üzerinden çalışmayabilir ve doğrudan bir ana bilgisayara ihtiyaç duyabilir (özellikle birçok ses/MIDI aygıtında). Ayrıca, "ana bilgisayar" tarafında tipik bir cep telefonu konektörü kullanıyorsa, bilgisayarınızla çalışmayabilir.

USB izolatörü: ek koruma sağlayan etkili bir alternatif

Y-kablosuna ek olarak çok etkili bir çözüm daha var: USB izolatörleri. Bilgisayar ile cihaz arasında galvanik bir bariyer görevi görürler., gürültü yolunu keserek ve bu süreçte güç dalgalanmalarına ve diğer elektriksel tehlikelere karşı koruma sağlayarak.

Yıllarca pahalıydılar ama şimdi fiyatları epey düştü. Çeşitli markaların modelleri mevcut olup kullanıcıların önerdiği modellerden biri de Olimex modelidir., yaklaşık 60 €'dan çok daha uygun fiyatlara çıktı. Kendin yap işlerinden kaçınmak istiyorsanız veya tam izolasyona ihtiyacınız varsa, bir izolatör genellikle güvenli bir seçenektir.

Gerçek vakalar: Bize ne öğretiyorlar ve tanıya nasıl yaklaşmalıyız?

Örnek 1: USB-C aracılığıyla Lenovo P-51 dizüstü bilgisayara bağlanan bir Focusrite Scarlett 2i2 USB 2.0. Kullanıcı, net bir 60 Hz uğultu sesi algılıyor. Tellere dokunulduğunda ve çıplak ayak beton zemine konulduğunda daha güçlüKauçuk paspasla ses azalıyor ama kaybolmuyor.

Gitarın iç kablolarını kontrol ettiler (görünürde topraklama döngüsü yok), bir Anker PowerExpand 7'si 1 arada yuvası denediler (topraklanmış güç kablosu yok) ve yine topraklanmış bir güç girişi olmadan bir iFi iDefender+ kullandılar ancak sonuç alamadılar. Kaynağında gerçek topraklama olan USB dock'ları bulmak çok zordur.ve bu da bu durumlarda etkinliğini sınırlıyor. Lojistik imkânların yetersizliği nedeniyle başka bir priz veya dizüstü bilgisayar da denemediler.

Bu senaryonun önerdiği ipuçları: Tellere veya zemine dokunduğunuzda vızıltı artıyorsa, "Dar görüşlü" bir kitle referansı veya potansiyel farklılıklar varAna bilgisayarın 5V'unu kesen (ve temiz, mümkünse topraklanmış bir kaynaktan güç sağlayan) bir USB izolatörü veya Y kablosu genellikle fark yaratır. Farklı bir devrede başka bir priz denemek de bir ipucu olabilir, ancak bu evde her zaman mümkün olmayabilir.

Örnek 2: USB aracılığıyla bir bilgisayara bağlanan bir Behringer Pro 800, ses ise yine USB aracılığıyla bir Universal Volt arayüzüne gidiyor. Pro 800'ün USB portunu bağlamak yeterli. sistemde gürültü görünüyorKablolarda zaten ferrit halkalar var ve PC kasasının topraklanması da durumu değiştirmedi.

Bu durum, eklerken "klasik" paylaşımlı güç/toprak gürültüsüne uyar. Önerilen uygulama, 5V'u ana bilgisayardan Pro 800'e izole etmektir Bilgisayara yalnızca veri amaçlı bir Y ve ayrı bir güç kaynağı bağlamak veya doğrudan bir USB izolatörü eklemek. Ferritler, 50/60 Hz uğultusunda pek işe yaramaz; ayrıca, gürültü yolu USB veri yolunun kendisiyse, PC kasasını topraklamak her zaman sorunu çözmez.

Pratik eylemlerin kontrol listesi (en az müdahaleci olandan en çok müdahaleci olana doğru)

Kendin yap işine girişmeden önce mantıklı bir test sırası vardır. Amaç, mümkün olan en az çabayla sebebi izole etmektir. ve ancak sonuç alınamazsa daha “cerrahi” çözümlere geçilmelidir.

