雜訊、接地與電磁相容

接地迴路(ground loop)

假設兩位朋友都堅稱自己站在海平面,但其實他們站在兩座略有高低、由一座長橋相連的小丘上。任何滾過橋的東西都會感受到兩者之間的坡度。在電子學裡,接地本應是那個大家公認的零伏特參考,但當兩個都叫做接地的點被一條以上的路徑連起來,它們就構成一個迴路,而它們幾乎從不在完全相同的電壓上。這微小的差就推動一道雜散電流繞著迴路流,而這道電流就是接地迴路。

造成麻煩的有兩件事。其一,真實的接地線帶有電阻與電感,所以任何流過共用接地銅的電流都會沿線產生一個電壓,而你那以同一接地為參考的靈敏訊號,如今就疊在那個電壓之上。其二,一個閉合的導線迴路就像一匝的天線:附近任何變化的磁場,尤其是來自 50/60 Hz 市電的,都會在它裡面感應出電流。經典症狀是市電嗡聲,音訊中穩定的 50 或 60 Hz 嗡鳴,或影像上 50/60 Hz 的橫條往上爬,這只在兩個接地的機箱被連在一起時才出現。

各種解法都瞄準同一件事:別讓接地的回流電流與訊號共用一條路徑,也別讓迴路圈住磁通量。在單一點接地(星形接地),使電流永不相混;用隔離變壓器或光隔離器切斷迴路;或以差動方式傳送訊號,使迴路電壓化為一個被接收端拒斥的共模誤差。誠實且要緊的一點:你通常不能單純剪掉市電的安全接地來切斷迴路,因為那個接地是用來防止觸電的,絕不可被破壞。改在訊號路徑中某個安全之處切斷迴路。

一台筆電與一顆主動式喇叭各自透過自己的市電插頭接地,而音訊線的接地把它們連成一個大迴路。市電磁場在那迴路中感應出電流,你便聽到 50/60 Hz 的嗡聲;當你用音訊隔離變壓器切斷迴路的那一刻,它就消失了。

兩個接地、兩條接地路徑、一陣嗡聲——這正是接地迴路的招牌。

絕不要靠拔掉市電安全接地來解決接地迴路——那會造成致命的觸電危險。改在訊號路徑中切斷迴路(隔離、差動傳訊、單點接地)。

又稱
earth loop地迴路接地環路