「ノイズ対策の為の接地とグランド」の聴講

オンライン形式のセミナーである「ノイズ対策の為の接地とグランド」を聴講しました。講師は、電研精機研究所のノイズトラブル相談室長です。（10/19の日記でnightwish_daisuさんが紹介してくれたもの）

印象としては工場や研究所でのノイズトラブルを想定したセミナーで、オーディオ用の音質改善とは想定することが異なるというものでした。ですが、基本は同じだと思いますので、自分が経験してきたことと対比しながらセミナーの内容を整理しておくことにしました。

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セミナーの冒頭に、本日の結論が語られました。
１、総括
結論：「ノイズ障害の多くは、接地( アース) によって改善することはありません。」
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ヒジ感想⇒自分としては接地を使った音質改善を狙っていますので、いきなり肩透かしでした。
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続いて、都市伝説として取り上げた概要です。
接地都市伝説：
「接地すればノイズは大地に逃げる!」⇒△　(何故△なのか?)
そして、接地（アース）とグランドが異なる点もポイントに置いています。
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ヒジ感想⇒オーディオにおいての接地（アース）は、ノイズ対策もあると思いますが、その他にグランド電位を下げること、グランド電位を安定させることがあると感じていますので視点が若干異なると思いました。
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２、ノイズトラブルの事象解説・・・リターンループ（造語）の考え方に基づく解説
下記の①～③はノイズトラブル時の事象分類で、②コモンモードループと③グランドモードループが接地（アース）との関りが大きい。日本の接地（アース）がTT接地方式であるため、大地を経路としてラインノイズが還流することによるノイズトラブルが多い。
①ノーマルモードループ

・電力や信号などの電気エネルギを伝送する2 線を、往復してノイズが還流するループ。
・接地の影響はない。
・回路図に描けるループ。

②コモンモードループ

・電源の接地（アース）と回路の接地（アース）が大地を経路としてノイズがループするパターン。
・2 線を同方向に進み、静電容量（C）や絶縁抵抗(r) を通じて還流するループ。
・回路図に描けないループ。

③グランドモードループ

・回路の接地（アース）と回路の接地（アース）が大地を経路としてノイズがループするパターン。
・接地線から、金属筐体、更に大地に還流するループで、電磁誘導により、コモンモードループに変換される。
・回路図に描けないループ。
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ヒジ感想⇒今回セミナーのテーマは「ノイズ対策の為の接地とグランド」であることの説明であるため、大地を含む大きな回路としての説明であるが、機器単体レベルや（オーディオ）システムレベルでも同様なことに置き換えて考えられるだろうと思った。
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３、静電結合対策
・機器内外の配線にシールドを施さない場合は、ノイズ源と静電結合を起こし回路に回り込み、ノイズ障害を受けやすい。
・静電シールドされた配線は、コモンモードノイズの侵入を防止するが、片側シールドの場合は静電誘導の影響を受け、ノイズが回路に侵入する。
・静電シールドされた配線は、両側シールドとすることで回路にノイズが侵入しないので、障害を受けずらい。
・静電シールドを発生源に近いセンサ側からグランドに接続すると、コモンモードループが回路から遠ざかるので、更に障害を受けずらくなる。
・信号用アースと電源用アースを同じリターングランドにすれば、ノイズを速やかに発生源に戻すことができる。