• Zaten bir tane varsa, sınırlarını bilerek elektrikli bir hub'ı deneyin. Hub, 5V'u ana bilgisayardan izole etmiyorsa işe yaramayabilir., ancak bazen gürültüyü azaltır.
• Eğer USB “defender” veya “filter” tipi bir cihazınız varsa, bunu yalnızca güç girişine topraklanmış harici bir güç kaynağıyla kullanın. Gerçek toprak olmadan etkisi marjinal olabilir..
• Portları ve kabloları değiştirin. Bazı limanlar diğerlerinden daha az "gürültülüdür"ve kötü ekranlanmış bir kablo her şeyi daha da kötüleştirir.
• Mümkünse başka bir priz veya uzatma kablosu deneyin. Farklı devrelerin potansiyel farkı daha az olabilir topraklar arasında.
• Eğer ses/MIDI ekipmanınız desteklemiyorsa hub'lardan kaçının. Doğrudan ana bilgisayara ihtiyaç duyan cihazlar var ve aracılarla başarısızlığa uğrarlar.
• Doğru Y kablosunu takın: 5V olmadan verileri bilgisayara ve cihaza harici güç verin. Tekrarlanabilirliği en yüksek çözümdür galvanik izolasyona girmeden.
• Gürültüyü başlangıçta engellemek istiyorsanız bir USB izolatörü düşünün. Ayrıca aşırı gerilim koruması da sağlar..

Fark yaratan teknik detaylar

Dışarıdan enerji verirken kaliteli ve istikrarlı bir kaynak kullanın. Genellikle kaliteli cep telefonu şarj cihazları yeterlidir., ancak iyi filtreleme özelliğine sahip saygın markalardan olmaları daha iyidir. Gizemli bir "audiophile" kaynağına ihtiyacınız olmasa da, çıkardığı gürültüden daha fazlasını eklememesi önemlidir.

Ev yapımı Y'nizdeki kırmızı kabloyu keserken, ekranlama ve eleme işlemine dikkat edin. File ve levhayı tekrar derzleri örtecek şekilde yerleştirmeyi deneyin.ve "açık hava" bölümlerini çok fazla uzatmayın. Daha az açıkta kalan yüzey alanı, daha az müdahale anlamına gelir.

Eğer siyah kablodan bilgisayara doğru "toprak kaldırma" deneyi yapacaksanız bunu dikkatli yapın. Bazı montajlarda ortak zeminin çıkarılması uğultuyu dengeleyebilir., ancak bazılarında referansları bozar ve iletişim kayıplarına neden olur. Haklı bir kanıt sunulmadığı sürece kitleyi korumaya öncelik verin.

Satın aldığınız herhangi bir Y'nin etiketini çok dikkatli kontrol edin. Bir uçta “PWR” yazıyor olması “PC” ucunda 5V olmadığı anlamına gelmez."Sadece veri", "güç yok" veya benzeri açık göstergeleri arayın; aksi takdirde, 5V'un hala mevcut olabileceğini varsayın.

Tipik hatalar ve bunlardan nasıl kaçınılır

Tüm ferritlerin 50/60 Hz uğultuyu düzelttiğine inanıyorum. Hayır: Ferritler yüksek frekans içindir; RF'ye karşı yararlıdır, şebeke uğultusuna ve topraklama döngülerine karşı etkisizdir.

İlk Y kablosunu satın alın ve bunun güç bağlantısını ayırdığını varsayın. Birçok Y, iki porttan gelen akımı toplamak üzere tasarlanmıştır., ana bilgisayarın gücünü kesmemek için. Veri sayfalarını kontrol edin veya bir multimetre kullanın.

"Güçlendirilmiş" bir hub'ın 5V'u izole ettiğini varsayalım. Çoğu ana bilgisayar gücünü atlar. Sadece birkaç belirli model veya konfigürasyon gerçekten yeterli.

