Usynlige fiender og Hi-Fi demoner!

Av Stein Arne Nistad i Audio høsten 1997!

Forurenset strøm og innstråling av støy er et konstant problem for stereoanlegget og kan føre til dårlig lyd. I denne artikkelen vil fenomener som kan påvirke lyden negativt belyses, og konkrete forslag til tiltak som kan fjerne uvesenet gjennomgås. Selv om artikkelen er både lang og til tider komplisert, bør du ta deg tiden og forsøke å forstå. Enkle tiltak kan gi deg store lydforberedninger, uten at lommeboka nødvendigvis tømmes for godt. I utgangspunktet kommer du langt med sunn fornuft og et voltmeter som kan måle vekselstrøm.

Jeg var en av dem som hoderystende hørt om disse gale menneskene som snudde stikkontakter for å få bedre lyd i stua. Ikke nok med det. Noen drev det lenger og satte himmel og jord i bevegelse: De installerte egne elektriske kurser til husguden stereoanlegget og brukte isolasjonstrafoer, nettstøyfilter og magiske ferrittringer. Historier gikk om de virkelig helskrudde som fortsatte galskapen til det paranoide. Deres løsninger var batteridrift og sogar egne kraftverk i form av bensin- eller elektrisk drevne generatorer. Etter en tid som audiofil ble jeg nokså frustrert: Jeg registrerte lydforskjeller som varierte fra dag til dag, ja sogar fra time til time. Dessuten kunne jeg høre at lyden forandret seg når jeg snudde stikkontakten, og at været hadde betydning for lyden. Sant og si ble jeg av mine nærmeste beskyldt for å være gal. Til tider tvilte jeg selv på min egen hørsel, og kanskje var det jeg som var besatt av Hi-Fi demoner – ikke selve stereoen. Etter en periode med litt forvirret prøving og feiling bestemte jeg meg for å komme til bunns i saken og avsløre Hi-Fi demonenes tilholdssted en gang for alle. Det var betryggende å oppdage at jeg slett ikke var gal, og at fenomenene som påvirker lyden ikke er hverken magiske eller uforklarlige. Det dreier seg rett og slett om fysikk, intet mer og intet mindre.

Et sted å begynne

Steinaldermannen som knapt registrerte et lysglimt i det lynet slo ham ned, skjønte neppe hva strøm var, før det svartnet helt for stakkaren. Vi vet bedre og forstår og gjør oss nytte av fenomenet. Strøm til de tusen norske hjem, leveres over et trefaset nett, med såkalt flytende jord. En perfekt leveranse består av vekselstrøm som svinger i en fullkommen sinusformet kurve, med en absolutt konstant spenning på 230 volt mellom hver av de tre fasene. Dessuten skal det være identisk spenning mellom hver av fasene og jord. Om vi hadde «spillt» av en slik perfekt strøm som lyd ville vi hørt en konstant brummende lyd på 50 Hz, uten forstyrrelser av noe slag.

Flytende jord

Løsningen med såkalt flytende jord, er det bare Norge og andre velutviklede land som f.eks Albania som er så heldige (?) å ha. For å forklare hva begrepet innebærer, kan vi tenke oss en trekant, med hjørnene A, B og C (se fig. 1). I midten av trekanten ligger punktet J, som utgjør jordnivået. La oss nå si at hvert av hjørnene i trekanten utgjør en fase i strømnettet. En fase er egentlig det samme som lederne i en stikkontakt. I vanlig husholdning benyttes kun to faser av gangen, men det ligger nesten alltid tre faser inn i huset. I et system med flytende jord, tas spenningen på nettet vanligvis ut mellom to av fasene. F.eks. mellom A og B, A og C eller B og C. Avstanden A-B i trekanten representerer spenningen mellom fasene A og B dvs. 230 Volt. På samme måten utgjør avstanden A-J spenningen mellom fase A og jord og tilsvarende utgjør avstanden B-J spenningsnivået mellom fase B og jord. En får med andre ord tre spenningsnivå i et jordet opplegg, når en tar ut spenning mellom fase A og B, nemlig A-B, A-J og B-J.

Fig 1. El-nett med flytende jord

 

I et ideelt opplegg skal spenningen mellom fasen A og B mot jord alltid være identisk og konstant. Dette vil bare være tilfellet dersom punktet J ligger midt i trekanten. Dersom vi nå tenker oss en faseforskyvning i forhold til jord, vil punktet J flytte seg i trekanten (se fig 2). Vi ser da lett at avstanden mellom fase A og J er mindre enn fase B og J. Dette betyr at det «flytende» jordnivået har flyttet seg slik at spenningen mellom fase A og Jord kanskje er 110 volt, mens spenningen mellom fase B og jord er 150 volt. En betydelig skjevhet har med andre ord oppstått. Merk imidlertid at avstanden mellom fasene A og B er opprettholdt, slik at spenningene mellom fase A og B fortsatt er 230 volt.

