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之前發在隔壁版的接地篇
內容大幅調整之後
直接發在 Audiophile 這邊

感謝之前參與討論的眾版友
讓這邊有調整內容的機會
希望拋磚引玉、給版友更多參考
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此篇沒有任何商業合作
只從興趣角度出發，敬請放心

來聊聊「接地篇」
https://i.imgur.com/uxcMiQr.jpeg
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前半段來聊一些接地心得

後半段來導讀兩篇Kojo文件：
-> 仮想アースについて (關於虛擬接地)
-> アースループの回避！！ (地迴路的迴避方案)
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一些基礎認知

1. 大地接地(Earth)、電氣接地(Ground)與虛擬接地

電壓是一種相對值
要有電位差，才會形成電壓
先設定起點 (0V)
才會有終點 (與其它點的電位差)

大地接地(Earth)
概念上來說是一個「絕對參考點」

物理連接至地面、真正的0V接地電位
(例如打地棒)
透過0V當參考點
可量測其它點的電位差


電氣接地 Ground (GND)
概念上來說是一個「相對參考點」

物理上並沒有實質連接到地面
只是當作電路使用的「參考電位」統稱 (GND)

例如「FGND參考點」
(FGND : Floating Ground)
(浮接參考點)

就是將器材內部某處當作參考點
(例如電路地端導線鎖在器材機殼上)


虛擬接地
透過地盒，來當作相對參考電位

換言之
當無法使用大地接地時
(無法連接到真實的0V參考點)

地盒會是一個折衷方案
(只好找個比機殼更好的相對參考點，來當做「折衷方案」)

地盒地線，同時也會直接影響調音


2. 器材本身的訊號地 / 電源地，可能是相連通的

如下圖，透過電表可量測
確認器材「AC地端」與「FGND參考點」
是否導通
https://i.imgur.com/AmIDV1p.jpg


3. 整個系統 (多台器材之間) 的訊號地 / 電源地
處在一個「共地迴路」

訊號的情況
訊號線材本身就有地線
(除非走光纖；但光纖會有光電轉換的課題)
訊號傳遞前後連通，形成「地迴路」

電源的情況
電源地線透過排插前後連通，也會形成「地迴路」

如前述
訊號地與電源地之間，有可能是連通的

構成一整個地迴路（如下圖）
https://i.imgur.com/uTNZ71X.jpg

換言之
「接地處理」與「電源處理」實質上息息相關、互相影響

如果要提升「接地」有感程度
建議兩邊一起進行調整


---------------------------------


即使前端有做「大地接地」
後端還是會形成「地迴路」
(不同的兩件事)


關鍵在於
針對「地迴路」要採取什麼對策？

舉例來說
1. 在訊源接地，先讓整個系統地迴路有「統一參考點」

不同接地選項：
大地接地 (最佳選項)
主動式接地機
地盒
...etc.


2. 針對訊號地，視情況配置地盒

兩種方案都可考量：

方案一
透過最前端大地接地
不需要額外配置地盒

方案二
在最前端有大地接地情況下
不同器材、不同區段
評估是否配置地盒

------------------------

如果情況許可
「大地接地」還是最推薦的方案

「大地接地」後面搭其它地盒
也是一種做法

有大地接地情況下
對後端地迴路處理、會有正向幫助
(例如一些地盒或小道具，效果會來得更明顯)

但這也包含調音成分在內
(地盒、地線或小道具都會影響調音)

因此
是否採取此作法
見仁見智、沒有對錯、耳朵收貨


3. 針對電源地，搭配電源處理方案

即使已經大地接地情況下
(最前端已經有真實0V參考點)

各器材之間仍會透過地迴路、互相影響
(例如用了品質不佳的變壓器、電處道具或引入其它干擾源)

同時也是
導致很多用戶連接地盒
卻有感程度很低的可能原因之一
(地盒本身的設計/品質以及地線，則是另外可能的原因)

因此透過提高電源品質
以及各種電源處理或隔離方案

降低共地迴路影響，會有正向幫助


---------------------------------

------> 到底需不需要玩地盒?
------> 什麼時候玩比較好?

