I ground loop

Ronzii e disturbi sono tra i problemi più comuni che chi ha a che fare con apparecchiature audio prima o poi si trova a dover risolvere. Spesso si attribuisce la colpa all’alimentazione o alla cattiva qualità dei cavi, ma molte volte la causa risiede in nella cattiva gestione dei collegamenti di massa e messa a terra.

I ground loop, ovvero gli anelli di massa, si verificano quando due o più dispositivi condividono più di un collegamento di massa o di messa a terra, e sono probabilmente la causa più comune di ronzii in ambito audio.

Almeno due apparecchi del tuo impianto hanno una spina a tre poli?

Questo accade frequentemente quando almeno due elementi di una catena audio sono dotati di messa a terra, o comunque possiedono una massa comune come accade nelle autovetture. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, avere collegamenti multipli di massa o messa a terra è quasi sempre un problema!

Alcuni esempi pratici

Facciamo un semplice esempio per comprendere come possa formarsi un anello di massa. Supponiamo di collegare un notebook ad un amplificatore mediante un normalissimo cavo coassiale per uso audio, come illustrato nell’immagine.

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Connessione con cavo coassiale.

In questo caso, il notebook dispone di una spina a tre poli, che garantisce la messa a terra mediante il conduttore centrale. Questo fa sì che la massa dei circuiti audio contenuti nel notebook risulterà a potenziale di terra.

La messa a terra non è presente in tutti i dispositivi, perché questo dipende dalle loro caratteristiche funzionali. I dispositivi detti a doppio isolamento, come l’amplificatore illustrato nell’immagine, fanno uso di una spina a due conduttori, priva del conduttore di messa a terra.

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Spina senza conduttore per la messa a terra.

Poiché il notebook risulta messo a terra, anche la schermatura del cavo coassiale ad esso collegato risulterà allo stesso potenziale. Collegando questo cavo all’amplificatore, anche questo verrà portato a potenziale di terra.

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 L’amplificatore viene portato a potenziale di terra dal computer.

Il fatto che il collegamento sia avvenuto può essere facilmente dimostrato impiegando un multimetro in modalità “prova di continuità”: connettendo un puntale al conduttore di messa a terra della spina del notebook, e l’altro puntale in una vite del contenitore metallico dell’amplificatore (che presumibilmente è la massa del dispositivo), si dimostrerà che questi risultano connessi tra loro.

Fino a questo punto, il ground loop non si verifica, e non si manifesta alcun rumore. Supponiamo ora di collegare un ulteriore computer allo stesso amplificatore, allo stesso modo descritto in precedenza.

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Due computer dotati di messa a terra vengono collegati allo stesso amplificatore con dei cavi coassiali.

A questo punto, ci sono due dispositivi che portano a potenziale di terra l’amplificatore. Attraverso le schermature dei cavi audio e i conduttori di messa a terra dei cavi di alimentazione, viene a formarsi un anello chiuso, come illustrato nella figura seguente. Si è formato il ground loop.

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Si forma un ground loop attraverso la schermatura dei cavi ed i cavi di messa a terra.

Questo anello è ora in grado di raccogliere il rumore circostante, che andrà a sovrapporsi al segnale audio.

In questo caso, per aprire l’anello, ed interrompere così il ground-loop, è sufficiente scollegare uno dei due notebook dall’alimentazione, oppure inserire un cavo ottico che isoli elettricamente uno dei due portatili, o ancora impiegare un isolatore di massa (ground loop killer).

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Sostituendo anche un solo cavo coassiale con uno ottico il ground loop viene eliminato.

Un altro comune esempio di ground loop si ha quando, invece del secondo notebook, si collegano uno o più giradischi dotati di messa a terra.

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 Un ground loop può formarsi anche tra un giradischi ed un computer se si usano cavi coassiali.

In questo caso l’anello può essere chiuso anche dal cavetto di massa presente nel giradischi. Questo è il motivo per cui molti dispositivi audio sono a doppio isolamento. In questo caso, può essere sufficiente lasciare il cavetto di massa disconnesso dall’amplificatore per risolvere il ground loop.

Il doppio isolamento

È chiaro come i problemi associati ai ground loop siano facilmente risolti dall’uso di dispositivi a doppio isolamento (dispositivi di classe II).

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Simbolo del doppio isolamento.

Questo è il motivo per cui la maggior parte dei dispositivi Hi-Fi di qualità sono realizzati in questo modo e contraddistinti dal simbolo dei due quadrati concentrici.

Soluzioni

Oltre alle linee guida precedenti, alcuni dispositivi possono tornare utili nell’eliminazione dei ground loop. Per esempio, gli isolatori di massa (ground loop breaker) contengono due trasformatori audio capaci di isolare le masse dei due dispositivi, impedendo che si formi l’anello.