Fig 2. El-nett med «skeiv» flytende jord

Fast Jord

Det øvrige Europa har såkalt fast jordnivå. For å illustrere dette, kan vi tenke oss en trekant som er noe større. Her utgjør spenningen mellom fase A og B hele 380 volt. Imidlertid tar en ikke ut denne spenningen i vanlige husholdninger. I stedet tas spenningen alltid ut mellom fasene og N(øytral) som tilsvarer jord. På denne måten etableres jordnivået som et fast referansepunkt i forhold til de tre fasene A, B og C. I motsetning til det norske opplegget hvor det i et vanlig jordet stikk ligger spenninger i tre plan, ligger det i dette opplegget kun i et plan, nemlig mellom fasen og jord/nøytral.

 

Fig 3. El-nett med fast jord

 

Jord er magi

Jordnivået er elektrisitetens kuldefelle. På samme måte som kald luft synker ned og samler seg i det laveste punktet, vil strøm forøke å gå til jord. Dette er nyttig i Hi-Fi sammenheng fordi det gir oss mulighet til å avlede spenninger og støy som er på avveier. Som noen av oss husker fra fysikktimene på skolen, vil enhver spenning forøke å legge seg utenpå en metallboks (et såkalt Faradys bur). Kabinettet på en CD-spiller, en forsterker osv. vil virke som et slikt bur og spenninger vil legge seg utenpå kabinettet. Disse spenningene kan forstyrre apparatets funksjon slik at lyden kan forringes. For å avlede disse spenningene er det svært gunstig at apparatene jordes, slik at spenningen kanselleres ut.

Spenning på apparatenes kabinett.

I ethvert apparat med transformator vil det induseres en spenning på chassiset som følge av magnetfeltet transformatoren genererer. Spenningsnivået som genereres vil være helt avhengig av hvilke vei stikket står i støpselet. Som vi husker fra beskrivelsen av hva flytende jord innebærer, kan spenningen mellom fase A og jord, og fase B og jord variere, avhengig av hvor jordpunktet ligger inne i trekanten. Siden en transformator alltid vil være viklet innenfra og utover, kan vi tenke oss at fase A kobles til innerst, og fase B ytterst på primærspolen i transformatoren. Uavhengig av om apparatet er jordet eller ei, vil kabinettet på apparatet utgjøre et jordpotensiale, som kan ligge mer eller mindre skjevt i forhold til fasene. Dersom fase B har et større potensiale mot jord enn fase A, vil spenningen som induseres på kabinettet på apparatet bli høyest når fase B er koblet til ytterst på primærspolen i transformatoren. Når vi så snur stikket vil fase A bli koblet til ytterst på spolen, og spenningen som induseres på kabinettet vil gå ned. Derfor vil dette spenningsnivået påvirkes direkte av hvilken vei stikket har. I et opplegg med fast jord, vil dette fenomenet bli ytterligere forsterket, siden spenningen mellom f.eks. fase A og jord (230 volt) er vesentlig høyere enn i et opplegg med flytende jord.

 

Kobling mellom apparatene.

La oss oppsummere litt. Vi har konstatert at det alltid vil bli liggende spenninger på kabinettet på et apparat. Disse spenningene kan avledes når apparatet jordes.

I et stereoanlegg oppstår det imidlertid problemer i det vi begynner å koble apparatene sammen med signalkabler. I ubalanserte apparater er det slik at jord og den ene signallederen ligger i samme leder, mens den andre lederen kun benyttes til signal. I et balansert opplegg benyttes to signalleder samt egen leder for jord. Konsekvensen er imidlertid den samme. Jordnivået på apparatene blir koblet sammen, noe som også betyr at kabinettene på apparatene er i kontakt med hverandre. Dette betyr at spenningsnivåene mellom apparatene blir kansellert ut gjennom signalkablene, noe som i praksis betyr at det begynner å gå ukontrollerte strømmer gjennom dem. Retning og nivå på slike strømmer i signalkablene kan det være svært vanskelig å finne ut av, ikke minst hvis apparatene som inngår i kjeden er jordet.

