プロが教えるわが家の防犯対策術!

最近趣味でギターのエフェクターを作っています。

今までプリント基板のキットを作っていましたが、
少し慣れてきたので、今度自作の回路をユニバーサル基板に組んでみようと思っています。

次のうちノイズの要因になりうるものはどれでしょうか?どれを優先して対策すべきでしょうか?

1)グラウンドラインの長さ
2)電源ラインの長さ
3)グラウンドラインと部品が入り組んでいる
4)電源ラインと部品が入り組んでいる
5)グラウンドラインと電源ラインが隣接して並行している

エフェクターですので、ノイズとはアナログ回路上の可聴領域の電源ノイズや外来ノイズを想定しています。
ネット等で調べると1)や2)はノイズ要因らしいのですが、実際のエフェクターの基板を見てみると、1)や2)には無頓着で、代わりに3)~5)に配慮しているように見えるものが非常に多く、どうも自信が持てません。

よろしくお願いします。

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A 回答 (6件)

ノイズ対策は、広範囲で奥が深いものです。


簡単には説明できないので、下記URLを参考にしてください。
http://homepage3.nifty.com/tsato/dtemc/


トランス式のACアダプタを使えば電源ノイズは通常問題ありません。
スイッチング電源を使った場合はノイズが問題になる事が有ります。
このノイズは電線を伝わるものなので、以下に示すものに含まれます。

外来ノイズには基板に直接飛び込むものと、電源や入出力の電線を伝わってくるものが有ります。

基板に飛び込むものには磁気的結合のものと静電的結合によるものがあります。
磁気的結合は磁力線を取り囲む面積に比例するので、面積を小さくするのが効果的です。
具体的には、信号ラインとグランドの距離を出来るだけ近付けるようにします。
隙間が少なくなるようにしてください。
電線でつなぐ場合は信号の電線とグランドの電線をより合わせるようにします。

静電的結合を減らすには、回路を小さく作るのが効果的です。
小さくといっても限度があるので、それ以上の対策はシールドを使います。
シールドに隙間があるとそこからノイズが飛び込むので隙間が少なくなる工夫をします。
幅1mm、長さ5cmの隙間は直径5cmの穴と同じだけのノイズが飛び込みます。
基板の上下のシールドの隙間も問題なので、適切な位置で上下を結ぶ必要があります。

電源を伝わるノイズは適切なノイズフィルタを使用することで対策できます。
たとえば、このようなものです。
http://akizukidenshi.com/catalog/c/cnoise/

信号線にこのようなフィルタを使うと信号までなくなる恐れがあるので対応する周波数を確認して使う必要があります。
コモンモードチョークであればそのような心配はありません。
たとえば、このようなものです。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-07404/
これは電源用ですが、信号ラインにも使えます。
信号ラインには大きすぎますけど。
信号用ではこんなものがあります。
http://www.digikey.jp/product-detail/ja/DR331-25 …

トランスで絶縁することがもっと効果的です。
トランスのインピーダンスは信号源のインピーダンスに見合ったものを使います。
http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php …
http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php …
http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php …
完全に絶縁すると静電気がたまって放電することがあるので100kΩぐらいの抵抗でトランスの1次側と2次側のグランドを結んでおきます。


回路を安定に動作させるのに一番重要なことはグランドをしっかり作ることです。
銅箔テープをグランドの配線に使用するのが効果的です。
http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php …

この様な基板を使って方眼紙のようなグランドを作るのも効果的です。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-07214/

この回答への補足

ありがとうございます。

> 信号ラインとグランドの距離を出来るだけ近付けるようにします

大変参考になります。
その他のアドバイスも勉強になりました。
電源側(DCジャック)にはチョークコイルではありませんが一応パスコンを入れるつもりでおります。

最後に紹介いただいた基板は、電源とグラウンドが随所で直交することで、撚り線にするのと同じような効果が得られるということでよろしいでしょうか。
グラウンドラインを短くすることや1点アースに神経質になるよりも、こちらのアプローチの方がノイズに強くなるのでしょうか(もちろんケースバイケースだとは思いますが)。

補足日時:2014/06/10 22:28
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
大変勉強になりました。

お礼日時:2014/06/11 19:16

これまでの回答は、それぞれに良いことを書いていますが、まだ出てないものを



絶対に、アースライン(または、電源ライン)をループにしてはいけません。

基板の周囲をぐるりとアースラインが回るようにすると便利ですが、てきめんにハムノイズを拾います。必ずどこか1か所ラインを切って、ループにならないようにしてください。

ボリュームなどの部品の金属ケースをアースする場合も、気を付けていないと、金属ケースをねじ止めしてアースにつないだ部分と、金属ケースから電線を引いてアースにつないだ部分との間で、ループができていることがあります。