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Schema di un ground loop breaker.

Un’altra soluzione potrebbe essere quella di usare cavi coassiali dove la schermatura risulti effettivamente connessa da un solo lato. Tuttavia, il successo di questa soluzione dipende fortemente dalla qualità dei restanti collegamenti.


Commenti

112 risposte

  1. Buongiorno.
    Il suo articolo mi ha aiutata a dare un nome al fenomento che probabilmente affligge il mio impianto.
    Ringrazio per la semplice e chiara spiegazione.

    Ho delle casse audio JBL che in precedenza erano collegate alla presa jack del computer con una prolunga audio di 5 metri (economica).
    Nessuna presenza di ronzio.

    Ho poi attaccato le stesse (sempre con la prolunga) ad una scheda audio usb e da quel momento solo a PC spento sento il famoso ronzio.

    Lei crede che potrei risolvere con un separatore di massa?

    Grazie e cordiali saluti
    Barbara

    1. Dato il modo in cui compare il disturbo (solo a PC spento), sembrerebbe più essere legato ad altre cause, diverse dal ground loop. Se possibile, farei comunque una prova con un isolatore di massa, ma dubito che in questo caso possa risolvere il problema.

  2. Salve,
    Ho da poco acquistato un paio di cuffie beats by dre e mi sono accorto che il mio tv LG non ha l’uscita cuffie AUX ma solo digitale. Ho così acquistato un convertitore digitale analogico. Purtroppo, collegando il convertitore alla rete elettrica e alla tv, all’interno delle cuffie sento un ronzio fastidioso che si sovrappone all’audio tv. Premetto che alla stessa é collegata la consolle Xbox ed il ricevitore Sky entrambi alimentati. Potrebbe essere un problema di ground loop? Capita inoltre che se poggio senza premere il palmo della mano sulla scatoletta del convertitore, il rumore sparisce completamente.
    Grazie mille

    1. Potrebbe trattarsi di un ground loop, se altri dispositivi sono connessi a terra mediante la spina a tre poli. Può provare a fare in modo che [b]un solo[/b] dispositivo sia connesso mediante tale spina. Se questo non risolve il problema, potrebbe trattarsi di una cattiva schermatura del convertitore.

  3. Ho il seguente impianto per una webradio amatoriale
    http://i57.tinypic.com/2nsbbqp.png
    allo stato attuale pensavo di mettere il ground loop isolator tra mixer e pc2 di uscita al web, è la soluzione ottimale?
    a questo sistema eventualmente oltre al pc in ingresso su ch3 potrei avere la necessità di un altro microfono o lettore vinile o altro pc con alimentatore a 2 o 3 pin connesso sul ch4, a quel punto mi servirebbe un altro ground loop isolator a ogni dispositivo che entra nel mixer?
    La lan o la porta USB possono essere elementi che mi creano il rumore di fondo?
    Fatemi sapere

    1. scusate, immagine ridimensionata dal sito di upload, questa è più visibile
      http://i61.tinypic.com/16jmp2v.png

    2. Suggerirei di inserire un isolatore di massa tra ciascuna coppia di elementi connessi a terra (ovvero uno tra PC1 e mixer, ed un altro tra PC2 e mixer). Dal momento che generalmente le interfacce audio USB non sono isolate, possono essere causa di ground loop.

    3. Grazie mille, al momento abbiamo preso un isolatore di massa (58€ di spesa) per metterlo solo sotto il pc1, in quanto questo input chiudeva il loop. Andrebbe bene anche quello delle macchine da 20€? Ovvimente se mettiamo altri pc o dispositivi connessi al mixer ne serviranno altri, ed usiamo anche una presa filtrata, speriamo che anche questa comporti un miglioramento.
      Grazie ancora.
      Shaggy

    4. Con grande probabilità, una presa contenente un filtro di rete non risolve il problema del ground loop.
      Per quanto riguarda la tipologia dei ground loop breaker, potrebbe essere ragionevole pensare che il loro costo sia proporzionato alla qualità dei trasformatori d’isolamento in essi contenuti. Tuttavia, suppongo che dispositivi da poche decine d’euro offrano già risultati soddisfacenti.

    5. Perfetto, riferirò ai miai amici della webradio perchè al primo evento che abbiamo fatto con le casse la qualità era buona, ma in streaming, passando per diversi computer, risentiva del ground loop, mentre già con il dispositivo acquistato l’effetto era praticamente assente Grazie mille del parere tecnico.

  4. Salve, ho un problema di ronzio con la seguente strumentazione:
    Equalizzatore OUTLINE con spina a 3 poli, connesso al canale 1 dell’amplificatore audio di potenza (sempre OUTLINE) con cavo CANON. L’amplificatore ha una spina a 3 poli. In uscita con connettori a “banana” entro in una cassa.