På fig 4. er et CD drivverk (1), en DA Konverter (2) og en forforsterker (3) samt et sluttrinn (4) koblet sammen. Apparatene er jordet i et felles punkt J. Som en ser oppstår det ved en slik sammenkobling en mengde såkalte jordlooper, dvs. et apparat er koblet til jord både direkte (via nettjord) og indirekte via andre apparater (Loop 1-2-J-1, Loop 2-3-j-1-2 osv.) . I slike jordingslooper kan en risikere at det begynner å løpe betydelige strømmer. Dette kan være fullstendig ødeleggende for lyden, og om strømmene blir store nok, kan faktisk brann oppstå.

Fig 4. Jordlooper i et Hi-Fi system

Ernstsens nivåprosedyre

Dynamic Precisions far, Leif Ernstsen har utviklet en oppkoplingsprosedyre, som kan redusere problemene med ukontrollerte strømmer i signalkablene. Hans ide er at dersom en ikke bekjemper problemet med jordingslooper fullstendig, så kan en i alle fall ganske enkelt redusere de ukontrollerte strømmene som går i signalkablene til et minimum. Hans prosedyre er som følger:

1) Kople alle komponentene i anlegget fra hverandre.

2) Kople effektforsterker/integrert forsterker til strømnettet, uten at apparatet er tilkoblet nettjord.

3) Mål vekselspenningen mellom kabinettet på forsterkeren og nettjord. Snu stikkontakten på forsterkeren, til du oppnår minst spenning mellom kabinettet og jord.

4) Kople forsterkeren til jord.

5) Mål spenningsnivået mellom kabinettet på forforsterker og effektforsterkeren. Snu stikkontakten på forforsterkeren til den posisjon som gir minst spenning mellom forforsterkeren og sluttrinnet.

6) Kople signalkablene mellom sluttrinn og forforsterker sammen.

7) Forsette så fra forforsterkeren og beveg deg utover i kjeden av komponeter. Mål spenningsnivået mellom forforsterkeren og komponentene på samme måte, og snu stikkontakten på komponentene i den posisjon som gir lavest spenningsnivå.

NB. signalkablene mellom de to komponentene som måles, må være frakoblet når spenningsnivået mellom dem måles. Når stikket er snudd i riktig retning, koples signalkablene til, og prosedyren gjennomføres for neste komponent i kjeden.

Resultatet av prosedyren er at spenningsnivået mellom apparatene i kjeden reduseres til et minimum, samtidig som strømmen i signalkablene vil flyte mot sluttrinnet. Sluttrinnet representerer det største potensialet mot jord i kjeden, siden det er utstyrt med den største transformatoren. Derved vil det indusere den høyeste kabinettspenningen i kjeden.

En endelig løsning

En måte å bryte jordingsloopene på, er selvsagt å kun jorde sluttrinnet. Problemet er imidlertid at ved å velge en slik løsning, så risikerer en at problemet med nettstøy (som vi kommer tilbake til) bli så stort at vinningen går opp i spinningen. En langt bedre måte å bryte slike jordlooper på er å benytte såkalte isolasjonstrafoer.

En type isolasjonstrafo er CTI transformatorer fra Advance. Denne trafoen transformerer spenningen på en slik måte at 230 Volt inn gir 230 Volt ut, noe som i utgangspunktet høres litt tåpelig ut. I tillegg isolerer den jordnivået på primærsiden (nettjord) fra jordnivået på sekundærsiden (apparat jord). Jordnivået på sekundærsiden legges i tillegg midt mellom fasene, slik at spenningen fase A -J blir identisk med spenningen fase B-J. Et apparat som er koblet til en slik CTI trafo vil derfor indusere samme spenning på kabinettet, uavhengig av hvilken vei stikket på apparatet er snudd. I fig 5, er det vist et anlegg som er koblet til nettet ved bruk av isolasjonstrafoer. Som en ser av tegningen, vil dette medføre at samtlige jordlooper er brutt. Spenninger mellom apparatene vil følge signalkablene og kanselleres ut mot jord i sluttrinnet. Kombinert med bruk av Erntsens prosedyre for minimering av strømmene, vil en slik bruk av isolasjonstrafoer kunne gi til dels dramatiske forbedringer av lyden i et anlegg.

Fig 5. Brutte jordlooper i et Hi-Fi system

Nettstøy

Nettstøy er en fellesbetegnelse på en lang rekke fenomener, som spenner fra spenningsvariasjoner til høyfrekvent innstrålet støy i kiloHz og megaHz området. Figur 6 illustrerer de forskjellige støytypene som kan forekomme på et nett.

Fig 6. El-nett med forstyrrelser

En ufarlig slapp en!