これは「1点アース」と同じ原理ですが、もう少し広く考えて、木の枝のように枝分かれするアースはOK、枝の先が再びつながるアースはNGということです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
グラウンドループというものですね。基板のアースラインは閉じないように気を付けます。機構部品のレイアウトについても、絶縁ジャックなどを使ってうまくループにならないよう対策しようと思います。

暇があれば色々調べていますが、皆さんおっしゃる通りノイズ対策はとても奥が深いようで、まだまだ勉強していこうと思います。
とりあえず今回の疑問は皆さんのおかげで一定の答えを得ることができましたので、締め切らせていただきます。ありがとうございました。

お礼日時:2014/06/15 21:00

>最後に紹介いただいた基板は、電源とグラウンドが随所で直交することで、撚り線にするのと同じような効果が得られるということでよろしいでしょうか。


ぜんぜん違います。
撚り線にすることの効果はこちらを見てください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%84%E3%82%A4% …

この基板の効果は電源とグランドの配線のインピーダンスを下げることです。
グランドのインピーダンスを下げることで回路の動作が安定します。
これにより、原因不明の不具合に悩ませられることが少なくなります。

一番良いことは、全面を銅箔とするベタアースとすることです。
ベタアースの上に信号線がある場合、この信号線にノイズが飛び込むためにはアースと信号線の間の隙間に磁力線が通過する必要があります。
この隙間は十分少なくすることが出来るのでノイズが飛び込みにくくなります。
グランドを十字に配線することでベタアースに似た効果が得られます。

デジタル回路では回路全体の電源電圧を同じにする必要があるので(複数電圧を使う回路もある)電源の配線のインピーダンスを下げるためにベタな配線を使いますが、アナログ回路ではそのような制限は無いので、電源用の十字パターンもグランドに流用して、とにかくグランドのインピーダンスを下げたほうが効果的です。

1点アースは真空管の時代には重要な技術でした。
真空管の時代の部品は大きいものが多いので、それらを結ぶ配線も長いものになり、インピーダンスを下げるために太い配線をやベタアースを使うのはコスト高になります。
現在では部品の小型化とプリント基板の採用により、ベタアースの採用によるコストアップは許容範囲の中になっています。
ユニバーサル基板にはベタアースが設けられていないので、銅箔テープなどで補います。
現在であっても、1点アースでコストを下げられるのであれば積極的に採用すべきです。
(どこを1点にするかを探すのに時間=コストがかかります)

現在は回路が小型化しているために回路に直接飛び込むものよりも電源や信号線から飛び込むノイズの対策のほうが重要です。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

紹介いただいた基板では、グラウンドラインをメッシュ状に分布させることで、ベタアースに近づけているということですね。
そして、ベタアースのメリットは、導体の面積を大きく取ることでグラウンド自体のインピーダンスが下がることと、基板上の信号ラインとの距離が短くなり磁気的結合によるノイズを防げることの2点なのですね。

そう考えると、実現可能性はともかく、ベタアースからさらに進めてグラウンド面で回路全体をサンドしてしまえば、静電シールドも兼ねますし、より完全に近いノイズ対策になりそうですね。

私が見たいくつかの回路でグラウンドラインが基板の周囲をぐるりと取り囲んでいた理由は、ユニバーサル基板ではベタアースができないので、次善の策として、信号ラインに極力近づけて、かつインピーダンスを下げる工夫なのだろう、ととりあえず理解しました。

また、その回路で1点アースがなされていなかったのは、配線作業上の都合と、設計時間の制約から、上記のメリットを優先して妥協した結果なのでしょうね。
趣味レベルであれば、逆にそういった制約が小さいので、じっくり練ってみたい気になりました。プリント基板は機材やコスト面でとっつきにくく思われて敬遠していましたが、やはりメリットが大きいようなので、こちらも検討してみようと思います。

おかしな間違いがありましたらまた指摘していただけると幸いです。
自分でももっと勉強してみます。
ありがとうございました。

お礼日時:2014/06/11 19:15

ノイズ発生対策、発信アンテナを張らないこと、もちろん高インピーダンス回路では受信アンテナ。


アンテナって、電流のループです。
理想的にはアースと並行2線です。
理想的な1点アースは、どの回路へも、その電源ラインと並行2線にしたうえアースは同じ1点に接続。
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この回答へのお礼

皆さんおっしゃる通りノイズ対策はとても奥が深いようで、まだまだ勉強していこうと思います。
とりあえず今回の疑問は皆さんのおかげで一定の答えを得ることができましたので、締め切らせていただきます。ありがとうございました。