「重要なのは、ノイズの影響を嫌う回路に、ノイズのリターンループを形成させないことである。」
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ヒジ感想⇒オーディオにおいては、信号回路にノイズを回り込ませないことが大事と読み替えられる。
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４、「接地線」が介在すると、ノイズ(高周波)は大地に流れにくい
・アースケーブルがあるとノイズ（高周波）は流れにくくなることの提起
・アースケーブルが細くて長いと、高周波電流に対しては、接地抵抗の値よりも、アースケーブルのインピーダンスの方が高くなる。
・アースケーブルに高周波電流を流そうとして「接地抵抗」を下げても、高周波に対するアースケーブルのインピーダンスの増加や「表皮効果」の影響が懸念されるため、ノイズ対策の効果は期待できない場合がある。
・接地抵抗を下げることで効果が期待できるのは、50Hz や60Hz の商用周波数を扱う保安用接地や機能接地に限られる。
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ヒジ感想⇒原理的にアースケーブルでノイズ（高周波）が流れにくくなるのは事実だと思うが、このセミナーで扱う高周波はかなり高い周波数で、オーディオのアナログ回路で懸念されるノイズ：～40KHｚ（可聴域の倍）では流れないこともなさそう。少し前に極細線のラインケーブルの話題があったが、この原理を活用してノイズは低減し、音楽信号は流れている想定だからです。

実際に接地（アース）により大きな音質改善が図れたと感じているし、接地抵抗を下げた時の音質変化も並々のものではなかった事実がある。念のために、このセミナー後に接地をした場合としない場合の音の比較をしたところ、音質の大きな変化を感じた。ノイズ影響だけとは思わないが、オーディオにおける接地は音質への効果が大きいことを確信した次第。
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５、「グランド」とは
・このセミナーではグランドによるノイズ対策を推奨していた。
・「接地(アース)」とあまり区別されずに使用されている用語に「グランド」がある。電子回路の安定動作には「グランド」が重要である。
・「グランド」とは、回路の基準電位を保つ導体。
・大地に接続されるとは限らず、同じ制御ループ内で同電位とみなせる良導体。
・良いグランドとは、高周波においても極めてインピーダンスの低い導体で、どの点をとっても同一電位を示すものを指す。
・グランドがインピーダンスを持つと電位差を生じ誤動作の要因となる。
・銅やアルミなど電気抵抗の低い金属板を使用する。
・理想的なグランドを持つものとして自動車の車体がある。
・接地のない車体が、すべての電源と機器のグランドとなり、リターングランド内ではノーマルモードループとなっている。
・商用電源で動作する機器は《ノイズカットトランス》でアイソレーションするとノーマル化できる。更に３つのリターンループも対策できると…（テキストには電研精機のノイズカットトランスの宣伝も入っていた）

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ヒジ感想⇒オーディオ機器内においても「よいグランドを作ること」「シャシグランド内でのノイズがノーマルモードループし、信号ラインに回り込まないようにすること」が有効なノイズ対策となるはず。ただ、《ノイズカットトランス》使用だけでは、接地（アース）からのリターンループからはアイソレート出来ても、機器単独やシステムレベルでのリターンループからはアイソレート出来ないと思われる。
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６、ノイズ発生グランドとノイズ被害グランドは分けない
（１）グランド共通で影響を受ける・・・×

・ノイズが、ノイズ源側のケーブルから信号ケーブルに静電結合し、アナログ回路を通過してフレームグランド(FG)経由で発生源のグランドにリターンする。アナログ回路を通過するコモンモードループの形成が障害を引き起こす。

（２）グランド共通でも影響を受けない・・・○

・ノイズ源側のケーブルや信号ケーブルがフレームに密着していると、静電結合により、ノイズは発生源グランドにリターンしやすくなるため、アナログ回路を通過するコモンモードノイズが低下する( リターングランド効果)。
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ヒジ感想⇒この概念はオーディオ機器にも適用が可能と思える。エソテリックのCDPの蓋を開けてみたところ、同様な考え方が反映されているように思えた。
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以上、「ノイズ対策の為の接地とグランド」のオンラインセミナーを聴講した結果を自分目線から整理してみました。冒頭にも書きましたが、セミナーで想定している条件と、オーディオでの想定は異なると思える部分もあると感じたので、このセミナー聴講の結果を自宅のオーディオに安直に生かすのは難しいと感じました。どのように生かすかは、今後の中で頭を悩ませてみる予定です。ノイズカットトランスを借りて実験してみるのが早道かもしれません。

