Экранирование звуковой карты своими руками

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 05.08.2024

После сборки системного блока и подключения к выходом PCI-аудиокарты студийных мониторов я с удивлением услышал в них какое-то неприятное шуршание, хруст и писк, которые усиливались при движениях мыши, работе жесткого диска и перемещении графических объектов на экране монитора. Помехи и наводки отчетливо слышались даже при минимальном уровне громкости, что было довольно странно, поскольку аппаратная часть системы состояла из неплохих комплектующих:

Процессор Intel i7 860
Системная плата: Gigabyte GA-P55A-UD3
Память: 8Gb ddr3-1333
Аудиокарта: M-Audio Audiophile 192 PCI
Видеокарта: HD4650
Жесткий диск: 1000 Gb WD Green Power
Корпус Floston Topsyder 500w.

Сначала подозрения упали на операционную систему Windows 7 (64 bit), с которой подружиться удалось не сразу. Но позже выяснилось, что наводки и помехи проявляются до загрузки операционной системы, хотя после её загрузки их уровень усиливался.

Надо заметить, что подобного плана проблемы встречаются у многих пользователей, и советы в форумах даются самые разные и зачастую противоречивые:

выключить все неиспользуемые входы (микрофонный, DVD и др.)
поработать с уровнями сигналов
установить аудиокарту подальше от видеокарты
переставить жесткий диск в самый верхний 5-ти дюймовый отсек
выключить монитор
перевернуть вилку при подключении к розетке 220В
заземлить корпус системного блока компьютера
поставить сетевой фильтр
экранировать аудиокарту, поместив её в короб из стеклотекстолита
проложить между корпусом и системной платой поролон и прикрутить её к корпусу через слюдяные прокладки (изолировать системную плату от корпуса)
выключить в BIOS управление энергосбережением
скачать программу, которая будет постоянно нагружать процессор
заменить PS/2 мышь на USB
отключить тюнер
приобрести USB-аудиокарту
заменить блок питания
установить на системную плату самодельный фильтр
заменить системную плату и др.

Конечно, приходило на ум и самое рациональное решение - отвезти системный блок в мастерскую по гарантии. Однако хотелось решить проблему быстро. Поскольку на старом компьютере (на базе Athlon 64 3000+) аудиокарта работала идеально, я решил, для начала, поменять видеокарту, полагая, что проблема заключается в драйверах видеокарты. Замена видеокарты не оказала никакого эффекта. Затем я решил поменять блок питания 500w Q-dion на старый 460 Вт Tsunmi. В результате помехи и наводки резко усилились. Поскольку старый блок питания и по весу и внешне выглядел намного приличнее Q-dion, то я сделал неверное предположение о том, что проблема заключается в недостаточной мощности блока питания или в его качестве. Некоторые пользователи высказывали мнение о том, что проблема заключается либо в стабилизаторах системной платы, либо в её конструктиве. Но как-то не верилось, что в данной модели системной платы могут быть проблемы с питанием или конструктивом.