文章後段會提到

各器材已有內部FGND參考點
(例如常見的鎖在機殼上)

換句話說
初期就算沒接獨立地盒
也不至於到難以入耳的程度
(已有一定程度電源處理的前提)

或甚至就算加了地盒
也可能聽不出差異、或甚至無感

有一說一
在系統搭建過程中

單顆地盒導入
對我來說，並不見得有感

反而到了系統後期
且搭配電源處理之後，效果才變得更明顯些

舉例來說
透過量測方式
如果確認機內「迴路GND」與「AC地線」之間是導通的
(代表處在同個地迴路)

這時候
即使特地買了地盒去連接器材RCA端子
但電源段沒有做處理的話

同個地迴路之內
訊號地 / 電源地 仍會互相影響，降低有感程度
導致即使接了地盒，卻似乎...還是有點無感?

換言之

接地、地盒不是玄學
但影響接地效果是否明顯的因素
會比想像中來得多很多

從有些人有感，有些人卻很無感
的結果來看
確實很容易被當作是玄學


--------------------------------

因此這邊建議：

前期
-> 可以先不玩地盒
-> 初期比起地盒，電源處理要來得重要的多
-> 居住環境許可的話，推薦「大地接地」才是王道

後期
-> 預算不多，針對重點位置使用地盒
-> 預算充足，可考慮主動式接地方案
-> 居住環境許可的話，推薦「大地接地」才是王道
-> 特別留意地盒與地線的調音影響
-> 想嘗試不同配置調音的話，也可不同位置個別使用地盒

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接下來
以不少人熟知的日本地盒廠商
Kojo Technology
所提供的兩份公開文件為主

只挑部分內容、簡要導讀，也歡迎大家一起來討論

仮想アースについて
關於虛擬接地
https://i.imgur.com/c5OvRwd.jpeg

文件下載連結
http://kojo-seiko.co.jp/img/news/240104.pdf

アースループの回避！！
地迴路的迴避方案
https://i.imgur.com/yjlGrwM.jpeg

文件下載連結
http://kojo-seiko.co.jp/pdf/240124.pdf
---------------------------------

第一份文件


仮想アースについて
關於虛擬接地
https://i.imgur.com/c5OvRwd.jpeg

前面提到接地主要目的：
-> 安全接地
採用安全接地，防止感電、漏電、觸電
-> 電氣接地
提供固定的零電位，以免電位飄移不定發生危險

接著提到音響設備(オーディオ装置)的接地

如大家所熟知
電路電流迴路是從正極流出
經由電路元件運作之後再流回負極

這個回流電流
也就是，下圖所提到的「リターン電流」(Return電流)
https://i.imgur.com/lklwIrS.jpeg
其參考點就稱之為「迴路GND」

這個「迴路GND」
不僅用來導流回流電流，同時也是電路系統的參考電位
https://i.imgur.com/HhHgs4Y.jpg
基於歐姆定律 V = IR
電壓＝電流x電阻

可得知
如果這個「迴路GND」很小，就會有較大的電阻產生
當大量回流電流流動時就會產生電壓

換言之
我們會希望這個「GND電位基準點」儘可能維持固定不變
以避免影響電路運作的穩定性
-------------------------

基於上述原因

產品設計時
通常會使用器材內部某個金屬部件
來當作是一個穩定的「電位基準點」
例如將機內地線，鎖在器材的機殼
https://i.imgur.com/NAomWzs.jpg

也就是所謂的
「FGND (Floating Ground)」
https://i.imgur.com/32K8MDU.jpeg

顧名思義，這個「FGND」
就是沒有與外界連接的接地方式 (浮接方式)
-------------------------

早期器材設計時
由於這個內部浮接方式「FGND」
以及接地觀念的不盛行
(也可以說是為了避免外界雜訊導入)

