Sunday, August 14, 2022

AC電源裡的雜訊來源

 所有的器材都需要電源,除了少數用電池供電以及唱盤是交流馬達的情況之外,大多數都將交流電經過變壓整流後,轉成直流電,再給器材內部的零組件使用。原始交流電源理想上是單一頻率的正弦波,但實際上經過電線傳送,到達家中前就已經受到眾多的干擾,而滲入各種頻率的雜訊。這些進入交流電源裡的雜訊,可以說無所不在。從音響系統用電的觀點來看,又可分為1)以無線方式進入的,以及2)家裡面與鄰近公私單位的電器用品(含音響器材)所產生,以有線方式進入的。

有線的雜訊,來自各種的電器,包括音響器材。只要是用交流電來驅動的東西,都會有電源供應器會產生雜訊進入供電線路。這些雜訊,或許本身的基音(fundamentals)頻率不高,但連帶產生的泛音(harmonics)雜訊,會向上延伸到很高的頻段。電源供應器又可細分為傳統的線性電源,以及日益普遍的交換式電源。前者產生的雜訊,頻率範圍大約是10KHz 10MHz。後者則為67KHz200MHz,頻率較高而且較廣。除了電器的電源供應器之外,還有像是洗衣機,電梯馬達,冰箱/冷氣壓縮機等等,也都會因電磁作用(例如反電動勢)產生雜訊反饋到電源之中。上述的污染源之外,任何數位器材,例如電腦,手機,數位影音器材等,都有石英振盪器以極高的頻率在運作。它們會產生的污染,除了以有線的方式進入,還會以無線輻射的方式傳播,然後被天線效應感應到供電線路。這些雜訊的頻率範圍,約在8 MHz500 MHz

外來的無線雜訊是由各種方式產生且到處傳播的電波,因天線效應而進入供電迴路。像是收音機的AM/ FM訊號,無線對講機的訊號,手機的訊號等等,都有可能被各種的導線接收,轉為導線內的訊號,最後傳遞到家中。例如屋內的內電線路,長度在10米或更長的,就會成為接收中波AM訊號的天線。器材用幾米以內的較短電源線,會是FM訊號的天線。有些人,包括我自己以前在美國家裡,當電源沒有適當處理時,有時會從系統聽到廣播或無線電通話的聲音,就是這個道理。

無線雜訊會經由天線作用而進入到導線裡頭。而進入的程度多寡,與進入後傳遞難易程度及造成影響的大小,就與導線外的包覆,所用導體材質,繞線方式,粗細/長短等因素都有關係。例如不同波長的無線訊號,在接收時所需的天線長度長短不同。因此,某長度的導線,會與波長接近的訊號產生交互作用而變成接收天線。由於無線訊號的波長範圍極廣,因此不論多短多長的導線,總會有訊號會被它接收,所以很難避免。而在有線雜訊方面,不同的線材傳播訊號時,是否會使雜訊的傳播較容易衰減,也影響到最後進入器材的雜訊多寡。

不同的音響電源線會造成音質差別,幾乎每個音響玩家都有親身的體驗。這些差異的來源,大部分來自於線材是如何面對無線/有線雜訊,以及雜訊進入到器材之後的反應。舉例來說,線材AX頻率的雜訊有較佳的免疫力,而線材B對頻率Y的雜訊有較佳免疫。如果接到同一台器材上,這器材本身對Y頻率的雜訊有比較好的阻絕能力,那與線材A就是比較好的搭配,因為可以將較大頻域的雜訊給擋下來。如果是同樣線材接到另一台器材,其效果可能就會反過來。在這裡,甚至線材AB只是不同長度的同樣導線,都可能會產生這種現象。