お礼日時:2014/06/15 21:01

ノイズ対策はやみくもに行ってもだめです。

回路によって、ノイズ源になる部分とノイズに弱い部分がありますので、そこをきちんとつくるのがポイントです。
音声周波数位では電磁的な結合はそれほど強くありませんので、シールドにたよっても効果はあまりないことが多くなります。ノイズに弱い部分とは信号レベルが低く、インピーダンスが高い部分です。たとえば、アンプの入力部分とかマイクアンプの部分などです。

1点アースが有効といわれることがありますが、これは各段のアースを分離して1か所でつなぐことで、アースに戻る電流回路に他回路の電流を流さないようします。 とくに信号レベルが低い部分はアースやリターンへの電流が次段や他回路と共有部分を持たないようにするのがこつです。

この回答への補足

ありがとうございます。
可聴領域では電磁的な結合はそれほど強くないとのことで、勉強になりました。エレキギターのノイズ対策と言えばシールドのことを指すのがほとんどですので、意外でした。

1点アースについてですが、実回路ではグラウンドラインを基板上で長々と引き回している例を見受けます。
といっても私が良く見かけるのは、各段のアースを分離するために引き回しているのではなく、基板の周囲をぐるりと取り囲んでいるだけの物です。各段からはそこに適宜接続されていて、共通部分が盛大に生じています。
これは1点アースとは矛盾しているように思われるのですが…、1点アースを諦めてでもグラウンドで基板を取り囲むことによるメリットとはいったい何でしょうか。

取り囲むというとシールド?とも思うのですが、3次元で取り囲むならともかく、たかだか同一面上でぐるりと取り囲んだくらいでノイズ対策になるものでしょうか?

もう少しだけお付き合いいただければ幸いに存じます。

補足日時:2014/06/10 22:36
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この回答へのお礼

皆さんおっしゃる通りノイズ対策はとても奥が深いようで、まだまだ勉強していこうと思います。
とりあえず今回の疑問は皆さんのおかげで一定の答えを得ることができましたので、締め切らせていただきます。ありがとうございました。

お礼日時:2014/06/15 21:01

 Gラインはきちんとアース取れば雑音防止になるものです。

回路の周囲や雑音発生源を取り囲むように。
 電源回路と本回路は必ず分離します。必要ならシールドも考えます。

 回路は最短でつなぐことを考えます。入力回路と出力回路が平行しないように、また前後しないようにきちんと並べましょう。出力信号を入力側が拾うと最悪ハウリングがおきます。

 ユニバーサルでは制約が多いので、テスト回路は兎も角、本回路はエッチングしてちゃんと作りましょう。

この回答への補足

ありがとうございます。
私が挙げた番号に沿うと、4)だけが問題になるということでよろしいですね。

今回はエフェクター制作の慣例にしたがって、電源と信号のグラウンドは共有するつもりですが、信号ラインと電源に近いラインはなるべく隔離するように組もうと思います。

グラウンドラインは極力短くするよりも、回路を取り囲むように巡らせた方が良いのですね。
後学のため教えていただきたいのですが、それはどのような原理でノイズに強くなるのでしょうか。

また、基板を含めた回路全体を金属ケースに入れてシールドするつもりですが、その場合でもグラウンドラインで回路を取り囲むことによる追加効果はありますか?

補足日時:2014/06/09 20:21
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この回答へのお礼

皆さんおっしゃる通りノイズ対策はとても奥が深いようで、まだまだ勉強していこうと思います。
とりあえず今回の疑問は皆さんのおかげで一定の答えを得ることができましたので、締め切らせていただきます。ありがとうございました。

お礼日時:2014/06/15 21:00

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Qユニバーサル基板でのGND

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00182/

このようなユニバーサル基板で回路を作る場合、GNDの取り方がむずかしく
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良いアドバイスください。

Aベストアンサー

ANo.2です。
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実施例としてここ(http://homepage3.nifty.com/tmvzg/making/PCB/MakePCB.html)があります。

なお、面積を大きくするために、テープを複数並べて貼っても、粘着面は導電性がないので、境目を線状に(溶接するように)ハンダ付けして電気的につなぐ必要があります。このハンダ付けは熟練が必要なので、最初から幅広の銅箔テープを使ったほうが、手間も要らず見た目も良くなります。

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いろいろ本を見てもパスコンは0.1μFをつければいい。という内容が多く、
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下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
インピーダンスと考えられます。
つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけです。
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上記URLは、横軸目盛りがはっきりしていないので、お詫びにいくつかのパスコンに関するURLを貼っておきます。
ご参考にしてください。
http://www.rohm.co.jp/en/capacitor/what7-j.html
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/contents/2004/tr0409/0409swpw.pdf
http://www.murata.co.jp/articles/ta0463.html

参考URL:http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
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ユニバーサル基板で素子から素子への接続には、半田を使う方法とジャンパー線を使う方法がありますが、ノイズのことを考えるとどちらの方が良いのでしょうか?ジャンパー線の方が導通の部分が隠れているのでノイズに強そうな気がするのですが、どうなのでしょうか?