而省略了對外地線連接

因此可看到一些舊款產品
甚至只有水火線直出，而沒有地線
https://i.imgur.com/Hu6JC0G.jpg
或是電源線只做兩極
https://i.imgur.com/S4mqcos.jpg
https://i.imgur.com/jL2BVbR.jpeg

兩極電源線的情況
是由中性線(N極)來當作0V電位
也就是正常電流的回流路徑

但由於缺少地線
如果漏電發生時，就沒有漏電流回流的路徑

換句話說
如果漏電時剛好有人誤觸
沒有地線，漏電流與人體產生電位差
漏電流就會經由誤觸者身體流向大地
也就是觸電的意思 (相當危險)

到後來接地觀念的重視以及安全性考量
如大家所見
大多數器材/線材都已改成
包含地線設計(三孔)的電源公母座
(某些日系器材線材，仍可看到2p電源線)
-------------------------

對外地線連接完備之後
接下來課題
就是接地迴路的處理方式

例如
透過連接到大地的「真實接地」
再透過接地迴路彼此導通
讓家中音響設備，都能夠有連通的接地效果

由於地球本身是體量遠大於前述「FGND」且更好的參考點
因此透過大地(打地棒)的「真實接地」
一般來說
會是最好的接地方案
https://i.imgur.com/TuzbDTE.jpeg

不過實際情況，未必盡如人意
例如
不同地區、地理條件與氣候條件
濕度與土質狀況差異
地電阻率、接地電極深度...etc.
多少會對「大地接地」帶來一點影響
https://i.imgur.com/wlri7Mq.jpeg
(此處原文有提到，即便會有不同條件影響、大地接地仍然還是最理想的接地方案)

又或者是
一些公寓大樓住戶
可能相對不容易去做完整的大地接地 (居住環境的限制)
(接窗框也要實測看看才能確定是否有連接到)

又或者是
某些使用情境無法大地接地
如下圖舉例飛機、汽車、行動裝置...
https://i.imgur.com/jTWmhvM.jpeg
https://i.imgur.com/48vdc1N.jpeg
---------------------------------

因應這些林林總總可能發生的限制條件
出現了「虛擬接地(仮想アース)」的做法
https://i.imgur.com/2o5jSxH.jpeg
換句話說
沒辦法進行大地接地的話
就透過地盒，來當作器材的GND「電位基準點」


接下來
Kojo提到他們認為地盒設計需留意的點
https://i.imgur.com/ED4irf6.jpeg

-> 容量儘可能大些
例如地盒內的填充物多寡、面積(多塊板子或材質面積)
儘可能增加效果；也是影響地盒效能最直接的條件

-> 良好導電性
除了地盒內部材質選用與技術之外
這邊認為「地線」也很關鍵
除了導電性之外，地線也會很大程度影響調音走向

-> 不易受到周遭環境影響或干擾
這邊認為「屏蔽/避震」也很關鍵
因為肩負「電路參考點」重任的地盒
如果易受干擾的話 (屏蔽太差、或是震動處理太差)
不只難以發揮實力，甚至還很容易變成扣分項

第一份文件
到此結束

---------------------------------
接著來聊地迴路的部分
第二份文件
https://i.imgur.com/yjlGrwM.jpeg
アースループの回避！！
地迴路的迴避方案
(アースループ = Earth Loop)

如前述
大多數器材使用的「FGND(Floating ground)」

是將器材內部某個金屬部件
來當作一個穩定的「電位基準點」
(例如將機內地線，鎖在器材的機殼)

除了FGND
還有其他類型的GND

例如「SGND (Signal Ground)」
也就是大家熟知的「訊號地」

訊號地又包含了類比/數位訊號：
類比地「AGND (Analog Ground)」
數位地「DGND (Digital Ground)」
-------------------------

