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。

＜ コンポに付録されるループアンテナ 　これは電波（電磁波）を受信するもの ＞

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。
　

図にするとこんな感じ。

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出きてしまうでしょうか？

実は、こういう場面は、あらかじめ想定されるので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て、GNDは繋がらずループはできません。電子楽器に使われるMIDI通信もそうです。音声ラインとMIDIラインとを、アンプやミキサー、PCなど繋いでいくと機器間のGNDループが生成されやすいので、MIDI通信規格では絶縁することになっています。

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？

コンセントのアース線を介して、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オーディオ機器の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。

アンプなどの機器内のグランドループについてはこちらの記事も参考にどうぞ。

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