Чтобы убедиться в своих предположениях я приобрел неплохой блок питания FSP 550Вт. Но помехи и наводки при работе от FSP стали ещё больше чем от штатного БП Q-dion, что просто изумляло! После этого я разобрал всю систему и собрал её вне корпуса - проблемы не исчезли. Тогда я решил поэкспериментировать с коммутацией на микшерном пульте: сделать запись через аудиокарту, а вывести звук через интегрированный в системную плату звуковой модуль. Ситуация улучшилась, но на больших уровнях помехи всё равно были хорошо слышны. Получилась интересная ситуация - качество звука при использовании интегрированного модуля было на порядок выше, чем через полупрофессиональную PCI-аудиокарту. Хотя в большинстве случаев всё происходит в точности до наоборот! Исходя из этого можно предположить, что проблема, возможно, связана только с PCI-шиной. Поскольку компьютер работает стабильно, то я решил оставить этот вопрос на будущее, а сейчас поработать над коммутацией и уровнями сигналов. После недолгих экспериментов выяснилось, что ощутимый вклад в общую помеху вносит выключенный синтезатор. И в этот момент я, наконец-то, обратил внимание на шнуры, с помощью которых осуществлялось подключение всей системы. Мысль об использовании балансных шнуров возникала ранее, но, во-первых, дешевые шнуры в готовом виде найти достаточно непросто, во-вторых, не верилось, что с помощью них можно устранить помехи и наводки достаточно большого уровня, в-третьих, несколько смутило предположение "разбирающегося продавца" о том, что балансными шнурами невозможно устранить наводки по цепи питания аудиокарты, а платить по 1 тыс. руб. за каждый балансный кабель ради эксперимента совсем не хотелось. К счастью, под рукой оказалась пара недорогих балансных шнуров, который были приобретены для подключения студийных мониторов к микшерному пульту. Результат превзошел все ожидания - помехи и наводки исчезли! Переподключив все входы и выходы балансными шнурами, мне, наконец, удалось убрать из сигнала существенную часть помех и наводок! Уменьшать уровень помех от аудиокарты дальше было бессмысленно, поскольку на передний план выступили собственные шумы недорогого микшерного пульта.

Решение проблем со звуком вылилось в весьма ощутимую сумму. Но в процессе её решения был сделан ряд практических выводов:

С помощью балансной схемы подключения можно существенно уменьшить уровень помех и наводок в звуковом сигнале, даже в случае наводок по цепи питания
Если не хочется ничего паять, то практичнее приобрести аудиокарту с балансными входами/выходами на джеках, а не на мини-джеках и др.

Можно ли использовать балансное подключение для устранения наводок и помех, которые проявляются через интегрированный звуковой модуль? Нет, поскольку аппаратная часть должна поддерживать балансное подключение. Это значит, что звуковая карта и студийные мониторы (и микшерный пульт, если он используется) должны иметь балансные входы/выходы. Неплохая аудиокарта + неплохие студийные мониторы + пара балансных шнуров уже составят от 15-17 тыс. руб. Такие расходы будут обоснованы либо в случае создания домашней студии записи на базе компьютера, либо в случае, когда пользователь является большим ценителем качественного звука.

Для улучшения звука часто рекомендуют приобрести внешнюю звуковую карту. Но для полной уверенности в том, что выбранная внешняя звуковая карта будет звучать лучше встроенного звукового модуля, можно попробовать договориться с продавцом о том, чтобы он сам установил её в Ваш системный блок. Если продавец хочет заработать, то он пойдет Вам навстречу, а у Вас будет гарантия того, что 50$-100$ за внешнюю аудиокарту будут потрачены не в пустую, и она совместима с системной платой.

экранировать пришлось потому что звушка стоит рядом с видео кртой и во врмя игры ужасно видео воздействует на звук получается звук писка и шипения чем чаше обновлется картинка тем чаще издаются мерзкие звуки экранирование помогло но не на 100% посторонние звуки есть но очень слабо слышны

не надо тут что в современных платах нет такого причом тут плата это видео карта даёт помехи всё железо прошлого года

так что оно не старое и видео карта часто даёт помехи

и кстати ты написал что это бесполезно но знаеш это помогло и треск практически исчез это проблема в конструкции звуковой карты

с другой картой старой такого нет

Это все бесполезно, и на старых матерях это проблема свойственна, на новых проблем нет.
Я на старой матери делал так чтоб карта вообще не касалась корпуса, перегрев и воздействие не причем, купи современную мать и проблему пропадут.

За последнее время на jablog две заметки за авторством Дениса Емельянова вызвавшие у меня некоторое недоумение:

. осторожно море текста и графиков.

I) Методика измерений.
Предметом нашего поиска является пагубное влияние экрана на высокие частоты, следовательно нас интересует АЧХ инструмента. Я решил, что наиболее удобным будет использование adobe Audition и его встроенного анализатора спектра.

