¿Es posible captar el ruido en un circuito de audio a través del cable de tierra?

Question

En un circuito de audio, como la electrónica de una guitarra (¡la única cosa en la que me meto!), siempre he pensado (probablemente de forma simplista) que todos los puntos a lo largo de una ruta de tierra continua están esencialmente a la misma tensión (una tensión de referencia de "cero voltios").

Sin embargo, me preguntaba: si extiendes un cable de tierra desde algún punto a lo largo de ese camino, ¿es posible que eso en sí mismo introduzca ruido en el circuito al cambiar el '0V' de la referencia de tierra? (Posiblemente me esté preguntando "¿Cuál es la diferencia entre un cable de tierra largo y una antena?" - pero no sé lo suficiente sobre antenas como para saber si es eso lo que estoy preguntando :)

Answer 1

Sí, las conexiones de tierra largas pueden captar ruido, lo que significa que la tierra en un lugar es un voltaje diferente de la tierra en otro lugar. En el caso de las señales de un solo extremo, esta tensión de desplazamiento de tierra suele aparecer como parte de la señal.

Hay dos estrategias comunes para evitar esta situación:

3. Utiliza señales diferenciales. La señal real se codifica como la diferencia entre dos señales que se conducen de forma opuesta. La desviación de tierra parece entonces una señal de modo común, que puede ser ignorada en gran medida por el receptor.

4. Presta atención a la forma en que las cosas están conectadas a tierra. Asegúrate de que todas las tomas de tierra están conectadas a un solo lugar sin otras conexiones a otros lugares, como la toma de corriente local. Esta red de tierra se conecta a la tierra real en un solo lugar. Evite también que la corriente deliberada fluya a través de cualquier conexión a tierra. Debe haber retornos separados para la corriente eléctrica. Nunca utilice la tierra como retorno de energía.

Answer 2

0V es sólo 0V en el punto de referencia - se degrada gradualmente a medida que se aleja de esa posición física. Puede ser una diferencia de nano voltios de cerca, pero puede convertirse rápidamente en mili voltios y, si los circuitos de entrada sensibles tienen conexiones de 0V que no están en el mismo punto, la diferencia de varios mili voltios puede ser una señal de ruido de CA y suele ser muy molesta.

Por ello, las placas de circuito impreso utilizan planos de tierra, pero éstos no están exentos de este problema. Otros sistemas utilizan un cableado en estrella para mantener las conexiones de 0V en el mismo punto físico, pero pueden sufrir la captación magnética de la CA.

A veces es un hueso duro de roer. Aquí hay una bonita imagen de cómo una señal digital puede crear tanto un rebote de tierra como un rebote de potencia: -

El flanco de subida rápido en una salida cargará inevitablemente la capacitancia parásita de una pista de PCB - esto se ve como un pequeño "rebote" en el carril de alimentación y la distorsión asociada (efecto secundario) en la señal de salida. Cuando el borde cae, se produce un rebote en el suelo. Ahora la señal se corrompe ligeramente por lo importante, para esta cuestión, el plano de tierra y el plano de potencia tienen pulsos de corriente inyectados en ellos y estos pueden afectar a otros circuitos cercanos.

Escucha otro ejemplo en el que los huecos en un plano de tierra pueden causar "rebotes" porque la corriente de retorno de una señal tiene que "repartirse" alrededor del hueco: -

He aquí otra idea de cómo la mala colocación de las piezas funcionales puede causar estragos en los circuitos analógicos sensibles: -

Lo inteligente aquí es evitar las conexiones comunes de 0V para las cosas que pueden causar el rebote de tierra entre sí - esta es una forma de estrella, es decir, separar las conexiones de alimentación y tierra de cada función de circuito individual sólo se conectan en un único par de nodos "limpios" (por lo general en la salida de un regulador de voltaje o batería).

Este parece ser un documento bastante útil que explica los fenómenos

Answer 3

La respuesta es SÍ si su aplicación depende de que la diferencia de tensión entre los dos extremos del cable sea cercana a cero. En otras palabras, si un sistema que funciona es sensible a los niveles de señal en ambos extremos del cable a la vez, entonces puede haber razones para ser consciente de que puede haber captación de ruido.

Por otro lado, si se conectan dos sistemas juntos utilizando un cable como un par trenzado (o un cable coaxial para alta frecuencia) y se asegura que la corriente que viaja en un cable es igual y opuesta a la corriente en el otro cable y el sistema de destino sólo es sensible a la señalización entre los extremos de destino de los dos cables, entonces cualquier captación de modo común en el par de cables pasará desapercibida para el equipo de destino.