オーディオ回路のグランド・電源配線の仕方

先日、グランドループについて書きました。良い機会ですのでグランド配線方法についてもまとめておこうと思います。

ネット検索してもアナログ信号、特にオーディオを考慮した配線のつなぎ方情報がみあたりません。

一般の電気機器のアース（接地）の配線の方法は、独立接地、共用接地、共通接地の３パターンが書かれていることが多いと思いますが、

センサーなどアナログ機器を含む場合は共用接地（１点でアースする）が薦められることが多いと思います。

よく出てくる「接地」は、本当に大地にアースを取るという意味での説明が大半です。

民生用の機器は、一般家庭のコンセントにアース端子がないので大地アースへの接続ではなく、シャシーへグランドを接続するという意味です。が、基本的な考え方として、オーディオ機器内部も似ていて最終的に１点でシャシーアースに接続したりしています。

１点アースってよく目にしますよね。　でも、細かく見ていくと繋ぎ方はひとつではありません。

本日は、具体的な配線をみてもらうため

　〇入力バッファアンプ
　〇トーンコントロール回路
　〇ボリューム
　〇フラットアンプ（プリアンプ）
　〇パワーアンプ（メインアンプ）

という構成で図を描いてみました。

市販のプリメイン・アンプでは入力バッファがついていることは稀ですが、フォノアンプと置き換えて考えてもいいでしょう。

以下の図は、見やすくするため電源配線の－側を省いています。また、一般的にはパワーアンプ用電源とそれ以前の電源は別々ですが、簡略化のため共通にして描いてあります。

一筆書きグランド配線パターン

こう呼んでいる人は殆どいませんね。形式的には共通接地なのだと思います。

各段のアンプは次段に信号を正確に伝えたいので「信号線と基準のＧＮＤ線を対にして」繋いでいくと自然とこうなります。

パワーアンプのみ独立しているのは、扱う電力が桁違いに大きいからです。スピーカーからのリターン電流は、入力信号からGNDに流れる電流と比較すると３桁も４桁も異なるため、さすがに一緒（共通）にしたくありません。

シャシーへの接続は、電源の根元のコンデンサの足近辺に一旦まとめてから１本のワイヤーで接続する場合と、シャシー接続部を１点アースにする場合とがあります。

一筆書きの一種  入力部でアースへ接続

基本的には一筆書きですが入力部でいきなりシャシーに落すパターンです。

シャシーに落す場所が２カ所に分かれているのですが、シャシーに大きな電流を流さないため、意外とこれで大丈夫です。前段側GNDをシャシーに落とすか後段側GNDをシャシーに落とすか、ポリシーの違いってだけです。真空管アンプではVOLUMEでシャシーに落とす事もあるようです。2点でシャシーに繋ぐとハムノイズを誘発するときは、どちらか一方を10Ω程度の抵抗で浮かすという技もあります。

１点アース

完全な独立グランド配線による１点アース。電源から見るとスター分配。

こう図を描くと気持ち悪いですが、ぞれぞれの回路で基板が分かれている場合で考えると、各段が独立していて理想的に見えなくもない配線です。こちらも、一旦、電源の根元のコンデンサの足近くにまとめたあと１本のワイヤーでシャシーへ接続する場合もあります。

近年はこういう配線方法はあまりやりません。信号配線は次段へダイレクトに繋いでいるのに、基準のGNDや電源は隣の回路同士で直接つながっていません。一時期のサンスイのアンプはリヤパネルへ１点アースをやっていましたが、GNDを基準にしないバランス回路だから成り立っているのだと思います。

多点アース　ベタアース

最後は、独立接地。多点アースです。

基板上をベタアースにして固定ビス全ての箇所でシャシーに落とす場合もこれに相当します。直近でインピーダンスの低いシャシーアースへ落とすというのは高周波的に有利（最適）で、デジタル回路でも効果を発揮します。不要輻射も減るのでS/N的にも有利。なのですが、（オーディオ用の）プリメインアンプでは、ほぼ使われません。

理由？

まあ、音が悪いからでしょうね。信号の受け渡しはあくまでも各段間のGNDが基準になるため、他段の電流や、大きな電力のリターン電流をシャシーやベタアースに流すのは良くないのだと思います。

デジアナ混在のDAC機器やCDプレイヤー等では、ベタに近いGND手法の方が良くなるケースが多いと思います。

実はオーディオに関して言えば。どれが正解で、どれが不正解というのはありません。

最終的に設計者やサウンドマネージャー的な人の好み（ポリシー）でGND配線の方法が変わってくるからです。それだけ音に影響してくるのです。部品も配線材も回路・基板も変えず、GND配線のつなぎ方だけで音が変わるのは不思議と思う人も多いかもしれませんね。

個人的にはシャシーが金属ではない場合でも何の不都合もなく動作する一筆書きグランド配線が良いんじゃないかと思っています。

パスコンが良く効く配線は？

せっかくですので、バイパスコンデンサが効果的に働く配線も見てみましょう。

パスコン、デカップリングコンデンサとも言われますが、電源が遠いときにアンプ回路の直近に置く電源用コンデンサのことです。デジタル系のICではVddピンの直近に0.01uFと0.1uFを置けってよく書かれていますよね。アレです。

各段のアンプの出力は、次段の入力抵抗や次段アンプの入力が負荷となりますね。当然、負荷に電流を流すためには電源から電流を引き込むわけですが、長い配線で遠い電源供給元から電流をもらうよりも、アンプ直近にあるパスコンから引いた方が効率的（配線インダクタンスが無いので高速）です。

適切に置かれたパスコンの場合、＋端子から流した電流は、リターン電流となり－端子へ戻ってきます。そのリターン電流はGND配線（もしくは電源配線）を通る。上のように図にすると分かりやすいですね。

赤線はオペアンプ出力が吐き出すときの電流ループ、青線は吸い込むときの電流ループです。このループをいかに小さくするか。高速な信号転送が必要なほど近くに置くのが良いとされる理由です。

パスコンが効果的なのは、配線方法でいうと「一筆書き」と「多点アース」ということがわかります。特に一筆書きは電源配線側も貢献しています。

スター配線の1点アースの場合は、リターン経路が非常に長く、パスコンへのリターン電流が配線抵抗やインダクタンスで阻害されて高速に行えません。この場合、パスコンとして高速化には貢献できていないけども、電源のリップルフィルタ的な効果はあるので、まったく無意味でもありません。音的にこれが良い（好き）と言われるとそういう手法だと言わざるを得ません。

オーディオのGND配線は奥が深いです。闇が深いわけじゃないのでご安心ください（笑

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