Для получения картины максимально отвязанной от механической части гитары, в качестве источника сигнала использовалась… кононка genius, на которую подавался белый шум сгенерированный в том же Audition. Такой подход имеет свои недостатки, так например излучение от динамика плохо улавливается хамбакером, но ничего лучше я с ходу придумать не смог.

В роли пациента выступил стратокастер Ashtone (хамб + сингл) позаимствованный у знакомого. Запись и воспроизведение шума производилось через m-audio fast track pro.

II) Измерения.
Я провел 3 серии измерений: с родным экраном (стандартный для страта лист фольги), с экранировкой темброблока, с полной экранировкой полостей. Сразу хочу попросить прощения, за непрезентабельный вид — я не имею опыта экранировки фольгой, но для измерений такого исполнения на мой взгляд достаточно, после фольга будет удалена.

Начальное состояние гитары:

Гитара с экранировкой темброблока:

Полностью экранированная гитара:

В ходе измерений настройки не менялись, за исключением одной — при записи показаний с некового датчика на звуковой карте нажимал кнопку PAD (снижение уровня входа). Каждый замер состоял из белого шума с паузами. В каждой паузе я прибирал ручку тона на одно деление до единицы, перед последним кусочком шума опять выкручивал на максимум.

После замеров сделал спектроанализ интересующих участков записи и экспортировал данные в эксель.

Хамбакер в виду конструкции плохо улавливает наводки, потому его пришлось записывать с большим гейном и внятных результатов получить не удалось:

Графики изменения ачх от положения ручки тона для сингла:

Я было подумал, что не ровен час методика измерений не позволяет выявить проблему, и для проверки провел еще одно измерение подпаяв на гнездо конденсатор 100 пФ (меньше под рукой не нашлось). Результат просадки высоких частот неплохо прорисован черным цветом на графике сингла.

V) Выводы лирические (крайне личное мнение).
Нужна ли экранировка? Зависит от того на чем, как и что вы играете.
Лично я, хоть и люблю умеренно злые перегрузы, острой потребности в ней никогда не испытывал. Сделал на своем фернандесе графитом (что повторю и на герое статьи) для успокоения совести.

Отдавать ли за экранировку деньги? Понятия не имею, потому как даже не знаю сколько нынче это стоит. Но завидев мастера предлагающего эту услугу доставать вилы и факелы на мой взгляд не стоит.

Экранировать ли полости под хамбакеры? Если собрались хоть как-то экранировать гитару — да. Зачем? Ну… делать экран по новой если вдруг захочется поиграть с отсечкой — на мой вкус странное решение.

П.С.:
— это моя первая заметка на этом ресурсе, если что не так — прошу простить.
— если кто-то углядел грубые нарушения логики и законов физики, буду рад указаниям на это в комментариях.
— я иногда шаманю гитары (электрику) друзьям и знакомым, иногда даже беру с них символические деньги, но я не зарабатываю ремонтом гитар.

И тут случайно попалась в руки старая PCI-ная звуковая карточка VIA TREMOR. Ну, всё, думаю, теперь точно входной блок сделаю. Размещу все дополнительные детали в корпусе от старого CD-привода, поставлю на его рожице переключатели и соединю всё это со звуковой картой куском сигнального кабеля от монитора – в нём много проводников, он экранированный, а некоторые проводники даже дважды – всё должно получиться…

Начал курочить привод…

Но, начнём по порядку.

Рис.3

Вернёмся к схеме на рисунке 2. Диоды VD1…VD12 защищают ОУ от больших входных сигналов, ограничивая их по амплитуде до уровня 1,7-2,2 вольта. В зависимости от того, с какой чувствительностью по входу применяется звуковая карта, может понадобиться установка цепочек из меньшего количества последовательных диодов.