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私はカッターナイフと金属定規と紙ヤスリを使っています。
 (1) ユニバーサル基板をカッティングマット(http://minkara.carview.co.jp/userid/202348/blog/3135001/)の上に置く。
    カッティングマットはカッターナイフで机を傷つけないようにするものなので、下地に傷がついてもいいのなら不要です。
 (2) アルミやステンレスでできた定規(直線部分があるなら定規でなくてもいい)の直線部分をユニバーサル基板の穴列と平行になるように置く。
 (3) 定規が動かないようにしっかり押さえながら、ユニバーサル基板の穴列の中心に沿ってカッターナイフで何度も傷をつける(怪我をしないように充分気をつけてください)。カッターナイフの傷は基板の端から端まで入れてください。
 (4) 傷の深さがユニバーサル基板の厚さの1/3程度にまで達したら、一方を万力に挟むか、あるいはラジオペンチを使って基板を割る。
 (5) そのままでは切断面が凹凸になっていて汚いので、穴列がなくなって滑らかになるまで、切断面を紙やすりで研磨する。
     このとき、平坦な面に紙ヤスリを置き、基板を紙ヤスリ面に垂直に立てた状態で研磨するといいです。
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私はカッターナイフと金属定規と紙ヤスリを使っています。
 (1) ユニバーサル基板をカッティングマット(http://minkara.carview.co.jp/userid/202348/blog/3135001/)の上に置く。
    カッティングマットはカッターナイフで机を傷つけないようにするものなので、下地に傷がついてもいいのなら不要です。
 (2) アルミやステンレスでできた定規(直線部分があるなら定規でなくてもいい)の直線部分をユニバーサル基板の穴列と平行になるように置く。
 (3) 定規が動かないようにしっかり押...続きを読む

Qユニバーサル基板 配線 はんだ付け こつ

ユニバーサル基板で回路を組む課題が出ていまして、配線図から自分で書くのですが、結構線がビッチリ隙間ない感じになってしまっています。
配線図から見直すのが1番なのでしょうが、自分にはセンスと時間がありません。
線を直角に曲げなければいけないところが何ヶ所かあるのですが、うまくできるか心配です。
これってはんだ付けする前の線を直角に曲げてからはんだ付けするしかないんでしょうか。

あと、なんでもいいのではんだ付けのコツを教えて下さい。
はんだ付けは一応中学の授業でやったので人並みにはできます。

よろしくお願いします!

Aベストアンサー

ユニバーサル基板では、部品の配置を良く考えないと、配線がクロスしてしまいますが、複雑な回路ですと回避できませんので、基板の表を通したり、被覆付きの線材などでジャンプして配線します。仕事をしていた時は、よくユニバーサル基板でワンオフの製品に組み込むための制御ユニットを製作していました。プリント基板よりは時間的に早くできるし、実験しながら作り上げることができるので、よくやっていました。まだ、動いているのかな(笑)。

で、直角に曲がる部分ですが、ストレートの線材(メッキ単線)の先端を先ず半田付けし、その跡で、直角に曲がる場所でラジオペンチで曲げることが多かったですね。これですと、片方が固定されているので、フォーミングがしやすいです。しかし、半田付けを進めてゆくと、作業的に後から曲げることが難しくなってきますので、そう言う場合は、予めフォーミングしておいた線を半田付けすることになると思います。

半田付けのツールとしては、下記のようなクリップが有用です。基板上で線材を押さえるのに使います。半田ごての熱を吸収しますので、隣接するものへの熱ダメージも保護します。
http://amazon.co.jp/dp/B001PR1KNS ← ¥388 ヒートクリップ。

"なんでもいいのではんだ付けのコツを教えて下さい。" → 私のコツですので、一般的なものとは違う可能性があります。
・半田付けは、先ず汚れていると付きが悪いので、アルコールなどで事前に油分を除去しておきましょう。
・予備半田をしておくと付きやすいです。
・コテは、熱量を伝えるため、最初は長めに当てておき、半田を流し込んだらさっと放します。半田が角を出すようなら、コテの温度が高すぎます。温度を調整しましょう。
・半田付けの仕上がりは、濡れと流れです。水に濡れているような半田に線材などが埋まっていて、半田自体は流れるように広がっていることです。決して盛り上がったりしないようにします。
・仕上がりは、艶があるように。熱くても半田が固まるまでは、動かないようにしましょう。動くと"ス"ができたり、皺がよってしまい、ひび割れの原因になったりします。
・半田付けのあと、軽く引っ張って線が抜けないことを確認します。 ← 抜けることが時折あります(笑)。

