アースノイズ原因

【図2-2-8】電子機器はAC電源線でつながっている

などを行います。シールドやフィルタで効果を出すにはノイズの経路やアンテナになる部分を把握することが重要で、例えば図2-2-15でスイッチ部をシールドするだけでは、多くの場合、全く効果がありません（電波の多くはシールド外の配線をアンテナにして放射するため）。デジタル回路では、図2-3-2に示すように、信号レベルをHighとLowに切り替えることにより情報を伝え、回路を動作させています。この信号レベルが切り替わる瞬間に信号線に高周波電流が流れます。また、このとき信号線だけではなく電源やグラウンドにも電流が流れます。デジタル回路で使われるこれらの高周波電流が、ノイズの原因になると考えることができます。これらの電流については、2-3-2項以降で詳しく述べます。デジタル回路が発生するノイズを、信号周波数を変えて測定した例を図2-3-3、 …

【図2-2-7】DCDCコンバータでノイズが発生する仕組みリレーやスイッチの断続によって電流が急変する際（特に回路が切れるとき）、回路のもつインダクタンスにより接点に一過性の高電圧が誘導される現象を開閉サージとよびます。2-2-2項で紹介した接点ノイズは開閉サージが原因となるノイズです。 q.

デジタル回路をノイズ発生源の観点でみると、信号の0と1の間のレベルの遷移がごく短時間で行われ、この部分に極めて広い周波数成分が含まれるため、ノイズの加害者となりやすい側面があります。そこでノイズの放射を防ぐために、デジタル信号にはシールドやEMI除去フィルタが使われます。デジタル回路が発生するノイズは重要で、信号だけではなく電源も関係しますので、2-3節で詳しく説明することにします。ここでは主に情報を伝える線を信号線と呼ぶことにします。一般に、電気回路で情報を伝えるにはわずかながらでも電流が必要なのですが、電流は周囲に電磁界を作り、情報に応じて変化する電流は周囲に電波を放射しますので、ノイズの原因になります。情報量が増えるにつれて信号線に流れる電流の周波数は高くなり、また、より多くの線を使う必要が出てきます。一般に、電流の周波数が高いほど、また数が多いほど、強い電波を放射しやすくなります。したがって、電子機器が高性能になり、扱う情 … 静電気の放電やスイッチの断続による、意図しない過渡的な電圧や電流はサージと呼ばれています。通常の回路動作とは桁違いに大きな電圧や電流を持ちますので、回路を誤動作させたり、破壊する原因となります。そこで、そのようなことの無いように、サージの侵入する配線にはサージ吸収部品が使われます。ノイズの性質をよく理解してから原因を解析して対策に入るようにしないと苦労と時間だけ費やすことがありました。また、周波数が高くなりますと誘導障害やシールドケースに収めても外部配線とケース入り口での対策が問題となってきます。今回は「スピーカーのノイズの原因と対処法・音割れ対策／ジー音対策」と題し、「スピーカーのノイズの原因と対処法・音割れ対策」についての詳細情報と、さまざまな場面での「スピーカーのノイズ」の用例についてご紹介します。ぜひご参考にしてみてください。第1章では、電磁ノイズによる障害の発生する仕組みと、ノイズ対策の概要を紹介しました。ノイズ対策は主にノイズの伝搬経路で行われ、代表的な手段にはシールドとフィルタがあります。これらの手段を効果的に使うには、電磁ノイズが発生し、伝搬する仕組みをより深く理解することが重要です。などが原因と考えられます。実際の実験に関するお問い合わせの内容として、測定データに"ノイズ(電流振動等含む)"が現れるということが良く聞かれ … ノイズの原因となる電流が流れるには、ある回路の動作のために必要であっても他の回路では問題となる成分であったり、どちらの回路でも不要なのだけれどもやむを得ず発生するものであったり、どちらかというと不注意で発生するものなど、様々な事情があります。当然ながら、それぞれの事情に応じてノイズ対策を行う考え方は変わるのですが、どのような仕組みでノイズが発生するものなのかを把握しておくと、対処が楽になります。一方で、電源をノイズの被害者の観点でみた場合は、比較的被害を受けにくい回路であるといえます。内部で使われるエネルギーが大きいため、多少の妨害では影響されないためです。電子機器においてはグランドとアースを厳密に区別する必要があります。というのも、たとえグランドを接地したとしても、グランドとアースの基準電位は微妙に異なり、ノイズの原因となるからです。静電気サージは図2-2-11に示すように人体や機器の持つ数100pF程度の微小な浮遊静電容量に蓄えられた電荷が、電子機器や周囲の物体に放電されたときに発生する一過性のノイズです。エネルギーとしては小さいのですが、電圧が数kV以上と高く、瞬間的に大電流が流れるので、回路に直接加わると破壊を引き起こすことがあります。また、直接加わらなくとも、信号線が電磁誘導を受けたり、電源やグラウンドの電位が変動し、回路が誤動作する場合があります。などを行います。ここでは主に情報を伝える線を信号線と呼ぶことにします。一般に、電気回路で情報を伝えるにはわずかながらでも電流が必要なのですが、電流は周囲に電磁界を作り、情報に応じて変化する電流は周囲に電波を放射しますので、ノイズの原因になります。【図2-2-1】アナログ信号とデジタル信号

測定データに"ノイズ"が現れる原因としてどのようなものが考えられますか？ a. 電源は本来、直流や商用周波数だけを提供する回路ですので、電磁ノイズの原因や経路にはなりにくいはずです。しかしながら、多くの場合、ノイズの原因や経路になっています。これは、

【図2-2-11】静電気サージの侵入 id.