Как видно по схеме, резисторы, обеспечивающие вышеуказанные входные сопротивления блока, являются так же делителями входного сигнала даже без включения S3 и S4. Это сделано специально для компенсации усиления, вызванного неодинаковостью сопротивлений резисторов в обратной связи операционных усилителей (R2 и R3 по нумерации рисунка 1). Происходит это из-за того, что R2 в реальной схеме по рисунку 2 состоит из нескольких – R9,R11,R12,R16 и R19, выполняющих функцию образования на выходе блока напряжения +2,5 В и позволяющих менять его уровень в пределах от 2,4 до 2,6 В. Это необходимо для коррекции дрейфа выходного напряжения +2,5 В, появляющегося с прогревом элементов как во входном блоке, так и в кодеке звуковой карты. Так же, при работе в программе SpectraPLUS иногда возникает потребность сместить один из графиков по вертикали, что можно сделать, крутанув один из движков резисторов R11 и R14, установленных на передней панели блока.

На выходах ОУ стоят делители R21R23 и R22R24, ослабляющие сигнал примерно на 3,5 dB. Сделано это для того, чтобы ослабить шумы, возникающие в ОУ. Этого можно и не делать и убрать R21 и R22, но тогда надо увеличить сопротивления резисторов R19 и R20 примерно до 6,8 кОм для того, чтобы на выходе блока постоянное напряжение было +2,5 В. Резисторы R23 и R24 установлены не на плате входного блока, а в звуковой карте на входе кодека. Это позволяет ослабить наводки на сигнальные проводники соединительного кабеля.

Стабилизатор -5 В - стандартная микросхема 7905. Можно поставить и слаботочную 79L05. Фильтрация напряжений 12 В выполнена на LRC элементах. Все электролитические конденсаторы желательно применить с ёмкостью более 1000 мкФ, а дроссели с индуктивностью более 47 мкГн, но в разумных пределах – иначе, при большой индуктивности, импульсные помехи будут проходить через дроссель по межвитковой ёмкости.

Все детали, кроме входного разъёма J, переключателей S1…S4, конденсаторов С1 и С2 и резисторов R11, R13 установлены на фольгированной односторонней печатной плате размером 110х60 мм (рис.4) (файл платы в формате программы Sprint-Layout 5.0 находится во вложении к статье). Монтаж платы – поверхностный, никаких отверстий сверлить не надо, даже для выводных деталей. Все диоды – КД522 (или КД521) с почти полностью откушенными выводами. Резисторы R1, R2, R5 и R6 – МЛТ, одним выводом припаяны к печатной дорожке, а к другому припаяны провода, идущие от переключателя. Все остальные резисторы и все керамические конденсаторы – smd 0805. Все электролитические конденсаторы лежат на плате и приклеены к ней термоклеем. Дроссели в фильтрах можно применить как отечественные выводные, так и импортные. Операционные усилители - КР140УД608, можно заменить на любые другие общего назначения, главное, чтоб они имели входное сопротивление более 300-400 кОм.

Настраивать собранную плату с подпаянными переменными резисторами можно на столе, впаяв резисторы R23 и R24 и подав на плату двуполярное напряжение от лабораторного источника питания. Убедившись в наличии питания на выводах ОУ и -5 В, надо настроить резисторами R12R14 уровень +2,5 В в точках соединений выходных делителей R21R23 и R22R24. Если что-то не так, подобрать сопротивления R19 и R20. Затем нужно проверит входные цепи, подавая на вход переменные и постоянные напряжения и контролируя их на выходе ОУ. При желании иметь другой коэффициент деления нужно подобрать сопротивления резисторов R5 и R6.

Рис.6

Под размер пластикового каркаса была выпилена монтажная плата из фольгированного текстолита (рис.7). Чтобы она встала по месту, в ней пропилены пазы и просверлены отверстия. Можно, конечно, сделать плату и не из текстолита, но для того чтобы она нормально крепилась, её толщина должна быть около 1,5 мм.

