グランドループによるハムノイズ発生の原理と解決方法

先日、ヘッドホンアンプの記事でちらっと書いたハムノイズの原因のひとつ。グランドループについて書こうと思います。

一筆書きグランド配線のアンプ基板を２枚使った場合、このようにGND配線がループ状になることは先日書いた通りです。じつは解決策は幾つかあります。

と、その前に、ループ状の配線があるとハムノイズが発生する原理を先に説明しておきます。

電源トランスを搭載したオーディオアンプの場合、トランスから漏れる磁界が結構あります。そのため配線がループになっていると、上図のように電流が流れます。まさにファラデーの電磁誘導の法則、レンツの法則ですね。

実際にオシロで見てみましょうか。

標準プローブのワニ口でプローブの先端をつまみます。これで直径5～6cmくらいの輪ができますね。ループ配線の電流は測れませんが、1MΩの入力抵抗を介して電圧変換されたものがオシロに表示されるはずです。

  <プローブのワニ口で先端をつまんだだけの輪で検出できる？>

トロイダルトランスに触れそうなくらいの距離に持って行くと。。。

たったコレだけの輪で9.5mVp-pくらいのヒゲ状の波形が見えました。時間間隔は10msなので100Hzになります。

信号配線をトランス近くに引き回さない方が良いってことが判りますね。

波形の途中が太く見えている部分は、エアコンか何かのインバーターのノイズです。部屋の蛍光灯を付けていたときは、この2倍くらいの太さになっていました。コンセントのACラインを伝ってノイズが混入してくることが理解できると思います。

エアコンなどのインバーター（15k～50kHz程度）、AC-DCスイッチング電源（20kHz～200kHz程度）って高速でスイッチングしてノイズを周囲にまき散らすので、オーディオ的に考えるとあまり好ましくありませんね。

ACラインフィルタで、低減は可能かもしれませんが。。。

さて、本題に戻りましょう。

グランドループを断ち切るという対策

信号系のGNDを、ボリュームを起点にして左右のアンプの入力までは持って行きます。ですが、アンプの電源部から電源基板のプラスマイナス電源のセンター部へは直接繋がず、独立した１本の配線をボリューム部から追加してつなぎます。これでループがなくなります。

ボリューム部からのGND配線は長くなりがちなため、太めの配線を使う方が良いです。また、その追加配線の引き回しルートでも誘導ハムを拾うこともあるため、配線を移動しながら最もハムノイズが減るルートで固定します。

別の対策として、

シグナルGNDを１～2.2Ωの抵抗で切るという方法

抵抗値でハムノイズの低減量を調整できます。ただし2.2Ωよりも高くすると音にダイレクト感が薄れて優しい音になってしまいます。

GND配線を追加して引き回さなくて済むという手軽さがあるので、まずはこの方法を試すのが良いです。

それでもハムが消えないとき。

そもそも、グランドループによるハムノイズ（誘導ノイズ）ではない可能性もあります。

片方のアンプだけ電源・グランド配線をつないで（ループを切った状態で）動かしたときにハムノイズが出ていればループ以外の原因があります。

直接配線に飛び込む誘導ノイズの時は「トランスを離す」「磁気シールドを入れる」「トランスの向きを変える」などの対策が必要になります。電源リップルの可能性もありますし、アンプが発振してビートダウンがハムノイズに聞こえているかもしれません。

まあ、そうなったら地道に対策をしていくしかありませんね。オシロスコープの入手も視野に入れていく必要があるかもしれません。

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