下記のページが良かったです。
http://homepage1.nifty.com/x6/elecmake/solder.html

これも参考になるでしょう。
http://www.freelab.jp/fl_kit/kit_7handa.html

ユニバーサル基板では、部品の配置を良く考えないと、配線がクロスしてしまいますが、複雑な回路ですと回避できませんので、基板の表を通したり、被覆付きの線材などでジャンプして配線します。仕事をしていた時は、よくユニバーサル基板でワンオフの製品に組み込むための制御ユニットを製作していました。プリント基板よりは時間的に早くできるし、実験しながら作り上げることができるので、よくやっていました。まだ、動いているのかな(笑)。

で、直角に曲がる部分ですが、ストレートの線材(メッキ単線)の先端...続きを読む

Qプルアップ抵抗値の決め方について

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調節していって電圧降下が0.9Vとなるように設定するのでしょうか。どうぞご助力お願いします。



以下、理解の補足です。
・理解その1
ふつう、こういう場合は抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が決まっていることが前提だと考えていました。V=IRを計算するためには、この変数のうち2つを知っていなければならないからです。
また、例えば5V/2Aの電源を使った場合、マイコン周りは電源ラインからの分岐が多いため、この抵抗に2A全てが流るわけではないことも理解しています。

電源ラインからは「使う電流」だけ引っ張るイメージだと理解しているのですが、その「使う電流」が分からないため抵抗値を決定できません。(ポート入力電流の最大定格はありますが…)


・理解その2
理解その1で書いたように、抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が必要だと理解しています。図2を例に説明します。Rの値を決めたいとします。
CD間の電圧降下が5Vであることと、回路全体を流れる電流が2Aであることから、キルヒホッフの法則より簡単にRの値とそれぞれの抵抗に流れる電流が分かります。今回の例もこれと同じように考えられないのでしょうか。

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調...続きを読む

Aベストアンサー

NO1です。

スイッチがONした時に抵抗に流れる電流というのは、最大入力電流や最大入力電圧
という仕様から読めば良いのでしょうか。
→おそらくマイコンの入力端子の電流はほとんど0なので気にしなくてよいと思われます。
入力電圧は5Vかけても問題ないかは確認必要です。

マイコンの入力電圧として0Vか5Vを入れたいのであれば、抵抗値は、NO3の方が
言われているとおり、ノイズに強くしたいかどうかで決めれば良いです。
あとは、スイッチがONした時の抵抗の許容電力を気にすれば良いです。
例えば、抵抗を10KΩとした場合、抵抗に流れる電流は5V/10kΩ=0.5mAで
抵抗で消費する電力は5V×0.5mA=0.0025Wです。
1/16Wの抵抗を使っても全く余裕があり問題ありません。
しかし、100Ωとかにしてしまうと、1/2Wなどもっと許容電力の大きい抵抗を
使用しなければいけません。
まあ大抵、NO3の方が書かれている範囲の中間の、10kΩ程度付けておけば
問題にはならないのでは?

Q一点アース、グランド分離、電源電圧

趣味レベルで電子工作をしています。
本業のエンジニアではないので、的外れなことを言っている場合はスミマセン。

アナログとデジタルが混在するプリント基板を設計しています。
多点アースで設計した基板のノイズに悩まされ、パターンカットして、配線でジャンプさせたり、
問題を切り分けていくうちに、一点アースが有効なのでは?という結論にたどり着きました。
ここまで悩む前は、市販品で一点アースを採用したモノをみて、そこまで効果あるのかな?
と思っていたのですが、どうやら甘く見ていたようです。
ところが、色々あるノイズ対策のなかでも一点アースやグランド分離に関して、
気を付けるべき点やノウハウをまとめたようなWEBページや書籍が少なく困っています。
そこでいくつか質問があります。

1.グランド分離、一点アースは放射ノイズ、伝導ノイズ、どちらにも効くと考えてよいのでしょうか。

2.グランド分離は電源電圧を重視して行うべきでしょうか。
回路ブロックA、B、Cを分離したい場合、Aは24V電源、B、Cは12V電源駆動で、
12Vは絶縁されていないレギュレータで24Vから生成しているとすると、
図1、図2のどちらがよいのでしょうか。

3.市販の製品の一点アースを観察していると、グランドのラインをたどった時、
太い配線や細い配線が入り混じっているように見えます。
グランド線の太さはどのような点に留意して決定すればよいでしょうか。

