Przydźwięk sieciowy z zasilacza
• Przydźwięk sieciowy (50 / 100 Hz) pojawia się, gdy składowa zmienna napięcia sieciowej lub prądy pętli masy przenikają do toru audio.
• Najczęstsze przyczyny: niewystarczająca filtracja w zasilaczu, zużyte kondensatory, pętle masy, sprzężenia elektromagnetyczne transformatora.
• Eliminacja: diagnostyka oscyloskopem/analizatorem widma, wymiana kondensatorów Low-ESR, poprawne uziemienie (gwiazda), filtry LC/LDO/DC-blocker, skrócenie i ekranowanie ścieżek oraz kabli.
Mechanizm powstawania
• Zasilacz liniowy: po wyprostowaniu 50 Hz otrzymujemy napięcie tętnień 100 Hz. Gdy kondensatory wygładzające ulegną wyschnięciu / wzrostowi ESR, amplituda tętnień przekracza zdolność PSRR wzmacniacza ⇒ słyszalny brum.
• Sprzężenia EM: pole magnetyczne transformatora indukuje napięcia w pętlach mas lub w uzwojeniach głośników.
• Pętla masy: dwa różne punkty odniesienia mas w torze audio → prąd 50 Hz płynie po ekranie przewodu sygnałowego i odkłada napięcie brumu.
• SMPS: częstotliwość przełączania jest setki kHz, ale uszkodzenie prostownika PFC lub filtrów EMI może przepuścić 50/100 Hz.
Diagnostyka krok-po-kroku
a) Odsłuch: przydźwięk niezależny od potencjometru głośności wskazuje zasilacz/końcówkę mocy.
b) Test rozłączania: odłącz wejścia; jeśli brum znika → pętla masy.
c) Oscyloskop (AC-coupling, 2 mV/div): pomiar tętnień na kondensatorach oraz na szynie ± Vcc; amplituda > 10 mV pp w sprzęcie Hi-Fi najczęściej będzie słyszalna.
d) Analizator widma audio: pik 100 Hz (i 200, 300 Hz) przekracza tło > −80 dBV.
e) Lokalizacja EM: włącz transformator, obserwuj indukcję napięcia na otwartej sondzie pętlowej; obracaj transformator o 90° – zmiana amplitudy potwierdza sprzężenie.
Metody eliminacji
• Filtracja pasywna:
– Nowe kondensatory elektrolityczne o 20–50 % większej C, temp. 105 °C, Low-ESR < 0,05 Ω.
– Dodatkowe kondensatory foliowe 100 nF–1 µF równolegle (wysokie częstotliwości).
– Filtry LC (dławik 1–4 mH + 10 000 µF) redukują ripple > 20 dB.
• Stabilizacja lokalna: LDO o PSRR > 60 dB przy 100 Hz (np. LT3042, TPS7A47) bezpośrednio przy układzie audio.
• Topologia masy: gwiazdowa masa centralna przy kondensatorach wygładzających; separacja mas analog/ cyfrowa; szerokie pola GND na PCB.
• Pętle masy: wszystkie urządzenia do jednego przedłużacza, ewentualnie transformator audio 1:1 lub izolator ground-loop do kabli RCA/Jack.
• Ekranowanie i rozmieszczenie: odsunąć transformator ≥100 mm od wejść audio, ustawić osiowo względem czułych płytek, stosować kubki z mu-metalu lub puszki stalowe.
• DC-blocker/ kondycjoner sieci: usuwa składową stałą 1-2 V w sieci, która wprowadza niesymetrię rdzenia toroidalnego i „buczenie”.
• Aktywna redukcja (nowość): układy feed-forward (Purifi SilentSwitcher, iFi iPower X) oraz filtry notch 2. rzedu 100 Hz dla sceny liniowej.
Kryteria jakości po modyfikacji
Ripple ≤ 1 mV RMS (–60 dBV) lub ≤ 0,05 % Uwy.
PSRR toru audio > 80 dB @ 100 Hz.
SNR poprawiony o ≥ 10 dB.
• Zasilacze impulsowe oparte na tranzystorach GaN (eGaN, 650 V) z częstotliwościami 500 kHz-1 MHz osiągają ripple < 5 mV pp przy filtrach ferrytowych — coraz częściej zastępują ciężkie zasilacze liniowe w sprzęcie Hi-Fi.
• DC-blockery z aktywnym monitoringiem (np. Taga Harmony PC-8000 DC, iFi Audio DC-Suppressor) stały się standardem w listwach audio premium.
• Regulatory hybrydowe (przetwornica + LDO) – kombinacja u-modu typu µModule (LT 7xxx SilentSwitcher) – umożliwia 0,8 mV RMS szumu 10 Hz-100 kHz.
• Norma EN 62368-1 zastępuje EN 60065; wymaga potwierdzenia odstępów izolacyjnych i testów EMC — warto uwzględnić przy modernizacji zasilacza.
• Dlaczego 50 Hz czy 100 Hz?
– Mostek prostowniczy pełnookresowy podwaja częstotliwość → 100 Hz. Przy brumie 50 Hz najczęściej winne są pętle masy lub niesymetryczny mostek (uszkodzona dioda).
• Transformator toroidalny vs. EI: Toroidy mają niższy strumień rozproszenia, ale bardziej reagują na DC w sieci – stąd DC-blocker bywa obowiązkowy.
• Analogia: kondensator filtrujący to „zbiornik wodny”, który wyrównuje pulsujące ciśnienie; gdy zbiornik zarośnie kamieniem (wyschnięty elektrolit), pulsacje przenikają do rur audio.
• Zakaz usuwania przewodu ochronnego PE – narusza PN-IEC 60364, grozi porażeniem; wszystkie modyfikacje muszą zachować III klasę ochrony.
• Wymiana elementów pracujących przy 230 V wymaga odłączenia od sieci i rozładowania kondensatorów – procedura LOTO (Lock-Out Tag-Out).
• EMC: po zmianach filtrów/okablowania należy powtórzyć testy przewodzonych zakłóceń (CISPR 32 klasa B dla urządzeń RTV).
• Zwiększanie pojemności > dopuszczalny prąd udarowy transformatora powoduje głośne „stuknięcie” przy włączeniu – w razie potrzeby zastosuj soft-start lub NTC.
• Bardzo wysokie wartości L w filtrach mogą pogorszyć odpowiedź impulsową wzmacniacza (tzw. pumping).
• Nie wszystkie wzmacniacze audio tolerują DC-blocker w linii PE – w klasie I urządzenie powinno mieć ciągłe połączenie ochronne.
• Aktywne tłumienie ripple przy użyciu wzmacniaczy transkondukcyjnych (Linear Tech AN88).
• Zasilacze rezonansowe LLC z aktywnym PFC klasy Totem-Pole (GaN) – potencjał < 1 mV RMS przydźwięku.
• Wpływ topologii „four-layer ground-plane” na PSRR w układach audio-class-D – badania AES 2023.
• Superkondensatory jako bufor niskiego ESR w końcówkach mocy klasy AB.
Przydźwięk 50/100 Hz to głównie efekt niewystarczającego tłumienia tętnień lub pętli masy. Systematyczna diagnostyka (od odłączenia wejść, przez pomiary ripple, po lokalizację EM) pozwala wskazać winowajcę. Najczęściej wystarcza wymiana kondensatorów Low-ESR, reorganizacja masy i ewentualny DC-blocker. Nowoczesne rozwiązania (GaN-SMPS + LDO, aktywne feed-forward) umożliwiają osiągnięcie poziomu szumów poniżej progu słyszalności, pod warunkiem zachowania norm bezpieczeństwa i EMC.