La oss begynne med spenningsvariasjoner. Det ideelle spenningsnivået i Norge skal ligge på 230 volt, med en akseptabel toleranse på +/- 10%. Imidlertid forekommer det til dels betydelige permanente variasjoner fra denne spenningen. Dette er et resultat av kvaliteten på ledningsnettet, belastning og hvor langt unna en er høyspent/lavspent transformatoren som omformer høyspent til 230 volt. I tillegg kan det forekomme spenningsfluktuasjoner over døgnet som følge av belastning. Slike spenningsvariasjoner introduserer vanligvis relativt små problemer i Hi-Fi sammenheng, med mindre avviket blir svært stort. Da er problemet med såkalte pulser og transienter langt verre.

En stygg kjapp en!

I Fig 7. vises et el-nett med pulser og transienter. Slike pulser kan faktisk gå opp i flere hundre og ofte mer enn 1000 volt. Pulsene «produseres» ofte lokalt når f.eks en motor starter, et lysrør tennes, termostater og releer slår inn osv. En skiller ofte mellom lavenergipulser som typisk har en amplitude mindre enn 1000 volt og med en varighet på 10nS – 10uS. Høyenergipulser har en amplitude på mer enn 1000 volt og en varighet på mer en 10uS. Dette tilsvarer en varighet på 1/1000 av en halvperiode (dvs. den tiden det tar fra spenningen går fra null til 230 volt og tilbake til null). Slike pulser kan opptre i alle plan, både mellom fase A og jord (asymmetrisk) , fase B og jord (asymmetrisk) og mellom fasene (symmetrisk) (se fig 1). Undersøkelser i USA har vist at 85.5% av alle nettforstyrrelser skrev seg fra pulser og transienter!

Det sier seg selv at slike pulser kan «ødelegge» lyden om de opptrer hyppig, noe som ikke minst er tilfelle i tett befolkede områder med mange «tekniske» støyproduserende installasjoner. Det er derfor en helt reell observasjon at lyden er bedre sent på kvelden og om natta når naboene har gått og lagt seg. Årsaken er rett og slett at både antall støypulser som blir produsert og nivået av HF-støy (se neste avsnitt) blir lavere. Strømmen blir med andre ord forurenset mindre!

For øvrig er det viktig å være klar over at høyenergipulser i verste fall kan ødelegge selve apparatet. Ikke minst gjelder dette DA-konvertere og drivverk som inneholder et betydelig antall integrerte kretser som er følsomme for overspenninger.

Fig 7. El-nett med pulser og transienter

En viktig observasjon i forhold til pulser, er at siden disse forekommer både symetrisk og asymmetrisk, må eventuelle støydempende midler ikke bare dempe støyen mellom fasene, men også mellom fasene og jord.

 

En stygg ultrakjapp en!

Høyfrekvent støy, er en samlebetegnelse som omfatter overlagret støy som spenner over et vidt frekvensområde. HF-støy kan oppstå på mange forskjellige måter. Synderne er ofte elektriske motorer med børster, radio og radarsendere, CD-drivverk, svitsjede kraftforsyninger, høyspentlinjer osv.

Fig 8. El-nett med HF-støy

Et hovedproblem med HF-støy er at selv om det ligger utenfor det hørbare området, så vil slik støy kunne trenge inn i apparatene i Hi-Fi kjeden og forurense deres arbeidsbetingelser dramatisk. Et sluttrinn med stor båndbredde (dvs. liten avskjæring på inngangen) vil nærmest kunne gå i metning som følge av forsterkning av HF-signaler utenfor det hørbare området.

HF-støy spenner som nevnt over et stort frekvensområde. Et problem er at alle kabler fungerer som en antenne i forhold til radiosignaler. El-nettet kan derfor betraktes som en gigantisk antenne som vil lede radiosignalene rett inn Hi-Fi anlegget ditt, med de støyproblemene dette vil kunne avstedkomme. Instråling av HF-støy vil for øvrig også være avhengig av været. Ved bestemte værtyper opplever jeg til stadighet at anlegget spiller hardt og skarpt, sansynligvis som følge av en økning av innstrålt HF-støy. At stereoen kan virke værsyk er derfor en høyst reell observasjon!

En annen type loop.

Et stort problem med HF-støy er at den like gjerne følger isolasjonene i en kabel, som selve lederene eller jordingen. Dette fører til at det på samme måte som det oppstår jordlooper kan oppstå HF-looper. Disse følger jordingen eller selve lederne. På samme måte som det var viktig å bryte jordlooper er det minst like viktig å bryte HF-looper. I det minste er det viktig å redusere lengden på dem.