また、グランド分離したうちの、同回路ブロック内のグランド配線は、
図3、図4、どちらの方がよいのでしょうか。
図3は直線的にグランドを繋いでおり、図4は多点アースのように接続しています。

ご教授頂ければ幸いです。

趣味レベルで電子工作をしています。
本業のエンジニアではないので、的外れなことを言っている場合はスミマセン。

アナログとデジタルが混在するプリント基板を設計しています。
多点アースで設計した基板のノイズに悩まされ、パターンカットして、配線でジャンプさせたり、
問題を切り分けていくうちに、一点アースが有効なのでは?という結論にたどり着きました。
ここまで悩む前は、市販品で一点アースを採用したモノをみて、そこまで効果あるのかな?
と思っていたのですが、どうやら甘く見ていたよ...続きを読む

Aベストアンサー

http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-8626JA.pdf

のp7~p9が参考になるかも。

Qノイズ対策について 鉛、アルミテープなど

ケーブルなどにアルミテープを巻くとノイズを吸収してくれるといいます
どういう原理なのでしょう?
鉛も制振に使いますが、アルミのようにノイズを吸収してくれるのでしょうか?
ケーブルが重なってる部分にアルミを巻こうか迷ってます
もし、アルミが電気を吸収するのでしたら、アルミ箔自体もアースしたほうがいいのか悩んでます

質問内容をまとめますと
1.アルミテープがノイズ対策になる原理について
2.鉛もアルミと同様にノイズに対して有効なのか
3.アルミテープをアースしたほうがいいのか

3点に付きまして、詳しい方よろしくお願いします

Aベストアンサー

 ケーブルに金属被覆を被せるとシールドになります。金属の導電率が良いもの程、一般的にはシールド効果は良好になります。と言う事で、同じ厚さなら、鉛よりアルミ、アルミより銅のほうが良いと言う事になります。この原理は、外来からやってくる電界を大地に落とす事に由来しています。接地の仕方は片側接地が原則です。両端で接地しますと、大地との間に閉回路が出来ますのでここに電流が流れ、場合によってはこれがノイズの原因になることがあります。
 鉛は鉛中毒問題で現在では環境的に危険物資として扱われています。例えば半田に使われていた鉛をなくした非鉛半田が電子機器では使用されていますので、ご使用は止めた方が良いと思います。昔は直接地下に埋設するケーブルの外被には多く使われていました。
 ケーブルにシールドを施すのは良い事ばかりではなく、シールドに流れる電流はケーブル内部の信号に影響を与える事、静電容量等の特性が増加するので、減衰量が増すこと(ケーブル内での信号のロスが増加)特性インピーダンスが低下する。等の変化が起こりますので、音質は一般的には悪くなる方向です。外来のイズが入り込んで音質劣化が明らかに起こっているのであるなら別ですが、一般的にはよくありません。例えば皆さんがインターネット接続に使用しているLANケーブルにシールドは付いていません。LANケーブルのように対の撚りピッチをコントロールする事で外来のイズは防ぐ事も出来ます。どのようなノイズに大して対策をするかで最適対処処方は違ってきます。特に音声帯域の磁界に対して効果的なシールド材料は無く、上記した対撚り効果を有効に使うのが良いでしょう。
 アナログオーディオケーブルの中にはシールドの無い製品も販売されています。これは上記したようなロス増成分を減らそうと言う試みです。その昔、加銅鉄平先生が「無線と実験」誌上でシールドを排除した検討結果を公表されていました。
 シールドを施せば万全だ、安心だと考えるのは早計で、音質劣化をさせているかもしれません。

 ケーブルに金属被覆を被せるとシールドになります。金属の導電率が良いもの程、一般的にはシールド効果は良好になります。と言う事で、同じ厚さなら、鉛よりアルミ、アルミより銅のほうが良いと言う事になります。この原理は、外来からやってくる電界を大地に落とす事に由来しています。接地の仕方は片側接地が原則です。両端で接地しますと、大地との間に閉回路が出来ますのでここに電流が流れ、場合によってはこれがノイズの原因になることがあります。
 鉛は鉛中毒問題で現在では環境的に危険物資として扱...続きを読む

Qケーブルのシールド線の働きと効果について教えて!

シードケーブル線のシールド効果と働きについて教えて下さい。マイクなどに使うシールド線の被服はアースされていなくてもノイズ軽減の「シールド効果」はありますか?