この日記では自分なりの解釈も多分に入っていると思いますし、このセミナー聴講した方で違う解釈の方もいらっしゃると思います。オンラインのセミナーは質問も出来ませんでしたので、日記を通して意見交換出来れば理解も深まるものと思います。理解不足の指摘なども併せて、突っ込みなど歓迎いたします。

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率直な感想は「惜しい！」です。

１回目のこのレスでは何が「惜しい」のかは書かないでおいて序論に留めます。２回目のレスで本論を述べます。

【序論】
　アースやノイズのお話はその時々で言っている事が真逆に見えて、オーディオマニアは甚だ混乱するものです。ところが真逆なのにどちらも正しいのですよね。
　簡単な例では「１点アース」。真空管アンプを自作する人は信じてよいですが、何でもかんでも「１点アース」が良いかというとダメな場合が世の中ほとんどです。とあるＤＡＣ基板に基板周囲を囲むループを形成しているＧＮＤパターンを見つけ、パターンカットしてループを無くしたら逆効果・・・。ループするように戻した事もあります。
　iPodやウォークマン、ＤＡＰを地面に繋いだら音が良くなるか？なりませんよね。これと同じことがオーディオにも少しあてはまります。子供の頃、アンプを大地アースしたのですがノイズも減らないし音も良くならないのでがっかりしました。無理やりオーディオ風に考えれば、セミナーではそういう事を言いたかったのだろうと理解すればよいと思います。本当にセミナーで伝えたかった大事なのは、大地アースに『縁』がある機器同士をケーブル接続した場合の考慮です。直接繋がっていなくてもセミナーで提示のあるように「静電結合」なんてものがあるから大地を含めたループが形成されるという考え。しかし、大地の抵抗値、というか土は、銅やアルミと違って抵抗値がとーーーっても大きいので、普通は気にする必要ないです。普通はね。普通というのは接地抵抗値が５０Ω以上のＤ種接地アースです。普通じゃないのは接地抵抗値１０Ω未満のオーディオマニアさんが設置する接地アース。
※接地抵抗値はテスターで測定した抵抗値とは全く違いますので注意して下さいね。土の抵抗値が１Ωとかあり得ないですからね。接地抵抗値と抵抗値は別物。
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2回目のレス。序論の続きから始まります。

抵抗値は低ければ低いほどが良いと、素人的には考えがちです。
しかし、そうではありません。抵抗は必要です。
もしもそうでなかったら、世の中から抵抗器を抹消してしまえばよい。
回路図みたらアンプのスピーカー出力に直列に入っているエミッタ抵抗も、
取り払ってしまえばいい（ダメですよ、取り払ったら）。

大地アースもそうで、地球そのものを純度99.9999の6N銅の球体に置き換えてしまったら
温泉に入れなくなりますし、とても冷たい地球になってしまいます。
いや、そうではなくて・・・
アースしたらご近所や近隣の工場と銅で接続されちゃいますよね？
そういう意味で、接地抵抗値は１００Ωくらい欲しいのです。

【本論】
ノイズ対策を考えるうえで、最初に掴んでおかなければならな『枠組み』。
『枠組み』を始めにしっかりと、掴んでおくことが必要です。

そしてノイズ対策は、犯人のノイズの特徴を掴んでおくことが大切。
ノイズの特徴、具体的にはノーマルモードなのかコモンモードなのか、
そしてその周波数または帯域の広さはどの程度なのか。その強度はいかほどなのか？
それを知らずして、闇雲に対策しても
出口は見えず永遠に彷徨う事になります。

『枠組み』とは何か？
それは下記の３つの影響です。
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●電界の影響　（静電結合）
→トランスの静電シールドでお馴染み。電界を金属板で遮ってその金属板をアースします。
　機器同士のシールドの接続は、片側を浮かせてループを作らない事が肝要。

●磁界の影響　（電磁誘導）
→磁性体で遮ります。たとえば鉄が良いです。オーディオで好まれるアルミでは無理。
　機器同士のシールドの接続は、両側を接続して電流ループを作る事が肝要。