Рис.11

Рис.12

Как я уже говорил, звуковая карта использовалась старая - VIA TREMOR с кодеком VТ1617A. Её чувствительность около 1 V(rms) – дальше она начинает сильно перегружаться. Карта оказалась очень шумливой в используемом компьютере (рис.13) и потребовала небольшой доработки, связанной с фильтрацией питания.

Сначала перерезал дорожки питания микросхем VT1723 и VT1617 (красные метки соответственно слева и справа по рисунку 14):

Рис.16

Рис.17

На рисунке 17 виден проводник, идущий от левой ножки резистора МЛТ ко 2 контакту шины PCI. Это подключение к +12 В. Тонкий провод МГТФ аккуратненько подпаивается к самому краю контактной дорожки. Если получится большая капля припоя – то она может мешать устанавливать карту, упираясь в пластиковый корпус разъёма. На рисунке 18 более подробно показано место припайки провода к контакту -12 В.

После всех этих экзекуций и установки дополнительных электролитических конденсаторов по питанию в разных местах звуковой платы, шумы стали меньше (рис.20), но, к сожалению, всё равно осталась помеха частотой 46,88 Гц и её нечётные гармоники. Они, конечно, уменьшились почти в два раза, но это не тот результат, который хотелось бы получить.

На графике заметно плавное увеличение потенциала в положительную сторону. На самом деле это смещение связанно с нестабильностью питания ОУ и оно не плавное, а хаотичное и находится в диапазоне частот от 0 до 10 Гц. Но уровень этих низкочастотных флуктуаций достаточно мал – не более 1-2 мВ, и при желании, легко лечится установкой стабилизаторов напряжения питания ОУ (такой вариант печатной платы тоже есть во вложении).

На рисунке 22 помеха с предыдущего рисунка, но увеличенная по времени:

Образцовый синусоидальный сигнал частотой 1 кГц взял с генератора низкой частоты Г3-118. Уровень контролировал вольтметром прибора ВР-11А и осциллографом. Схема соединений показана на рисунке 23.

Теперь в программе SpectraPLUS нужно сделать основные установки. Выбираем нужную звуковую карту в меню Device Selection в окне Input Device (путь Option – Device…). Подтверждаем. Потом выбираем режим Real Time в пункте Mode, режим Spectrum в пункте View, затем в меню Processing Settings (путь Option – Settings…), выставляем установки, как на рисунке 24. Здесь главное, что мы сделали – это выбрали частоту дискретизации звуковой карты (48000), размер FFT, от которого зависит число доступных спектральных линий, выбрали 16-ти битную разрядность и отображение на экране двух каналов сразу - Stereo. Подтверждаем.

Для удобства контроля и более точной установки лучше вывести на экран окно утилиты, измеряющую пиковую амплитуду (путь Utilites - Peak Amplitude) и заходя в меню Amplitude Calibration (путь Option - Calibration…), подкорректировать значения в окнах Detected levels (Percent full scale) обоих каналов так, чтобы утилита показывала значение, близкое к 0 dBVrms (рис.27). Также надо вывести ещё окно утилиты, измеряющей нелинейные искажения (путь Utilites - Total Harmonic Distortion (THD)), и меняя выходной уровень с генератора НЧ, посмотреть в какой момент начинают появляться сильные искажения.

Проверить, что калибровка прошла успешно можно, ослабив уровень входного сигнала на известное значение – например, у Г13-118 есть дискретный аттенюатор и при ослаблении им сигнала на 50 dB, видим, что анализатор тоже показал значение -50 dBVrms (рис 28).

Теперь надо бы посмотреть, при каком уровне входного сигнала карта показывает минимальные искажения (рис.29) и проводить контроль и измерение аппаратуры на уровнях, близких этому значению. Например, для карты VIA TREMOR это значения от -16 до -30dB, для карты C-MEDIA на кодеке 8738 – от -16 до -40dB. При этих уровнях сигналов коэффициент искажений не превышает или находится около 0,01%.