いま訳あってある2台の音響機器のマイクラインのケーブルを6芯のモジュラーで(他の信号線とともに)一本のケーブルにして接続する必要が生じました。
そこで「6芯シールド」を使い先端を6芯用モジュラーにし、そしてもう一方は6ピンの無線用マイクプラグで接続しました。

ところが、ケーブルのシールド(被服)を無線用プラグのほうは機器筐体のシャーシケースのアースから流れるように接続しましたが、モジュラーの機器のほうは構造上シールドがシャーシに被服が接地できません。自分でモジュラー用圧着ペンチで端子をつけたのですが、シールドの被服は手前で単に切断されたままになっています。

お聞きしたいのは、シールドでノイズ除去効果を得るためには、両方の機器の両方ともシャーシをシールド被服に接地しないといけないのでしょうか?
そもそも「シールド線」とは被服にはアースが流れていなければオーデーオ信号等のノイズ遮断は期待できないのでしょうか?
それともシールドがあるだけ(浮いている状態)でも「遮断効果」がありますか?
一般にたいていの機器はシールドにシャーシがつながっているようにおもいますが・・・ここが判りません。

2つの機器のシャーシ間で片方だけがアース接地されていてかたほうはつながなくてもノイズ除去の効果はあるものですか?
(1)アースは両方つなげる事が必要
(2)アースは片方だけで良い
(3)アースはつながなくても良い
効果のためにはどれが正しいでしょう・・・
どなたかお教え願えませんでしょうか?
どうぞよろしくお願いします!

シードケーブル線のシールド効果と働きについて教えて下さい。マイクなどに使うシールド線の被服はアースされていなくてもノイズ軽減の「シールド効果」はありますか?

いま訳あってある2台の音響機器のマイクラインのケーブルを6芯のモジュラーで(他の信号線とともに)一本のケーブルにして接続する必要が生じました。
そこで「6芯シールド」を使い先端を6芯用モジュラーにし、そしてもう一方は6ピンの無線用マイクプラグで接続しました。

ところが、ケーブルのシールド(被服)を無線用プラグのほう...続きを読む

Aベストアンサー

#1さんの回答を拝見し「確かにその通り!」と感じるオーディオ畑の者です。

参考程度に“一般論”を書かせて頂きます。

>マイクなどに使うシールド線の被服はアースされていなくてもノイズ軽減の「シールド効果」はありますか?

どの周波数帯域に対してか? 希望する減衰量となるか?については状況しだいですが、効果はあります。

しかし、ラインケーブルであればノンシールドも多く見られますが、マイクケーブルに限ってはやはりシールドをアースすべきです。


使用される機器がアンバランスかバランスか分かりませんが、文面からは6芯ケーブル自体でマイク出力のホット、コールドの芯線は確保できており、その外側にシールドが存在するのだろうと想像します。
(その前提で進めます)

>シールドでノイズ除去効果を得るためには、両方の機器の両方ともシャーシをシールド被服に接地しないといけないのでしょうか?

両端ともシールドをアースせよ、と決まっている訳ではありません。

◆3つのパターンがあります。
(アンバランスでは2芯シールド以上、バランスでは3芯シールド以上の場合)

◇両端ともフローティング(浮いている)のもの。

 主に高周波に対するシールド効果はあるが、電源ハムなどには弱いとされています。

◇一方のみアースされているもの。

 オーディオの世界ではポピュラー。
 一方のプラグ内ではコールドの芯線とシールドが一緒に接続されており、反対側のシールドはオープンになっているケーブルが多く見られます。

◇両端ともアースされているもの。

 聴感上問題なければOKですが、アースループが出来るため、電源ハムなどを拾いやすいと考えられます。

◆一般的には片方だけアースされているものが多く、上流(送り出し)側の機器にシールド線がアースされるのが普通です。
ただし、聴感上問題がなければ、ケーブルの向きが逆になっても何ら支障はありません。

◆市販のラインケーブルの中には、シールドの両端からリード線を出し、下流側での片側アースを含め4パターンのアース方法を選択できるものもあります。

>そもそも「シールド線」とは被服にはアースが流れていなければオーデーオ信号等のノイズ遮断は期待できないのでしょうか?
それともシールドがあるだけ(浮いている状態)でも「遮断効果」がありますか?

どのような形のシールドであれ、飛び込みノイズを遮蔽してくれれば、程度の違いはあっても「効果」ありとはなりますが、信号電圧の微弱なマイク回路では、電源ハムが主な除去対象と思われますから、フローティングではダメでしょう。

プロの現場であれば測定もするでしょうが、個人レベルなら耳で判断されても良いと思います。

自作ケーブルのシールド線(編組線)の両端にリード線をハンダ付けし、4パターンの中から最もノイズの少ないものを採用してはいかがですか?