●電磁波の影響
→右ねじの法則、渦電流を生じさせるて対策します。銅が良いです。電波暗室がそう。
　空を飛ぶものは軽くないといけないので、ステルス爆撃機や戦闘機の
　電波吸収性材料に日本に馴染み深いフェライトが使用されるのは周知の事実です。
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お気付きになったと思いますが、ループは絶対悪ではありません。
アースループは意図して作る必要もないですが、アースループが出来ているからといって「ループは洗浄だー！」という行動にでるのは早計です。
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５～１０台の機器を金属ラックに詰め込んでぜんぶ大地アース！！たくさんのループが出来ていると思うでしょうが、大地アースされた金属ラックはそれそのものが静電シールドとなりますし、外部からの電磁波の影響も防ぎます。機器個々のケース（筐体）　とて　同じことです。金属ラックと各機器のケース(筐体)が相互に接続されるとかなりの量の金属体積となります。そう・・・この金属のマス(mass)がオーディオでよくいう、仮想アースかな？。こういう機材の多いプロの現場ではたわしは体積が小さすぎて効かないかな（＾＾；。

話を戻します。
「惜しい！」としたのは●で示しました　『枠組み』　から説明を展開してくれたら
分かり易かったかも？と、感じたからでした。人によってベストな説明の仕方は異なるので
一概にどうのとは言えませんが、個人的な感想では「惜しい！」となりました。
高周波って、何Ｈｚより上のこと言ってます？　細かすぎですかね、あはは・・・

私は電気を習ったことがない独学素人ですので、
今回のような電研精機さんのこのようなセミナーは励みになります。
（ものぐさで、聴講したことはありませんが）

Phile-webコミュニティでは「これを装着すると音が良くなる！」
という情報が好まれる傾向にありますので、技術系の話題は反応がよろしくありません。
1年以上前の私の日記になりますが、よかったら覗いてみてください。
http://community.phileweb.com/mypage/entry/4813/201911/63821/
今回の話題(セミナーなど)と関連がある日記です。
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nightwish_daisuさん、セミナーの紹介をしていただきありがとうございます。お返事はレス欄ごとに致しますね。

＜まずは1回目のレスについて＞

オンラインセミナーでしたので、YouTubeを好きなときに見ればよかったのでとても安直に聴講出来ました。受講者数も当初設定の定員50名に対して10倍の応募があったとのことです。全員にYouTbeが配信されたはずです。

ですが、応募者が多かったためと思いますが、事前質問に対する回答は未だに届きません。これだけ受講者が多ければ仕方がないですね。

本当に気軽に聴講出来ましたので、自分のような基礎知識のないものでも安易に参加することができました。興味がある方にはお勧めできます。

・・・ですが、日記にするのは大変なので聴きっぱなしでもいいのかなと。

>率直な感想は「惜しい！」

これはセミナー内容に対しての感想ですね。
私にとっては、もっとオーディオ対象で簡単に教えてもらいたかったです。ですが、簡単にしてわかったつもりになるよりはマシですかね？

nightさんは、とても詳しい方なので、オーディオのノイズ対策口座をオンラインで実施されてはどうでしょうか？自分も聴講します。

接地抵抗の件は、オーディオ用のアースの接地抵抗値はあやしいです。正式な測り方ではないはずです。ですが、比較で捉えればよいのかもしれません。

拙宅では、最初にオーディオ専用アースの工事をしたときは5本で6,5Ω（仮値）でした。これに対して、アース棒を23本増し打ちしてもらって1.8Ω（仮値）したときの音への効果はとても大きかったです。ですから、自分の中ではいくら都市伝説と言われ様が、オーディオにとって、接地（アース）は音質改善に効果を出すことが出来る！と確信しています。