    Se stacco l’equalizzatore dall’amplificatore il ronzio sparisce.

    Ho provato a connettere con un cavo di rame le messe a terra (sul retro dei due strumenti c’è la possibilità di connessione a terra) dei due strumenti. Ma niente.

    Mi potete aiutare? Sevono altre informazioni?

    Grazie

    1. Avatar bsproj

      Salve Mirco, se più dispositivi hanno la spina a tre poli, è possibile che si tratti di un ground loop. Il problema potrebbe risolversi inserendo un ground loop breaker tra equalizzatore e amplificatore.

      Niki

  5. Avatar Giovanni

    Buongiorno,
    ho recentemente portato a riparare il mio giradischi Thorens TD 145. Hanno sostituito il cavo audio con un cavo dotato anche di un piccolo filo per la massa. Collegato all’amplificatore si verifica un serio problema: forte ronzio di alternata anche a basso volume nel momento in cui il piatto comincia a girare e per tutta la durata di ascolto del disco, cioè a motore acceso ronza. Lo riporterò al centro assistenza. Qualcuno mi sa dare maggiori spiegazioni su come risolvere il problema, che prima di sostituire il cavo non c’era? Grazie in anticipo.

  6. Avatar cristian

    Buongiorno, io ho un problema di loop di massa ma non su dispositivi elencati in precedenza, ma su un interfaccia usb collegata all’autoradio della macchina.
    L’autoradio della macchina sicuramente avrà la messa a terra collegata alla batteria o telaio della macchina. Quando ho collegato l’interfaccia all’autoradio, la messa a terra dell’interfaccia l’ho collegata ad una vite della struttura dell’autoradio.
    Risultato: durante l’ascolto dei brani mp3 dall’interfaccia ed il cambio tra una canzone e l’altra, sento un ronzio e disturbo.
    Se collegassi la messa a terra dell’interfaccia al telaio della macchina potrei risolvere questa cosa?

    1. Salve Cristian,
      nelle autovetture è frequente riscontrare il suo problema. In tal caso, il ground loop viene a formarsi a causa del collegamento ad anello delle masse (anziché del collegamento della messaa terra) ed i disturbi captati derivano principalmente dai sistemi di accensione del motore.
      Nel suo caso, credo si possa risolvere in due modi:
      1) inserendo un isolatore di massa tra interfaccia e autoradio;
      2) isolando o [u]soltanto[/u] il polo freddo (calza) dei cavi di segnale che collegano l’interfaccia all’autoradio, o [u]soltanto[/u] il filo di massa collegato allo chassis della vettura.
      In questo modo, la scheda dovrebbe comunque risultare connessa a massa (dunque, funzonare correttamente), ma l’anello di massa verrebbe interrotto risolvendo il problema dei distrubi.
      Niki

  7. Avatar Armando

    Buongiorno Niki. Il suo parere mi ha convinto (e così era) che l’ Adcom fosse difettoso. Ma i guai non vengono mai da soli. Infatti ho cambiato finale ed ho comprato un pass labs x150.5. Qui il problema cambia: infatti il finale, senza il pre amplificatore acceso, emette dai diffusori un bassissimo fruscio fisiologico. Se, invece, accendo il pre amplificatore, allora viene emesso, particolarmente dai tweeter, un ronzio tipo zzzzzz e non il classico hum, che purtroppo è avvertibile anche a parecchi metri di distanza. Cosa può essere in questo caso, una incompatibilità tra pre e finale, un problema di impedenze?
    Grazie.
    Armando

    1. Avatar bsproj

      Salve Armando,
      è chiaro che è impossibile realizzare un amplificatore analogico del tutto privo di rumore, e mi rendo conto che da qui non posso valutare quanto questo rumore sia intenso e, soprattutto, [u]a che volume[/u] siano stati effettuati tali rilevamenti: è normale che, ad alto volume, il rumore di fondo sia percepibile.
      Dunque, per discriminare il problema (a mio avviso, data la mancanza del classico ronzio a 50 Hz, l’ipotesi del ground loop è meno probabile), le suggerirei di valutare la questione regolando il volume [b]per un ascolto normale[/b]: se il rumore riesce [b]chiaramente [/b]a sopraffare i piani musicali, allora potrebbe esserci qualcosa che non va; altrimenti, direi che si tratta del normale rumore di fondo dei suoi dispositivi.
      Niki

  8. Avatar Roberto

    Grazie mille Niki, aspetto a giorni un Monacor FGA-35, vedremo se migliora la situazione.

    Cordiali saluti & grazie ancora.

    Roberto

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