2016年4月17日 星期日

有關麥克風訊號線的接地

有關麥克風訊號線的接地

78年前剛開始摸索錄音入門時,從麥克風線來的干擾聲,造成我不少的困擾。我知道干擾與器材與線材之間的 signal ground、shielding、earth ground 的連接有關,但當時初入門錄音,對錄音器材/訊號線在業界的規範不熟,經過不少摸索,才完全杜絕從麥克風線來的干擾。

以下只是我經驗過的困擾與解決對策。器材有千萬種組成,我經驗有效的對策,對你的器材不一定有效。但是,當我作錄音工程的教學時,以下的大綱會是我引領新手入門的方法。
我在電子業有一些經驗,有一些同事給我的一些常識,但終究電子工程非我專精,所以,以下只有重點,沒有論理解說。詳細的解說,請參考文後所附的連結。

【一般/傳統的接法】

不論是當年或現今,從專業的 PA 音響批發商買來的平衡式麥克風線,或是網路上自製麥克風線的 DIY 教學,幾乎都是如下圖示

Pin-1 shield (麥克風線的編織網)
Pin-2 / Pin-3 +/- 訊號線
Shell (: 照片內有圓孔的金屬片),不接線

這種接法,在我的器材中,一旦在線附近有舞台燈的 dimmer,就會ㄘㄘ聲不斷。有時手機、FM電台的干擾也會有。尤其,我有許多年喜用 ribbon microphone,經常需要在 mic pre 上有 50+ dB gain,在其他使用高輸出的 condenser mic 的錄音同行,可能不是大問題的 EMI 干擾,在我的 signal chain,S/N 差到無法忍受。

少數網路上找得到的 DIY 教學,有加註如下 Pin-1 的資訊 :

上表內的 Pin-1,它註明是 Signal Ground其實這是不正確的資訊balanced line 根本不需要 Signal Ground


AES-48 的建議】

為了解決問題,當年,我第一個尋求解答的來源是Audio Engineering Society(AES),它剛在不久前的2005,公佈了一個規範建議 : AES-48

顯然,一般人認知的平衡訊號線的接法,無法對無線/電氣環境的干擾有足夠的對抗能力,是業界普遍現象,俗稱 Pin-1 Problem,困擾許多人。AES-48的公佈,給了器材生產商、使用者有一個接線的共同規範。

AES-48 的建議如下 :
** 基本的精神是 : 線材的隔離網應該是器材金屬外殼的延伸 ,而器材內部線路的 signal ground,與外殼 shielding 應該完全隔離,但是,眾器材商不見得每一家都把 signal ground / 外殼 shielding / safety ground 分離地清清楚楚,AES-48 不免在實務上就這個出發點,作 B / C 遷就現況的建議 **

A.  平衡線的隔離網與 XLR 接頭的外殼(shell)短路,Pin-1 不使用

B.  若前述A 無法杜絕全部干擾,始將 Pin-1、外殼、隔離網 三者都短路

C.  若單單在線材的音源端實施前項AB,無法杜絕所有干擾,那麼,線材兩端都實施AB

這個 C 案的接線,同下列圖示 :(請注意箭頭所指,Pin-1/隔離網/機殼 三者相連)

按這樣連接的實物如下 :




熟讀器材商 Rane 有名、有關 Pin-1 Problem 的文章與對策,我按 AES-48 的建議,在線材的不同接法 (wiring diagram) 都試了後,確定前述 C,在兩端都將隔離網同時連接到 Pin-1 與 接頭外殼的方法,可以讓我在各音樂廳、與 PA 廠商的器材的各式組合....連接,近78年來,未曾帶給我電波/電氣的干擾。

若我要帶領新手入門錄音,我會強烈建議所有的平衡線都這樣接。我這樣的想法,有麥克風老廠 Neumann 在 AES 發表的論文/測試報告作為後盾。請參考 :

我詢問我所代理的瑞典 Pearl 麥克風老廠,也是給我同樣的建議。


【若AES-48仍無法解決問題】

20年前,我曾經短暫地代理過美國某國防電子廠商的一項專利授權。它的授權內容,是與各式各樣的 connector 內的訊號 pin 腳,與 connector 外殼以電容相連的一個零件機構設計,以強化抗電波干擾、尤其是高頻(MHz)干擾有關。

從這代理的經驗,我知道,若前述 AES-48 的建議對策都無效,尚有把 pin-1 與外殼以電容短路相連這個對策可用。所幸,我目前經驗過的干擾尚未強烈到需要這種對策的程度。

這個終極、也可能是使干擾滴水不入的解決方案,事實上已有瑞士名廠 Neutrik 推出 EMC系列產品,其內部所加入的 capacitor/bead 線路,正是我當年代理的技術的內容。( Neutrik EMC : http://www.neutrik.com/en/xlr/emc-series/nc3mxx-emc )

Neutrik EMC方案,可能是最佳妥協對策的理由,是它兼顧在audio band(20K Hz以下) 與超高頻 ( M Hz 以上),兩個頻域都不會過度濾波而過度影響音質。

若你的訊號有干擾,試試將 Pin-1、外殼、隔離網 三者都短路吧 !

參考閱讀 :
http://www.rane.com/note165.html 這篇是很有名的文章。
http://www.hypex.nl/docs/appnotes/pin1_appnote.pdf 上面那篇 Rane 的文章,對非英語為母語者可能有點繞口。Hypex 這篇,比較簡明

若想更深入,請 google Pin-1 problem 加上下列
Neil Muncy

Bill Whitlok ( Jensen Transformer )