È possibile raccogliere rumore in un circuito audio attraverso il filo di terra / terra?

In un circuito audio, come l'elettronica di una chitarra (l'unica cosa con cui mi diletto mai!), Ho sempre pensato (probabilmente in modo semplicistico) che ogni punto lungo un percorso di terra continuo sia essenzialmente tutto alla stessa tensione (un "zero volt" tensione di riferimento).

Tuttavia, mi chiedevo: se estendi un filo di terra da un certo punto lungo quel percorso, è possibile che questo di per sé introduca rumore nel circuito modificando lo '0V' del riferimento di terra? (Forse mi chiedo "Qual è la differenza tra un lungo filo di terra e un'antenna" - ma non so abbastanza delle antenne per sapere se è quello che sto chiedendo :)

Sì, le connessioni a terra lunghe possono captare il rumore, il che significa che la terra in un punto ha una tensione diversa da quella in un altro posto. Per i segnali single-ended, questa tensione di offset a terra di solito appare come parte del segnale.

Esistono due strategie comuni per evitare questa situazione:

1. Usa segnali differenziali. Il segnale effettivo viene codificato come la differenza tra due segnali che sono pilotati in modo opposto l'uno dall'altro. L'offset del terreno appare quindi come un segnale in modalità comune, che può essere largamente ignorato dal ricevitore.

2. Presta attenzione a come le cose sono radicate. Assicurarsi che tutti i motivi siano collegati in un punto senza altri collegamenti ad altrove, come la terra della presa di corrente locale. Questa rete di terra viene quindi collegata alla terra reale in un solo posto. Evitare inoltre di avere un flusso di corrente deliberato attraverso qualsiasi connessione di terra. Dovrebbero esserci rendimenti separati per la corrente di alimentazione. Non utilizzare mai la terra come ritorno di potenza.

0 V è solo 0 V nel punto di riferimento - si degrada gradualmente man mano che ci si allontana da quella posizione fisica. Può trattarsi di una differenza di nano volt da vicino, ma può rapidamente trasformarsi in milli volt e, se i circuiti di ingresso sensibili hanno connessioni 0V che non si trovano nello stesso punto, la differenza di diversi milli volt può essere un segnale di rumore AC ed è spesso molto fastidiosa.

Questo è il motivo per cui i PCB utilizzano piani di massa, ma questi non sono assolutamente esenti da questo problema. Altri sistemi usano il cablaggio a stella per mantenere le connessioni 0 V nello stesso punto fisico, ma possono soffrire di captazione magnetica di CA.

A volte è difficile da rompere. Ecco una bella foto di come un segnale digitale può creare sia rimbalzo di terra che rimbalzo di potenza: -

Il fronte di salita veloce su un'uscita inevitabilmente caricherà la capacità parassita di una traccia PCB - questo è visto come un piccolo "rimbalzo" sulla barra di alimentazione e la relativa distorsione (effetto collaterale) sul segnale emesso. Quando il bordo cade, c'è un rimbalzo del terreno. Ora il segnale è leggermente corrotto in modo importante, per questa domanda, il piano di massa e il piano di potenza hanno impulsi di corrente iniettati in essi e questi possono influenzare altri circuiti nelle vicinanze.

Ascolta un altro esempio di dove gli spazi vuoti in un piano di massa possono causare "rimbalzo" perché la corrente di ritorno di un segnale deve "diffondersi" attorno allo spazio: -

Ecco un'altra idea di come un posizionamento errato di parti funzionali possa provocare il caos su circuiti analogici sensibili:

La cosa intelligente da fare qui è evitare le comuni connessioni a 0 V per cose che possono causare un rimbalzo di terra l'una all'altra - questa è una forma di puntamento a stella, cioè connessioni di alimentazione e terra separate da ogni singola funzione del circuito si collegano solo a una singola coppia "pulita" di nodi (di solito all'uscita di un regolatore di tensione o batteria).

Questo sembra essere un documento abbastanza utile che spiega i fenomeni

La risposta è SÌ se l'applicazione dipende dalla differenza di tensione tra le due estremità del filo per avvicinarsi a zero. In altre parole, se un sistema funzionante è sensibile ai livelli del segnale ad entrambe le estremità del filo contemporaneamente, allora ci possono essere motivi per essere consapevoli del fatto che può verificarsi la raccolta del rumore.

D'altra parte se si collegano due sistemi insieme usando un cavo come una coppia intrecciata (o un cavo coassiale per alta frequenza) e assicurarsi che la corrente che viaggia in un filo sia uguale e opposta alla corrente nell'altro filo e il il sistema target è sensibile solo alla segnalazione tra le estremità target dei due fili, quindi qualsiasi pickup di modo comune nella coppia di cavi passerà inosservato dall'attrezzatura target.