Save me!

Heldigvis finnes det von i hangande snøre. Det finnes en lang rekke produkter på markedet som kan avhjelpe problemene med nettstøy. Enkelte av disse har god effekt, mens andre kan introdusere flere problemer enn de løser. I det følgende skal vi se på enkelte støydempende remedier, som i større eller mindre grad kan bekjempe demonene!

Nettfilterkabler

Nettfilterkabler er nettkabler som er viklet på en spesiell måte som i følge produsentene skal føre til reduksjon av HF-støy og pulser. Nettfilterkabelen erstatter enten apparatets nettkabel, eller den koples i serie med denne. Slike kabler leveres av blant annet Electrocompaniet, AudioQuest, ART m.fl. Jeg har testet Electrocompaniets kabler og har i og for seg ganske god erfaring med disse. Litt roligere lydbilde og litt bedre bass er effekten jeg har opplevd ved bruk av kablene. Imidlertid er effekten begrenset, og nettfilterkabler er intet fullgodt hjelpemiddel for demping av nettstøy.

Ferritter

Ferritter er små ringer av ferritt som festes på nett- og signalkabler. Ringene festes nær apparatet og optimal skjerming oppnås når ferritter festes på alle kabler som går inn og ut av apparatet. Ferritter kan brukes på de fleste typer kabler, med unntak av høyttalerkabler. Best resultat i signalveien oppnås ved bruk av ferritter på balanserte kabler, hvor de ikke burde introdusere problemer av noe slag. På ubalanserte kabler og spesielt coaxkabler kan problemer oppstå, siden skjermen på kabelen blir liggende nærmere ferrittringen enn lederen inne i kabelen. Derfor bør en bruke ørene, og sjekke at ferritter på slike kabler ikke lager mere støy enn de fjerner.

Ferritter demper HF-støy i området 0.5 MHz – 1 GHz. Faktisk er ferritter både den billigste og mest effektive måten å fjerne de øverste frekvensene HF-støy. Min erfaring med ferritter har også vært udelt positiv, selv om HF-støy tydeligvis ikke er et stort problem i mitt område. Ekstremistene benytter ikke ferritter bare på stereoanlegget. En kjøleskapmotor osv. vil som tidligere nevnt generere HF-støy. Ferritter på nettledningen inn i slike apparater vil kunne forhindre støyen fra å forplante seg til husguden.

Nettstøyfiltre

Nettstøyfiltre er elektroniske konstruksjoner som demper symmetrisk/asymmetrisk (mot jord) HF-støy og pulser. Et nettstøyfilter demper typisk HF-støy i området 50kHz – 50 MHz, og effekten er ofte god, spesielt hvis filteret er jordet. Filtrene finnes i mange varianter og i forskjellige prisleier. Støydemping innen data er nesten en egen industri, og det finnes en del produkter på markedet med dette som utgangspunkt. Jeg har testet Datapluggen og nettfiltre fra Dynamic Precision. Begge filtre hadde effekt og igjen er det snakk om mer bass, mer klang og et mye roligere/behageligere lydbilde. Filtrene fra DP ga utvilsomt best effekt, mens Datapluggen på sin side har meget god demping av høyenergi pulser. den er derfor også en forsikring mot at utstyret blir ødelagt.

Skilletrafoer og Isolasjonstrafoer

Nå er vi over på de virkelig effektive «støydreperne». Det er imidlertid viktig å skille klart mellom «skilletrafoer» og «isolasjonstrafoer» En skilletrafo er en «en-til-en» trafo med relativt dårlige dempningsegenskaper. En isolasjonstrafo er også en «en-til-en» trafo, men er, til forskjell fra skilletrafoene, bygget nettopp i den hensikt å dempe støy. Ved bruk av isolasjonstrafoer skapes et galvanisk skille mellom nettet på primærsiden, og lasten (f.eks. en CD spiller) på sekundærsiden. Isolasjonstrafoer har meget god demping av både asymmetriske og symmetriske pulser samt HF-støy. I tillegg fjerner den jordfeil (dvs. det ligger spenning i jordplanet). Enkelte nye typer isolasjonstrafoer f.eks. CIT fra Advance har galvanisk skille mot jord, slik at det dannes et nytt referansepunkt for jord på sekundærsiden av trafoen (der lasten henger). Eldre modeller har ikke et galvanisk skille mot jord, men er i stedet utstyrt med elektronikk som demper støy i jordplanet og som retter jordfeil. Det er viktig å merke seg at isolasjonstrafoer, gjerne i kombinasjon med ferritter og nettstøyfilter, er den eneste måten å effektivt bryte jord- og HF-looper.

