En un sistema elèctric, un bucle de terra o bucle de massa es produeix quan dos punts d'un circuit tenen el mateix potencial de referència de terra, però en canvi tenen un potencial diferent entre ells. Això es produeix normalment quan hi ha prou corrent que flueix a la connexió entre els dos punts de terra per produir una caiguda de tensió i fer que els dos punts estiguin a potencials diferents. El corrent es pot produir en un bucle de terra per inducció electromagnètica.
Els bucles de terra són una de les principals causes de soroll, brunzit i interferències en sistemes d'àudio, vídeo i ordinadors. Les pràctiques de cablejat que protegeixen contra els bucles de terra inclouen garantir que tots els circuits de senyal vulnerables estiguin referenciats a un punt com a terra. L'ús de la senyalització diferencial pot proporcionar rebuig de les interferències induïdes per terra. L'eliminació de les connexions de terra als equips en un esforç per eliminar els bucles de terra també eliminarà la protecció que la connexió de terra de seguretat ha de proporcionar.
Descripció Un bucle de terra és causat per la interconnexió de dispositius elèctrics que resulta en múltiples camins cap a terra, formant així bucles conductors tancats a través de les connexions de terra. Un exemple comú són dos dispositius elèctrics, cadascun connectat a una presa de corrent principal mitjançant un cable de tres conductors i un endoll que conté un conductor de terra protector per seguretat. Quan els cables de senyal es connecten entre tots dos dispositius, el blindatge del cable de senyal normalment es connecta al xassís amb connexió a terra d'ambdós dispositius. Això forma un bucle tancat a través dels conductors de terra dels cables d'alimentació, que estan connectats a través del cablejat de l'edifici.
A prop del cablejat elèctric, sempre hi haurà camps magnètics dispersos, especialment procedents de línies eèctriques aèries que oscil·len a 50 o 60 hertz. Aquests camps magnètics ambientals que passen pel bucle de terra induiran un corrent al bucle per inducció electromagnètica. El bucle de terra actua com un debanament secundari d'una sola volta d'un transformador, el primari és la suma de tots els conductors que transporten corrent propers. La quantitat de corrent induït dependrà de la magnitud i la proximitat dels corrents propers. La presència d'equips d'alta potència, com ara motors industrials o transformadors, pot augmentar la interferència. Com que els conductors que formen el bucle de terra solen tenir una resistència molt baixa, sovint per sota d'un ohm, fins i tot els camps magnètics febles poden induir corrents significatius.
Com que el conductor de terra del cable de senyal que uneix els dos dispositius forma part del camí del senyal del cable, el corrent altern de terra que flueix pel cable pot introduir interferències elèctriques en el senyal. El corrent altern induït que flueix a través de la resistència del conductor de terra del cable provocarà una petita caiguda de tensió de CA a través de la terra del cable. Això s'afegeix al senyal aplicat a l'entrada de la següent etapa. En equips d'àudio, la interferència de 50 o 60 Hz es pot sentir com un brunzit als altaveus. En un sistema de vídeo pot causar problemes de distorsió o sincronització. En connexions de dades informàtiques, pot causar alentiments o errors en la transferència de dades.
Els bucles de terra també poden existir dins dels circuits interns dels equips electrònics, com a defectes de disseny.
L'addició de cables d'interconnexió de senyals a un sistema on les carcasses dels equips ja han d'estar connectades a terra pot crear bucles de terra. Un disseny adequat d'aquest sistema satisfarà tant els requisits de terra de seguretat com la integritat del senyal. Per aquest motiu, en algunes instal·lacions professionals grans, com ara estudis de gravació, de vegades es practica proporcionar dues connexions de terra completament separades a les badies dels equips. Una és la terra de seguretat normal que es connecta a la part metàl·lica exposada, l'altra és una terra tècnica per a pantalles de cables i similars.
Circuit representatiu miniatura|250x250px|Circuit simplificat que il·lustra un bucle de terra El diagrama del circuit il·lustra un bucle de terra simple. El circuit 1 (esquerra) i el circuit 2 (dreta) comparteixen un camí comú cap a la terra de la resistència. Idealment, aquest conductor de terra no tindria cap resistència ( ), sense produir cap caiguda de tensió a través d'ell ( ), mantenint el punt de connexió entre els circuits a un potencial de terra constant. En aquest cas, la sortida del circuit 2 és simplement .
Tanmateix, si aquest conductor de terra té alguna resistència ( ), aleshores forma un divisor de tensió amb . Com a resultat, si un corrent ( ) està fluint a través de del circuit 1, aleshores una caiguda de tensió a través de de es produeix una tensió que fa que la connexió de terra compartida ja no estigui al potencial de terra real. Aquesta tensió a través del conductor de terra s'aplica al circuit 2 i s'afegeix a la seva sortida: Així, els dos circuits ja no estan aïllats i el circuit 1 pot introduir interferències a la sortida del circuit 2. Si el circuit 2 és un sistema d'àudio i el circuit 1 té grans corrents de CA que hi flueixen, la interferència es pot sentir com un 50 o 60 Brunzit de Hz als altaveus. A més, tots dos circuits tenen voltatge a les seves parts connectades a terra que poden estar exposades al contacte, presentant possiblement un perill de descàrrega elèctrica. Això és cert fins i tot si el circuit 2 està apagat.
Tot i que els bucles de terra es produeixen més sovint en els conductors de terra dels equips elèctrics, bucles similars poden aparèixer sempre que dos o més circuits comparteixen un camí de corrent comú. Si flueix prou corrent, es produeixen problemes similars en aquestes condicions.