接下來
要來確認目前手邊器材「地線迴路」的「連通狀況」

這個確認蠻重要的
先確認現況
後續再來評估，接地方案處理方向
-------------------------

可能會有幾種不同情況

例如
AC地線與器材內的全部GND導通
https://i.imgur.com/sbQOW9j.jpeg

或是
器材內的全部GND導通，但與AC地線不導通
https://i.imgur.com/xOYEeye.jpeg

或是
器材內部的AGND(類比地)與AC地線導通
但AGND(類比地)，與DGND(數位地)之間不導通
https://i.imgur.com/iUQSFMR.jpeg
-------------------------

要怎麼確認手邊器材現況呢?

可透過以下方案嘗試：

方案一
透過三用電表量測

確認器材AC母座的地線端與FGND是否有導通
https://i.imgur.com/AmIDV1p.jpeg
如果不會用電錶量測是否導通的
可參考網路教學文章
例如
https://crazymaker.com.tw/how-to-use-multimeter/

只是要確認器材內部線路是否有導通
因此，請在斷電情況下量測

這個FGND，通常會是一個螺絲鎖在機身某處
可透過機內圖去判斷
也有些是鎖在機底，例如：
https://i.imgur.com/JEKYrfA.jpeg
https://i.imgur.com/Z9ZMkQ7.jpg
-------------------------

方案二

如果從機內圖無法判斷 FGND 位置在哪
也有可能是鎖在機殼上蓋 (有些內部圖看不出來)

這時候可量測
確認器材AC母座地線端，與機殼後方或側邊的螺絲是否有導通
https://i.imgur.com/Vtj8S4n.jpeg
只是要確認器材內部線路是否有導通
因此，請在斷電情況下量測
---------------------------------

方案三
確認器材AGND與DGND是否有導通
https://i.imgur.com/Vtj8S4n.jpeg
可量測
器材後背板的類比輸出入端子「負極」
與數位輸出入端子的「負極」是否有導通

外圈負極，中央正極
針對兩者外圈(負極)去量測即可

只是要確認器材內部線路是否有導通
因此，請在斷電情況下量測
---------------------------------

接著是「地迴路」的形成
如下圖示
從AC入線處到內部FGND
地線是連通的狀況，就構成所謂的「地迴路」
https://i.imgur.com/WacS46x.jpeg

這時候要關注的是
家中音響器材之間，是否已經構成一個大型「地迴路」
https://i.imgur.com/uTNZ71X.jpeg
---------------------------------

為什麼要避免形成地迴路?

構成這個大型「地迴路」的風險之一
有可能會引入更多的EMI雜訊干擾
例如下圖示的天線效應

當迴路受到磁場變化時，會產生電流(接收雜訊)
當迴路通電時，會產生磁場(發送雜訊)
https://i.imgur.com/gPOpSXb.jpeg
受到磁場影響的地環迴路會產生電流
並且通過迴路內的電阻成分（阻抗：Z）將其轉換為電壓（噪音）
因而產生額外干擾
這也是常見哼聲問題的起因之一
https://i.imgur.com/FLulCKS.jpeg
或是參照以下說明
--------------------------------
https://en.wikipedia.org/wiki/Ground_loop_(electricity)
Ground loop (electricity)

---------------------------------


接下來聊聊
斷開地迴路的一些參考方案

例如

透過無地線(2P)的電源線（アース極なし）
來避免電源地線迴路串在一起
https://i.imgur.com/91qaExR.jpeg


或是

透過例如轉接座
或是宣稱有GND隔離效果的小道具
來避免不同器材的AC地線構成迴路
https://i.imgur.com/lAfwqbj.jpeg
這頁有提到
他們即將推出的小道具
「Kojo Crystal Gap」
(推測功能應該類似於
ifi GND Defender)

概念在於
避免地迴路產生額外雜訊
可帶來音質的提升與改善效益
https://i.imgur.com/L1bd9g0.jpeg

第二份文件
到此結束
---------------------------------

------> Kojo最後提到的2P3P轉接頭方案?