Mine erfaringen med isolasjonstrafoer er udelt positive. Ved sammenligningstest av fire Cd-spillere var det for å si det mildt mye snål lyd å oppleve. Vi koblet så til en isolasjonstrafo, og plutselig falt liksom bitene på plass. Produkter som låt lydmessig skranglete, urytmisk og skarpt fremsto plutselig i helt ny drakt. Spesielt på CD-spillere og drivverk er bruk av isolasjonstrafo nesten et must, og de lydmessige forbedringene kan være dramatiske. Årsaken er å finne i at for det første er CD spilleren følsom for nettstøy. I tillegg genererer CD spilleren også nettstøy som forplanter seg inn i andre apparater. Ved å skape et galvanisk skille hindres nettstøy fra å trenge inn i spilleren samtidig som støyen spilleren selv produserer hindres fra å forplante seg til andre apparater gjennom nettledningene.

Generelt sett kan en si at på alle signalkilder er det en fordel å benytte isolasjonstrafo, gjerne en pr. komponent. På signalkilder er det en fordel å benytte så små trafoer som mulig. En 250 VA trafo (eller mindre) er vanligvis nok til å forsyne CD spillere og forforsterkere.

Jeg har testet Advance CIT transformatorer med galvanisk skille mot jord og en eldre modell fra Computer Products med godt resultat. En generell regel er imidlertid at ulike fabrikater av trafoer har ulike egenskaper og er derfor mer eller mindre egnet. Et godt råd er rett og slett å bruke ørene ved uttesting av forskjellige typer trafoer.

Spenningsregulatorer

En spenningsregulator er en slags isolasjonstrafo, som i tillegg har spenningsregulator på sekundærsiden. Hurtige spenningsfluktuasjoner vil derfor bli kansellert ut av en spenningsregulator. I følge Metric som leverer Advance produkter har en spenningsregulator dårligere demping av støy enn en ren isolasjonstrafo. I tillegg vil en spenningsregulator også kunne generere en form for støy, ved at sinuskurven blir litt flattrykt på toppen i forhold til sinuskurven på nettet.

Jeg har testet en 250VA spenningsregulator fra Advance. Den fungerte utrolig bra mot MicroMega CD3.1 drivverk. Mot DP-DAC8.0 ble resultatet ble heller dårlig. Jeg konkluderte med at DP-DAC8.0 faktisk fungerte bedre uten spenningsregulator enn med. Imidlertid brakte en CIT – isolasjonstrafo DP-DAC 8.0 enda et hakk høyere på kvalitetsskalen.

Sluttrinn og isolasjonstrafoer

Spenningsregulatorer og isolasjonstrafoer i kombinasjon med integrerte forsterkere eller rene sluttrinn er en komplisert affære. Problemet er at en forsterker trekker kraftige strømmer, som må leveres momentant. Enhver trafo vil representere en treghet, og en kan risikere at forsterkeren ikke får den strømmen den trenger raskt nok. Resultatet er reduksjon av forsterkerens dynamiske evner og en mindre presis gjengivelse, spesielt av transienter. På den annen side er det klart at nettstøy vil påvirke sluttrinnets ytelse negativt, og en må hele tiden avveie hvilke kompromisser en er villig til å inngå. Et godt nettstøyfilter vil i mange tilfeller være en fullgod løsning. Dersom dette ikke hjelper i tilstrekkelig grad, er det verdt et forsøk å seriekople flere nettfiltre før en forsøker med isolasjonstrafo. Det er viktig at trafoen er kraftig nok til å «fore» forsterkeren med nok strøm. En tommelfingerregel er at trafoen bør kunne lever minst dobbelt så mye strøm som forsterkeren maksimalt trekker. Dette er nødvendig for at transformatoren skal ha kapasitet til å levere strømmen raskt nok. Problemet som da oppstår er at trafoene blir både store, tunge og ikke minst støyende. Typisk vil en egnet trafo for DPA6.3 måtte levere ca 2.500 VA. En slik trafo veier fort 30 – 40 kg, samtidig som den er betydelig i størrelse.