Bucles de terra comuns Un tipus comú de bucle de terra es deu a interconnexions defectuoses entre components electrònics, com ara equips de laboratori o d'estudi de gravació, o sistemes d'àudio, vídeo i ordinadors de components domèstics. Això pot crear bucles tancats involuntaris al circuit de cablejat de terra, que poden permetre corrents dispersos 50/60. Corrent alternatiu de Hz que s'induirà i que fluirà a través dels conductors de terra dels cables de senyal. Les caigudes de tensió al sistema de terra causades per aquests corrents s'afegeixen a la ruta del senyal, introduint soroll i brunzit a la sortida. Els bucles poden incloure el sistema de terra del cablejat de serveis públics de l'edifici quan més d'un component està connectat a terra a través de la terra de protecció (tercer cable) als seus cables d'alimentació.
Corrents de terra en cables de senyal miniatura|Fig. 1: Un cable de senyal típic S entre components electrònics, amb un corrent I que flueix a través del conductor de blindatge. Els símptomes d'un bucle de terra, soroll de terra i brunzit en equips elèctrics són causats pel corrent que flueix al conductor de terra o shield d'un cable. La figura 1 mostra un cable de senyal S que enllaça dos components electrònics, inclosos els típics amplificadors de controlador de línia i receptor (triangles). El cable té un conductor de terra o de blindatge que està connectat a la terra del xassís de cada component. L'amplificador del controlador del component 1 (esquerra) aplica el senyal V1 entre els conductors de senyal i de terra del cable. A l'extrem de destinació (dreta), els conductors de senyal i de terra estan
connectats a un amplificador diferencial. Això produeix l'entrada de senyal al component 2 restant la tensió de blindatge de la tensió del senyal per eliminar el soroll de mode comú captat pel cable.
Si un corrent I d'una font separada flueix a través del conductor de terra, la resistència R del conductor crearà una caiguda de tensió al llarg de la terra del cable IR, de manera que l'extrem de destinació del conductor de terra estarà a un potencial diferent que l'extrem de la font.
Com que l'amplificador diferencial té una impedància alta, flueix poc corrent pel cable de senyal, per tant no hi ha caiguda de tensió a través d'ell: La tensió de terra sembla estar en sèrie amb la tensió del senyal V1 i s'hi suma
Si I és un corrent altern, això pot provocar soroll afegit a la ruta del senyal del component 2.
Fonts de corrent terrestre Els diagrames d'aquesta secció mostren un bucle de terra típic causat per un cable de senyal S que connecta dos components electrònics connectats a terra C1 i C2. El bucle consisteix en el conductor de terra del cable de senyal, que està connectat a través del xassís metàl·lic dels components als cables de terra P dels seus cables d'alimentació, que estan connectats a preses de corrent que estan connectades a través del sistema de cables de terra de la utilitat G de l'edifici.
Aquests bucles a la ruta de terra poden causar corrents a les connexions a terra dels cables de senyal mitjançant dos mecanismes principals: miniatura|Corrent de bucle de terra induït per camps magnètics de CA dispersos (B, verd) Els corrents de bucle de terra poden ser induïts per camps magnètics variables en el temps (B, verd) que sempre són presents al voltant del cablejat elèctric de CA. El bucle de terra constitueix un bucle de fil conductor. Segons la llei d'inducció de Faraday, qualsevol flux magnètic variable en el temps que passi pel bucle indueix una força electromotriu (EMF) al bucle, fent que flueixi un corrent variable en el temps. Per tant, el bucle actua com un debanat de transformador d'una sola volta en curtcircuit; qualsevol flux magnètic de CA procedent de transformadors, motors elèctrics o cablejat d'alimentació adjacent propers induirà corrents de CA al bucle per inducció. Com més gran sigui l'àrea abastada pel bucle i com més gran sigui el flux magnètic a través d'ell, més grans seran els corrents induïts. Com que la seva resistència sol ser molt baixa, sovint inferior a 1 ohm, els corrents induïts poden ser grans. miniatura|Corrent de bucle de terra causat per corrents de fuita al sistema de cables de terra de l'edifici des d'un aparell A Una altra font menys comuna de corrents de bucle de terra, especialment en equips d'alta potència, és el corrent que es filtra des del costat calent de la línia elèctrica cap al sistema de terra.This type is often called "common impedance coupling", Ballou 2008 Handbook for Sound Engineers, 4th Ed., p. 1198-1200 A més de la fuita resistiva, el corrent també es pot induir mitjançant un acoblament capacitiu o inductiu de baixa impedància. El potencial de terra en diferents preses pot diferir fins a 10 a 20 volts a causa de les caigudes de tensió d'aquests corrents. El diagrama mostra el corrent de fuita d'un aparell com ara un motor elèctric A que flueix a través del sistema de terra G de l'edifici fins al cable neutre al punt de connexió a terra de la companyia elèctrica al panell de servei. El bucle de terra entre els components C1 i C2 crea un segon camí paral·lel per al corrent. El corrent es divideix, passant part del component C1, el conductor de terra del cable de senyal S, C2 i torna a través de la presa al sistema de terra G. La caiguda de tensió de CA a través del conductor de terra del cable a partir d'aquest corrent introdueix brunzits o interferències al component C2.
Solucions La solució al soroll del bucle de terra és trencar-lo o evitar que el corrent flueixi. Hi ha diversos mètodes disponibles. miniatura|Trencament de l'escut