這邊雖然不是很推薦這方案

但我認為2P3P轉接頭、或是2P電源線
會有兩個額外用途

---------------------------------

用途一

可當做是
當系統遇到哼聲之類狀況的 Debug 方案之一
至少排除看看不同環節的因子
例如
當某一段，或某處透過轉接頭把地線切斷之後
干擾就變少，之類的做法
來找出問題點
---------------------------------

用途二

反向用途

也就是說，如果同個電力迴路之中
有「非關音響耳機」的其它電器產品
且租屋處不方便牽專線或大地接地

又怕會受影響的話
可以反向來使用

例如
將「非關音響耳機」的其它電器產品
集中到某個排插（或是某台退役不用的隔變）

有些舊款隔變
覺得聲音跟不上了，移過來這邊使用也很方便

然後透過2P3P轉接頭、或2P電源線
來連接這個排插(或隔變)

例如這邊
是用2P電源線，來連接其它電器的迴路
https://i.imgur.com/5gJQ5dV.jpg

或是手邊剛好有閒置不用的iFi GND Defender
(或類似產品，且閒置的)
也可以這樣使用

可直接切斷「非關音響耳機」其它電器產品迴路的地端

避免這些電器產品的額外雜訊
透過地迴路、回流影響到其它音響耳機器材

(降低來自其他電器產品地迴路干擾)
---------------------------------

------> Kojo提到的簡單量測手法?

這邊其實是蠻推薦
Kojo用來釐清手邊器材現況的做法

大方向也是正確的

在沒有大地接地
或是
沒有強大主動式接地盒的情況下

針對地迴路去處理
可能會有意想不到的效果

例如之前發文聊過
透過電池電供來切斷PC USB的地迴路，效果相當不錯
(也不會受到電源地的影響)

其它環節，大家也可嘗試看看
(但要注意用電安全)

前述量測都是在不過電條件下進行
(只是要確認，內部地迴路是否有導通而已)
---------------------------------

------> 以下閒聊


這篇砍了很多內容(避免篇幅過長)
避免過於生澀
也砍了一些電路圖之類的理論描述

但也因此，有很多東西是沒有提到的
(接地這題真的很大)

總結幾個重點：
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
-> 大地接地優先 (如果條件許可的話)
-> 儘可能提供統一的參考電位給整個系統接地
-> 地盒是無法大地接地時的折衷方案(不得已)、或後續延伸的搭配調音補強(非必須)

-> 「地迴路」同時受到「訊號地」與「電源地」的影響
-> 地迴路處理很重要，不是買個地盒就完事，而是要搭配電源地一起處理
(地盒的有感程度，除了地盒本身設計之外，電源地是否有做處理，也是關鍵)
(因此也有不少產品，是把虛擬接地與電源處理做在一起)

-> 電源處理、訊源、大件、大地接地的優先順位，會高於地盒
(避免系統組建初期
就買一堆地盒
結果反而事半功倍、或無感的情況)

-> PC訊源相對較髒，初期可評估切斷PC輸出地迴路的方案
(這個初期會相當有感)

-> 地盒與地線，都會影響系統調音走向
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

下次預計會提到一些地盒心得

不過地盒心得我更推薦
前陣子Louis大大分享的心得:
https://www.ptt.cc/bbs/Headphone/M.1706460095.A.791.html

那幾篇寫得很精采
推薦大家先去看看

也歡迎版友推文分享
不同的接地經驗

以上，感謝收看

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 42.71.165.138 (臺灣)
※ 作者: luke417 2024-03-11 17:19:50
※ 文章代碼(AID): #1bxiou4C (Audiophile)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Audiophile/M.1710148792.A.10C.html

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