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2012年12月 4日 (火)

グランドループとは

GNDの配線などについて書いた時に、忘れていました。

 

電子回路に数年関わっていると、グランドループという言葉を聞くことがあります。

まあ、その名の通り、グランドがループ状になっているってことなのですが、どういう現象が起こるのか、何が悪いのか、そのメカニズムまでキッチリと述べているのはあまり見かけません。

 

 

小さいループでは、そのループがアンテナになってノイズを拾うとも言われています。 確かにコンポとかに付録されるAMアンテナはループアンテナといって、10cm四方程度のプラスチックフレームに電線をグルグルと巻いただけの代物です。 あれで電波を受信しています。

 
Am01  
 

 

そうは言っても、機器内の小さなグランドループは、ループ面積も小さく、シャーシが金属ケースで出来ていれば、機器内部で発生する電波を受信するに過ぎません。
(デジアナ混在の機器の場合は無視できないほどの影響力があります。)

 

 

それよりも、機器内の場合は、トランスなどの磁気エネルギーからの輻射でハムが発生する方が問題になってきます。 簡単に言ってしまうと、コイルで発電しているようなものです。

グランドループが巻き数1回のコイルとして作用するのです。無理に1点アースにしようと、複数枚の基板からGNDを引っ張って1点で落とす。

でも信号にそってもGND線が飛んでいる。 そこでグランドループができてしまいます。
 
Gndloop1_2

こんな感じです。 入力部やボリュームあたりでシャーシに落としておいて、でも出力のGNDリターンもシャーシに繋げたいなんて思ったりすると、こういう事がおきてしまいがちです。  一応1点アースを守ろうとしている様子が伺えますが、上記のグランドループの罠にはまっています。

このグランドループに電流が流れると、それぞれのアンプの中心点が異なるため電圧差を増幅するような動作となり、ハムノイズが発生するという仕組みです。
 
 
シャーシが小さかったり、トランスが入っていないような機器だと、問題はあまり表に出てこないことがありますから、ハム音などが聞こえなければ気にすることもないでしょう。

 

問題が大きいのは、機器間のグランドループです。 例えば、CDプレーヤとDATをそれぞれ、プリメインアンプとRCAケーブルで接続します。そして、CDからDATへとSPDIFで繋ぐと、この3つの機器間でグランドループができる? 

こういう場面は、あらかじめ想定される事です。 実はSPDIFは絶縁トランスを介して信号の受け渡しをするように規格化されているので、GNDは繋がらず、ループはできません。

   
 
さてさて、前回のGNDのお話で、オーディオ機器はコンセントのアースに対してフローティングであるといったのですが、もしOAタップのようにアース線があるような機器だったらどうなるでしょうか?

 

Gndloop2

 
コンセントのアースを介して、アンプ、CD、とRCAケーブルのGNDとで大きなグランドループができてしまいます。

そうなると、確実に大きなハムを誘引します。
 

こういう理由もあってシャーシはコンセントのアースには接続せずにフローティングしてあるのです。

あまり意識してこなかったGNDですが、こうしてまとめてみると意外に奥が深いですね。 

 
 
 

 

 

 

 

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コメント

アンプ作製、少し、お休みを頂いております。
予算切れです。^^;
スノータイヤ新調で、暫く予算オーバーが続きます(してしまいました)。
アンプ、 放って措きたく無いので、近々、再開したします。
結果は、勿論、ご報告したします。

GND、奥が深いですね。
電流が流れると、電磁波が立つので、
それが、不調の原因になってくる事も、思い措かねば、ならないのですね。
勉強になります。

ありがとうございます。

tonkatu さん こんばんは。

そうですね。 GNDをシャーシに1点で落とすということだけが重要なように説明されている
本がおおく、なかなか理解しにくいかもしれません。

頒布基板は、GNDが既にパターン上でちゃんと引かれているため、あまり意識せずに
EARTHという端子をシャーシに落とすだけで済みます。 ヘッドホン端子がシャーシに落ちて
しまう場合は、EARTH端子からシャーシへつなげない方がよい結果が得られるかもしれません。

あわてず、時間があるときにゆっくり組んでみてください。

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