また、機器ごとにアースを取った方が音質改善に効果を出すことが出来る！と言うのも実体験から学んだことです。

分電盤では集合して1点になっていますけどね。だから接地に対しては1点でもあり、抵抗値を下げるために並列にアース棒を埋め込んでいますので多点でもありという感じです。

（2回目のレスに対してのお返事も混じってしまいました。）
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＜2回目のレスについて＞

接地抵抗ですが、庭先のオーディオ専用アースではやはり抵抗値は低い方がよいのではないかと思います。正式な測り方をしたときに何Ωくらいになるかですね。このあたりは、数百軒のアース工事をされたと言う出水電器さんに聞いてみようと思います。

>ノイズ対策を考えるうえで、最初に掴んでおかなければならな『枠組み』・・・

このあたり、nightwish_daisuのオーディオにおけるノイズ対策口座をやられるとよいと思います。出来るだけ簡単に噛み砕いて・・・

●電界の影響　（静電結合）
●磁界の影響　（電磁誘導）
●電磁波の影響

村田製作所のノイズ対策口座を読んで学んだこと。
・こんなに様々な影響があるようなら、頭で考えて実施するより、やってみて音で判断するやり方がいいかなと思いました。もちろん、むやみにやってみるよりは理論をベースにした仮設を立てての検証実験が好ましいことに異論はありません。

なので、口座を！

ループの話は後で書きます。
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＜3回目のレスについて＞

>高周波って、何Ｈｚより上のこと言ってます？　細かすぎですかね

セミナーの中では、下記の説明がありました。
１、接地線が22mm2の時の周波数とインピーダンスの関係
２、導体毎の表皮効果の簡易計算式
はっきりとした提示はありませんでしたが、100KHz以上を高周波として扱っているような感触でした。

オーディオにおいては、
・アナログ回路であれば、可聴帯域の倍くらいの40KHzくらいまでを考えればよいと思います。
・デジタル回路になると、100KHz以上数GHzまで考える必要がありそうです。
・そうだとすると、デジタルはアースケーブルを使ったアースは効果が薄いということになるんですかね？

1年以上前の日記も拝見しました。
強烈ですし、よく勉強されていますね。応用編を期待します。

さて、接宅での接地（アース）とプラスαですが、
１、商用の電源トランスとは距離がかなり離れているので、ループの心配はなさそうです。
２、家電用のアースとオーディオ用のアースは10mくらい離れていますが、少しはループを気にしないといけないかなと思いました。
３、オーディオ用のアースは4箇所に分けて並列にアース棒が埋まっていて、それぞれの距離も1mくらいしか離れていないです。ですが、配電盤までは1本に集約されているのですが、どんなものでしょうか？
４、またアース棒からのノイズの逆流もありそうですね。

その上で、タワシですが・・・
>この金属のマス(mass)がオーディオでよくいう、仮想アースかな？。こういう機材の多いプロの現場ではたわしは体積が小さすぎて効かないかな

仮想アースと呼ばれるものも、機能的に種類があると思っています。
１、電位下げ型
２、電位安定型
３、ノイズ吸収型
たわしの仮想アースは、３、ノイズ吸収型かなと想像しています。だから、体積はそれほど重要ではないとの見解です。

ノイズ吸収は熱エネルギー置換、運動エネルギー置換、振動エネルギー置換によるものと妄想しています。まだ上手く説明できないので突っ込まないで下さい。

ですから、ノイズがない環境では効かないのですが、
接地（アース）との連結はノイズの逆流防止に有効です。更には、たわしを介してリターンループを作ると有効に作用するように感じています。ただの思い込みかもしれませんが、セミナー聴講前からやっている音がよくなるたわしの繋ぎ方は、この理論を当てはめると説明がつくのです。このあたりはもっと研究してみます。

そんな意味からも他宅に持ち込み、様々な環境で試させてもらっています。

ですが、このたわしの活用は応用編過ぎて試行錯誤の連続が必要です。ですから、基本をしっかりと押さえたnightwish_daisuさんのオーディオノイズ対策セミナーに期待しています。
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