Jeg har testet spenningsregulatorer og isolasjonstrafoer mot forskjellige forsterkere, og jeghar egentlig ikke trukket en entydig konklusjon. Min gamle Sansui 907 var helt avhengig av en isolasjonstrafo for å fungere godt. Uten trafoen ble lyden både skarp, kantete og uoppløst. Hos min audiofile nabo Haavard spiller Adyton Cordis 1.6 ganske blodfattig og dødt uten trafo, men en 2.0 KVA isolasjonstrafo fra Computer Products bringer Cordisen menge hakk fremover. Min DPA 6.3 har jeg testet både mot nevnte 2.0KVA og mot en 2.5KVA CIT fra Advance. Med trafo ble utvilsomt mellomtonen mer behagelig, diskanten mer oppløst og bassen gikk litt dypere. Imidlertid forsvant noe av attakket og hurtigheten i transientene. I tillegg introduserte trafoen en during i heimen, som hverken min frue eller mine audiofile ører var særlig tilfreds med. Derfor introduserer en trafo på sluttrinnet kanskje flere problemer enn den løser?

Følgende oppsummering kan dermed gjøres:

Tabell 1. Produkter som demper nettstøy (egenskaper mot ulike typer støy)

1) Nettfilter har god virkning i de lavere frekvensområder mens ferritter har best virkning i de høyere frekvensområder

Bruk av forskjellige kurser

Siden vi først er inne på kraftkrevende sluttrinn, er det viktig å være klar over at også sluttrinnet genererer støy. Ett sluttrinn vil «suge» inn my strøm, et «sug» som vil variere i takt med kraftbehovet som er nødvendig for å gjengi musikken. Dette kan føre til at det oppstår lokale spenningsvariasjoner, eller «pulser» om en vil, på den kursen effekttrinnet henger. Dersom signalkilder som Cd-spiller og forforsterker henger på samme kurs, kan effektforsterkerens «lokale» forurensning føre til en drastisk lydforverring. En måte å unngå dette problemet på, er å henge effektforsterkeren på en annen kurs enn de øvrige komponentene. Hensikten med dette er å la strømtilførselen til de øvrige komponentene møte strømtilførselen til effektforsterkeren i sikringsskapet. Der kanselleres pulsene effektforsterkeren genererer ut av kraftoverskuddet i stigeledningen inn i sikringsskapet. I et jordet opplegg fører imidlertid en slik løsning til at det oppstår jordingslooper mellom komponenten som strekker seg helt inn i sikringsskapet. Dette skjer fordi jordingsledningen følger kursene, og siden komponentene i kjeden henger på forskjellige kurser, vil felles koblingspunkt for jord også havne i sikringsskapet. Tilsvarende vil det også oppstå HF-looper som følger lederne for hver kurs helt inn i sikringsskapet, hvor de møtes. Problemet med dette er at jord- og HF-støy fra kjøleskap, lysrør osv. forplanter seg til Hi-Fi anlegget gjennom disse «lange» jord- og HF-loopene. Tilsvarende vil disse lange loopene utgjøre en «stor antenne» som derved kan øke nivået av innstrålt HF-støy betydelig. Ved bruk av forskjellige kurser er det derfor helt essensielt at isolasjonstrafoer med galvanisk skille mot jord benyttes for å bryte jord- og HF-loopene.

Egen jord

Det er mange fordeler ved å opprette et eget jordnivå for Hi-Fi anlegget. Den viktigste er at ved bruk av egen jord vil jordplanet i anlegget være helt upåvirket av jordplanet fra andre elektriske komponenter. Fenomener som jordfeil og støy på jordlederen elimineres fullstendig. Egen jord er ganske greit å installere dersom en bor lagelig til. Et jordspydd på 1 – 2 m. slås ned i bakken og kobles ved egen ledning til aktuelle stikkontakter som skal benyttes. Vær imidlertid oppmerksom på at det finnes egne regler for hvilke rom som skal jordes og krav til overgangen mellom disse. Der er for eksempel ulovlig å kun jorde enkelte apparater i et rom. Om en ønsker å legge egen jord for Hi-Fi anlegget er det derfor en god ide å kontakte elektriker for å få gjort jobben forskriftsmessig.

Som tidligere nevnt er det meget gode grunner for å benytte isolasjonstrafoer med galvanisk skille mot jord, på signalkilder og forforsterker. Tilsvarende er det gode grunner for ikke å benytte isolasjonstrafo på effektforsterker. Problemet som oppstår når det ikke benyttes isolasjonstrafo på sluttrinnet, er at fordelen med det galvaniske skillet mot jord på de andre apparatene kan gå tapt. Dette skjer fordi det mellom apparatene vil oppstå en felles forbindelse mot jord gjennom signallederne. En måte å unngå dette problemet på er å opprette en egen jord kun for sluttrinnet. Denne er da ikke koblet sammen med jord som benyttes på primærsiden av isolasjonstrafoene. I fig 9. er en slik oppkobling illustrert. Oppkoblingen benyttes i mitt anlegg, og jeg har kun positive erfaringer med en slik løsning.