Ekipmanın doğrudan barındırılması gerektiğinde bir hub kullanın. Belirli ses/MIDI aygıtlarında, bir hub uyumsuzluklar ekler ve bu bir çözüm değildir.

Herhangi bir aksesuarı, düzgün bir şekilde beslemeden/topraklamadan "hiçbir şey yapmadığı" gerekçesiyle reddetmek. Bir filtre/koruyucu topraklanmış güç girişi gerektiriyorsa ve sen bunu ona vermezsen, onun manevra alanı daralır.

Doğru yolda olduğunuzun işaretleri

Bilgisayarınıza gelen 5V'u kesip harici bir kaynaktan çalıştırdığınızda gürültü ciddi oranda azalıyorsa, sorunun kaynağını bulmuşsunuz demektir. Vızıltı tellere veya zemine değdiğinde değişir ve ardından Y veya izolatörle kaybolur, genellikle gürültü yolunun USB güç/topraklama olduğu doğrulanır.

USB izolatörüyle başka hiçbir şeye dokunmadan sistemi sessize alabiliyorsanız, doğru yoldasınız demektir. Bu cihazlar, sorun toprak referansı olduğunda çok iyi çalışır. veya otobüsle bağlantı.

Eğer güçlendirilmiş bir hub hiçbir şeyi değiştirmiyorsa veya durumu daha da kötüleştiriyorsa şaşırmayın. Ana bilgisayardan 5V'u kesmek için ideal bir alet değildir.İşte bu yüzden Y kablosu ve izolatörü öne çıkıyor.

Kısa SSS

Herhangi bir cep telefonu şarj cihazı Y terminaline güç verebilir mi? Genellikle evet, eğer kararlı 5V ve yeterli mA sağlıyorsa. İyi filtrelemeye sahip güvenilir bir marka daha iyidir gürültüyü tekrar ortaya çıkarmamak için.

Cihazım USB güç kaynağı da kullanıyorsa, satın aldığım yalnızca veri Y'yi kullanabilir miyim? Evet, PWR konnektörü üzerinden 5V giriş yaptığınız sürece. Bu ekstra güç olmadan cihaz açılmayabilir. veya bağlantıyı kes.

Hiçbir şey açık olmasa bile "kullanımda" olan bir USB sürücüyü çıkarmamı engelleyen işlemin hangisi olduğunu nasıl tespit edebilirim? Her şeyi bu linkte anlatıyoruz.

İki porttan gelen akımı "toplayan" bir Y benim için yeterli mi? Bu iş için değil. Bu Y'ler daha fazla amper verir, ancak ana bilgisayardan gelen 5V'u kesmez.İşte tam da bundan kaçınmanız gerekir.

USB izolatörleri tehlikeli midir? İyi modeller güvenlidir ve aşırı gerilim korumasına sahiptir. Teknik özellikleri ve akım sınırını kontrol edin ekipmanlarınızı kapsadığından emin olmak için.

Tüm bunlardan sonra hala gürültü duyarsam ne olur? Analog ses için başka topraklama yolu (jak, XLR vb.) olmadığından emin olun. Bazen döngü analog bağlantılardadır, sadece USB'de değil. Topraklama yükseltmeli DI kutuları bu alanlarda yardımcı olabilir.

Buraya kadar geldiyseniz, USB ses ekipmanlarına neden gürültünün sızdığını, güçlendirilmiş bir hub'ın neden her derde deva olmadığını ve Y kablosuyla "gücü" "veriden" nasıl ayıracağınızı veya bir USB izolatörüyle tamamen nasıl ortadan kaldıracağınızı zaten biliyorsunuzdur. Lenovo P-51'de Focusrite Scarlett 2i2 ve Universal Volt'lu Behringer Pro 800 kasaları Sorunu mükemmel bir şekilde örneklendirin ve ana bilgisayarı 5V'den kesmenin veya veri yolunu izole etmenin oyunu gerçekten değiştiren hareketler olduğunu doğrulayın.