Проверка соответствия уровней сигналов в режиме осциллографа на рисунке 30. Видно, что амплитуда синусоиды около 1,41 В, что соответствует показаниям в 1 В мультиметром ВР-11А.

Теперь проверяем работу с постоянными напряжениями - схема по рисунку 31. С двуполярного блока питания разнополярные напряжения подаются на переменный резистор, с движка которого выставляемое напряжение уходит во входной блок. Контроль производится всё тем же мультиметром ВР-11А. В принципе, вышеописанную калибровку и выставление поправочных коэффициентов можно проводить и при контроле постоянного напряжения в режиме осциллографа и использовать для этого и для настройки платы всего один прибор - тестер.

Пример изменений постоянного уровня показан на рисунке 32. Начальное состояние - один вольт отрицательный, затем подаются полвольта отрицательные, потом ноль, полвольта положительные, один вольт и полтора вольта. При потенциале более 1,5 В начинают работать входные ограничительные диоды. Так при подаче 1,8 В программа показывает уровень 1,6 В. Это, конечно, всего 12% погрешности, но дальше она ещё больше возрастает, а при измерениях до 1,5 В не превышает 2-3%.

Общий вид входного блока на рисунке 33.

Окончательную проверку работоспособности звуковой карты с открытым входом провёл, контролируя изменения сетевого напряжения 220 В. Была собрана простая схема (рис.34) и подключена к одному из входов. Другой вход никуда не подключался, а использовался как контроль дрейфа нулевого значения шкалы.

В итоге за 30 минут записи получились графики, показанные на рисунке 35. Верхний - изменения в сети, нижний – контроль дрейфа нулевого значения шкалы. Видно, что шкалы никуда не плавают, по крайней мере, на таких градациях визуально не заметно. Всплески на графиках – это помехи от включения/выключения освещения, паяльника и прочей электроники – провода до исследуемого выпрямителя были длинными и неэкранированными.

Некоторые соображения о конструкции, пока не воплотившиеся в жизнь.

На используемой родной платке CD-шника кроме стерео разъёма присутствуют ещё детали, относящиеся к его выходной звуковой части, т.е. микросхема операционных усилителей, сдвоенный резистор регулировки громкости (2х18 кОм) и другая мелочёвка. Думается, что этот резистор можно использовать. Например, поставить его во входной цепи одного из каналов, тем самым получив небольшую, но плавную регулировку чувствительности (рис.36). В такой схемотехнике получается максимальное дополнительное ослабление на 3 dB при отключенном делителе на 10, и на 6 dB при включенном делителе.

Если использовать переключатели S1…S4 сдвоенного типа (на каждый канал), то второй парой контактов можно коммутировать питание светодиодов, индицирующих состояния переключателей.

Возможно, следует на переднюю панель поставить и выходной звуковой разъём – всё-таки, при работе программой SpectraPLUS часто используются и выходные сигналы.

Хорошо бы сделать стабилизированное питание +/-9 В для ОУ. Это уменьшает влияние изменений +/-12 В и, соответственно, шумы входного блока на частотах ниже 10 Гц. Пробовал питать напряжениями с пятивольтовых стабилизаторов, но очень сильно повышаются шумы микросхем на средних частотах.

Скорее всего, при применении современных ОУ параметры входного блока можно улучшить.

В конце хочу напомнить, что корпус компьютера при подобных измерениях должен быть заземлённым. В противном случае при подключении входного блока к заземлённому устройству возможен выход из строя как ОУ блока, так и микросхем звуковой карты.

Во вложении – две схемы в формате программы Splan7, два варианта печатной платы для Sprint-Layout 5.0 (для ЛУТ – зеркалить!) и файл для перерасчёта сопротивления входного делителя для программы RFSim99.

Читайте также: