Zasilacz 12V i wzmacniacz stereo – piszczenie w głośnikach, zakłócenia masy, filtracja SMPS

Pytanie

Podłączyłem zasilacz 12v do wzmacniacza stereo i przed wzmacniacza, słychać muzykę ale również piszczenie w głośnikach, gdy podepne przewód masy do potencjometru masy wzmacniacza ,piski są mniejsze ale i tak nie można słuchać cicho muzyki, proszę o pomoc, dzięki...

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Przyczyną pisków jest niemal na pewno zakłócone zasilanie (impulsowy zasilacz 12 V) i/lub źle poprowadzona masa.
• Rozwiązaniem jest:
  1. test z czystym źródłem (akumulator lub zasilacz liniowy),
  2. wprowadzenie „gwiazdy” masy,
  3. dołożenie filtracji LC/FERRYT na linii 12 V,
  4. ekranowane przewody sygnałowe, unikanie pętli masy.

Szczegółowa analiza problemu

1. Charakter piszczenia
   – stała, wysoka częstotliwość → typowe dla przetwornicy SMPS (20-120 kHz lub jej harmoniczne).
2. Źródło zakłóceń
   – zasilacz impulsowy: duże tętnienia HF, słaba filtracja, przewodzone EMI.
   – pętla masy: różnica potencjałów między GND zasilacza a GND przedwzmacniacza; dowodem jest częściowa poprawa po dociągnięciu przewodu do potencjometru.
3. Diagnostyka krok po kroku
   a) Zasilanie z akumulatora 12 V → brak pisków = winny SMPS.
   b) Wyjęcie przedwzmacniacza (sam końcowy stopień) → pozwala ustalić, który blok zbiera zakłócenia.
   c) Pomiar oscyloskopem na szynie 12 V (AC-coupled) – tętnienia < 50 mV pp powinny być niesłyszalne.
4. Poprawa zasilania
   – Filtr π lub LC: L = 10-100 µH/≥I_load, C_in = 1000-4700 µF || 100 nF, C_out = 470-2200 µF || 100 nF.
   – Rdzeń ferrytowy z kilkoma zwojami przewodu tuż przy wejściu.
   – Jeśli budżet i miejsce pozwalają: zamiana na zasilacz liniowy (transformator + mostek + duże elektrolity).
5. Prowadzenie masy
   – Wszystkie masy (zasilanie, sygnał, ekran) schodzą się w JEDNYM punkcie – punkt gwiazdowy przy głównym kondensatorze filtrującym.
   – Masa potencjometru lutowana grubym drutem do tego punktu, a nie do chassis „po drodze”.
   – Unikać łączenia ekranów kabli z obu stron (tylko od strony wejścia).
6. Ekranowanie i okablowanie
   – Skrócić i odsunąć przewody sygnałowe od linii 12 V.
   – Użyć przewodów mikrofonowych lub RCA z oplotem 95 %.
7. Dodatkowe elementy ochronne
   – Na wejściach sygnału – filtr RC 1 kΩ + 1 nF do masy usuwa szpilki HF.
   – Przy scalonych końcówkach (TDA, LM, PAM) – kondensator 100 nF możliwie blisko pinów zasilania.
8. Gdyby zakłócenia pozostały
   – Separator masy (izolator audio 1:1) w torze RCA.
   – Wzmacniacz z różnicowym wejściem (balans) – eliminuje prąd pętli w ekranie.

Aktualne informacje i trendy

• Nowe audio-grade SMPS (Mean-Well EPS-, Connex, Hypex SMPS*) mają ≤20 mVpp szumu dzięki aktywnym filtratorom i synchronizacji.
• Coraz częściej stosuje się lokalne LDO-audio (TPS7A4700) tuż przy przedwzmacniaczach.
• Standard EMC EN 55032 wymaga obecnie < 50 dBµV od 150 kHz, dlatego nowsze zasilacze potrafią być „cichsze” niż stare transformatory – pod warunkiem prawidłowego prowadzenia masy.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• PSRR (Power-Supply Rejection Ratio) typowego wzmacniacza operacyjnego w przedwzmacniaczu spada powyżej 20 kHz – dlatego HF ze SMPS trafia wprost na wyjście.
• „Gwiazda” masy minimalizuje impedancję wspólną \( Z_{shared}=R+ j\omega L \) – przy 50 kHz indukcyjność 100 nH daje ≈31 mΩ i już 0,3 A zakłócenia daje 9,3 mV różnicy, co przy wzmocnieniu 40 dB staje się słyszalne.

Aspekty etyczne i prawne

• Praca przy zasilaczach sieciowych wymaga zgodności z PN-EN 62368-1 (bezpieczeństwo) i PN-EN 55035 (odporność).
• Nadmierny poziom HF może przekraczać normy kompatybilności EMC, zakłócając inne urządzenia radiowe – obowiązek użytkownika ograniczyć promieniowanie.
• Długotrwałe słuchanie z piskami > 10 kHz przy dużym poziomie może uszkadzać słuch (normy WHO < 85 dBA/8 h).

Praktyczne wskazówki

1. Akumulator 12 V (żelowy) → szybki test źródła hałasu.
2. Jeśli wymiana SMPS niemożliwa – dokręć do obudowy filtr samochodowy 12 V EMI (typ DC-DC noise filter).
3. Lutuj kondensatory bezpośrednio do pinów zasilania IC – płytki stykowe powodują indukcyjność.
4. Rozmieść przewody: zasilanie skręcone, sygnał ekranowany, kąt 90° między nimi.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Wzmacniacze klasy D mogą same generować piski, jeśli filtr LC wyjściowy jest uszkodzony – sprawdź pasywne elementy przy końcówce mocy.
• Jeżeli przedwzmacniacz zasilany jest z tej samej linii 12 V bez lokalnego stabilizatora, jego własna przetwornica (np. step-up do ±15 V) może być winna – rozdzielenie zasilania lub ekran z miedzi może być konieczne.

Sugestie dalszych badań

• Pomiar FFT szumu na wyjściu wzmacniacza (USB-scope + REW) pokaże dokładną częstotliwość zakłócenia – łatwiej dobrać filtr.
• Studium PSRR dla użytych op-ampów i końcówki mocy → czy warto dodać LDO-audio ±12 V.
• Porównanie SMPS z modułem filtrującym typu μMetal + kondensator foliowy vs klasyczny transformator toroidalny.

Krótkie podsumowanie

Piski wynikają z przenikania zakłóceń HF z zasilacza impulsowego oraz pętli masy. Sprawdź z czystym akumulatorem, przeprojektuj prowadzenie mas (punkt gwiazdowy), dodaj filtr LC/ferryt na linii 12 V i stosuj ekranowane przewody. W razie potrzeby zamień SMPS na zasilacz liniowy audio-grade. Te proste kroki w > 90 % przypadków całkowicie eliminują słyszalne piski i umożliwiają odsłuch cichej muzyki bez zakłóceń.