【図2-2-9】AC電源用EMI除去フィルタの構成例【図2-2-5】デジタル回路はノイズに強いがノイズを出しやすい

ノイズの発生源や被害者の例として、以下の3点を紹介しました。一言でノイズ対策といいましても、ノイズを発生する仕組みや、相手にするノイズは全く違っていることがおわりいただけたと思います。ノイズ対策を能率よく行うには、障害の元となっているノイズを調べて、原因に応じた適切な手段を選ぶ必要があります。ノイズ源のうち、デジタル回路と共振現象は重要ですので、節を改めて詳しく紹介することにします。雷は自然現象であり、極めて大きなエネルギーを持ちますので、直撃に対する保護は極めて困難です。電子機器では多くの場合、直撃ではなく、誘導雷に対する保護が行われています。

……ジー………サー…………といったひどいノイズには困らされるものですが、これらには出ている理由が明確にあります。それは空間にふわふわと漂う電磁波。ギターやベースの信号に電磁波が混入すると最終的な出口であるスピーカーから「ジーサーノイズ」が出てしまいます。また、ハイインピーダンスの信号はローインピーダンスの信号に比べてこのような電磁波を拾いやすく、ノイズに弱いといえます。プラグやブリッジ、弦 …

【図2-2-2】EMI除去フィルタ（貫通コンデンサ）が使われた電子チューナの例

電子機器にトラブルを引き起こすノイズは、信号と同じ電気エネルギー。電気通信はこのやっかいなノイズとの格闘の歴史でした。しかし、ノイズ問題と真正面に取り組み続けた結果として、現在の情報通信技術の確立があり、さらに私たちの暮らしがここまで豊かになってきました。人が家電や車、そして医療など、より質の高いサービスと繋がっていくこれからの社会でもノイズ対策の技術が益々重要となってきます。通信に使われる電波の波長が数㎝から数㎜のマイクロ波になり、一見するとスマートフォンにはアンテナが無いように見えますが、実は用途に応じたアンテナが内蔵されています。戦闘機のエンジンの点火プラグの放電火花からはノイズ電波が発生することから、第1次大戦中に戦闘機の接近を探知するために、ノイズ電波を周波数変換して検波するスーパーヘテロダイン方式が発明された。20世紀の電気通信技術史に名を残すアメリカの電気工学者E・H・アームストロングは、第1次大戦中は通信部隊の将校としてヨーロッパ戦線に従軍していました。大事な通信用アンテナを守るため、彼は敵機の襲来を予知するための妙案を思いつきました。マルコーニの初期の無線通信は、放電火花が発生するノイズ電波を利用したものであることは前にもご紹介しました。飛行機エンジンの点火プラグもまた放電火花によるノイズ電波を発生します。これを受信すれば敵機の接近を知ることができると彼は考えたのです。しかし、遠方の飛行機から放射されるノイズは微弱な高周波です。そこで、彼は受信した高周波のノイズ電波を低い周波数に変換・増幅してから検波する方法を発明しました。これがのちにラジオやテレビなどにも利用されるようになったスーパーヘテロダイン方式です。身の回りの電子機器は多かれ少なかれノイズを放射し、また外部から飛来する放射ノイズによる障害を受けています。しかし、金属ケースですっぽり電子機器を覆えば、電磁波として飛んでくる外来ノイズを防御できます。金属ケースはノイズ電波を受け入れて、内部に透過させないからです。これは「シールド」「反射」「バイパス」「吸収」というノイズ対策の4要素のうち、最もわかりやすいシールドの手法です。このとき、金属ケースを大地に接地（アース）しておくと、ノイズ電波のエネルギーは大地に吸収されてしまうのでより効果的です。電子機器のノイズ測定などに利用する電波暗室も、外来ノイズを遮断するために全体を金属でシールドして接地しています。しばしばアースとも呼ばれますが、電子機器の金属ケースやシャーシ、信号の帰還経路に使われる回路パターンなどへの接続は、正確にはグランドという用語を使います。また、金属ケースやシャーシなどはフレーム・グランド、回路パターンはシグナル・グランドと呼んでいます。「グランドは適切な個所に、可能なかぎり太く・短くして設ける」。これが回路パターニングの第1のポイントです。シグナル・グランドをシャーシなどのフレーム・グランドと接続するのも、グランドの面積をより広くとるためです。しかし、ネジなどで接続されている場合、ネジが緩んだりすると、そこから放射ノイズが発生するので注意が必要です。ギザギザのついた菊座金やスプリング座金が使われるのも、より良好な接触状態を保つための工夫です。また、回路パターニングにあたっては、「信号パターンと帰還経路であるシグナル・グランドのパターンが大きなループを描かないようにする」ということもポイントとなります。このループがアンテナとなって、高レベルの放射ノイズが発生したりするからです。電子機器のプリント基板の多くは、裏面や内層をシグナル・グランドとし、表面に信号パターンを設けた構造となっています。シグナル・グランドを流れる帰還電流は、最も抵抗が低くなるような最短距離をとります。このため、信号パターンの真下を流れることになり、結果として放射ノイズの発生源となるアンテナループを小さくすることができるのです。

カリフォルニアProposition65対応

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