Fig 9. Hi-Fi system med ISO trafoer og egen jord på sluttrinn

 

Kombinasjonsbruk og minimalistiske løsninger

Når en forsøker å bekjempe Hi-Fi demoner er det ofte en god ide å benytte flere støydempende midler samtidig. Til tross for at isolasjonstrafoer, nettfilter og ferritter i noen grad demper støy i overlappende frekvensområder, så viser det seg at en oppnår bedre resultater ved å benytte alle disse støydempende produktene samtidig.

I fig 9. er det kun tegnet inn isolasjonstrafoer, men både nettfilter og ferritter hører med. Spesielt på sluttrinnet er det en god ide å benytte et nettfilter, som både demper støyen som går inn i forsterkeren samtidig som støyen forsterkeren sender ut dempes av nettfilteret. Fig 9. viser isolasjonstrafo pr. komponent. Minimalistiske løsninger hvor f.eks. CD-drivverk, DA-konverter og forforsterker henges på samme isolasjonstrafo, gir erfaringsmessig relativt god effekt.

Induksjon

Et annet støyproblem er induksjon. Enhver kabel som fører strøm vil omgi seg med et magnetfelt. Dette magnetfeltet vil kunne indusere strøm i kabler som ligger nært, dersom magnetfeltet er tilstrekkelig stort og/eller kablene ligger tilstrekkelig nært. En høyttalerkabel eller nettkabel vil kunne indusere spenninger i en signalkabel. Slike spenninger kan være direkte ødeleggende for lyden. Faktisk vil en nettkabel som er «renset» for nettstøy kunne bli forurenset av en «urenset» kabel ved induksjon. Derfor er det viktig å skille «rensede» nettkabler, «urensede» nettkabler, høyttalerkabler, digitalkabler og signalkabler fra hverandre. Dersom kabler må krysse hverandre bør de krysses vinkelrett.

De som er gale

De som danser blir sett på som gale av de som ikke hører musikken. Når det gjelder  bekjempelsen av usynlige fiender og Hi-Fi demoner, kan en føle seg litt gal. Imidlertid håper jeg at noen av fenomenene gjennom denne artikkelen har blitt lettere å forstå, og at du ser hvilke tiltak som kan hjelpe deg for å oppnå et godt resultat med ditt anlegg. Vær tålmodig og begynn i det små. Start med å rydde opp i kabelhaugen. Gjennomfør Ernstsens nivåprosedyre, og jeg er sikker på at resultatet er hørbart, uten at det har kostet deg en krone. Neste steg er om mulig å opprette egen separat jord for Hi-Fianlegget. Sjekk så om ferritter har noen effekt hos deg. Om lommeboka tillater det kan nettstøyfilter sjekkes ut. Er du av den ambisiøse typen kan du forsette med isolasjonstrafoer, men du advares herved: Da går det lett en del kroner. For øvrig går det an å gå enda lenger. Aggregater, batteridrift og UPSer er muligheter vi ikke har sett på i denne artikkelen. Vi jobber med saken og forhåpentligvis vil vi by på noen erfaringer ved bruk av slike virkemidler om et nummer eller to.

PS: En stor takk til Leif Ernstsen, Dynamic Precision og Kleven hos Metric AS for uvurderlig faglig bistand og entusiastiske tilrop under arbeidet med denne artikkelen!

Les min kritikerroste roman «Seks dager i april»!

Kjøp «Seks dager i april» i innbundet utgave eller som e-bok.
Les mer om boken
Anmeldelser og oppslag i media
Les tekstutdrag fra boken

boklanserning_web

Dette innlegget ble publisert i Fidelity, Musikk, Teknologi. Bokmerk permalenken.

En kommentar til Usynlige fiender og Hi-Fi demoner!

  1. Helge sier:

    Denne posten fortjener en ekte kommentar. Tusen takk for lærerike innspill. Er ingen audiofil, men liker gamle komponenter og klarer ikke kvitte meg med brummingen i i phonotrinnet på min gamle doxa 06 forforsterker. Det er også en viss generell during, men etter å ha koblet på dempeplugger mellom effektforsterker og EQ (jeg bruker Bose 901-høyttalere), er den redusert til et minimum. Duringen i phono fremstår som et jordingsprohlem, og ingenting har fungert for å fjerne det hittil. Her fikk jeg litt å jobbe med, tusen takk.

Legg inn en kommentar