場合によっては、選択したシールドのアース法に加えて、#1さんが仰るように金属箔を両端フローティングで巻くことで、さらに効果の上がることもオーディオの世界では珍しいことではありません。
(外装の上からになります)

因みに、理想的な大地アースが取れていない場合には、各機器の接地によって、逆にノイズの増加や音質の劣化が起こることがあります。

これもケーブルの接続とは別に、やはり聴感上の判断で決定されれば良いと思います。

この2つの問題は個々の現場(環境/使用機器)で異なるため、結果でしか分からない要素が多分にあります。

#1さんの回答を拝見し「確かにその通り!」と感じるオーディオ畑の者です。

参考程度に“一般論”を書かせて頂きます。

>マイクなどに使うシールド線の被服はアースされていなくてもノイズ軽減の「シールド効果」はありますか?

どの周波数帯域に対してか? 希望する減衰量となるか?については状況しだいですが、効果はあります。

しかし、ラインケーブルであればノンシールドも多く見られますが、マイクケーブルに限ってはやはりシールドをアースすべきです。


使用される機器がアンバランス...続きを読む

Q電気機器のノイズ対策について

EMC試験などで、イミュニティ/エミッションともに、ノイズの影響を抑えるために、シールディングを行うと思います。
その際に、シールドに使用した金属をグランドに落とす(接地する)のとしないのとでは、その効果にどのような違いがあるのでしょうか?
私の認識では、接地すると金属に吸収されたノイズ(電波/電磁界)が接地線によって大地に逃げる・・・という感じになるのですが、それは正しい認識なのでしょうか?
また、シールド線のシールドを、片側のみ接地した場合と両側のみ接地した場合、さらにいずれも接地しなかった場合の効果の違いについても教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

1点アースは、グランドの抵抗により各グランド間に電位差が生じるのを防ぐ目的で行います。

回路を組む場合、物理的に面積(距離)が必要になります。回路図上では、この距離は全く無視され、どのグランド点でも同じ電位(0V)となるように計算して設計を行います。

そして多くの場合、回路は複数の基本回路を組み合わせたものになります。
また信号線を伝って流れ出た電流は、グランドを通って元の位置に戻ってきます。

例えば3つの回路を組み合わせた場合、

回路A→回路B→回路C
 ↓   ↓   ↓
 G1--G2--G3

回路Aから流れ出た電流は、G2を通りG1へ戻ってきます。同様に回路Bの電流はG3を通ってG2へ・・・等等、沢山考えられますね。
この時、グランド間に小さな抵抗値が有るので、各回路のグランドには電位差が生じます。G1・G2・G3では、それぞれ電圧が異なるわけです。(完全な電圧駆動であれば、電流が流れないので電位差は生じませんが・・・)

1点アースにすると、G1・G2・G3が一つになるわけですから、いくら電流を流しても電位差が発生しません。このため1点アースを利用するのです。


デジタル回路の場合、信号にノイズマージンを多くとっていますので、各回路のグランドに多少電位差が有ったとしても、ほとんど問題になりません。
各回路のグランドに発生する電圧降下は、デジタル回路のノイズマージンより少ないからです。


デジタル回路は、前述した通りにグランドの電圧降下が問題にならないので、パターン設計の効率化を優先させます。(1点アースなんか気にしない)
アナログ回路はグランドの電圧降下が問題になる場合は、1点アース等を用いて精度を優先させます。1点アースできない場合は、ベタアース。

★ここまでのまとめ---------------------
・デジタル回路ではグランドに電位差があり、それが気にならない。
・アナログ回路では、1点アースやベタアース等を行い、グランド間の電位差を小さくしている。
---------------------------------------

このとき、2つ以上でアナログとデジタルを接続すると、電流が回り込んだりする場合があります。グランドのループ。
2点以上でグランドを結合すると言う事は、アナログ回路は1点アースではなくベタアース等を行っている場合ですね。

アナログ回路
↑    ↓
1    2
↑    ↓
デジタル回路

1では、デジタル回路グランドが1mV。
2では、デジタル回路グランドが0mV。
・・・だったとしたら、アナログ回路のグランドは同電位なので、1からアナログ回路を通って2へ電流が流れてゆきます。
そしてそのグランド間の電位差は、信号により随時変化しています。つまりノイズです。
デジタル信号のノイズがアナログ回路を通る事になるので、性能が劣化します。

アナログ回路



デジタル回路

結合グランドを1点にすると、グランドのループが無くなり(回路が切れる)、上記問題が解消されます。
アナログとデジタルのグランド電位は同じになりますが、グランドを回り込む経路(回路)は無くなってしまいますので、デジタル回路のグランドに発生するノイズの影響が極力少なくなります。

1点アースは、グランドの抵抗により各グランド間に電位差が生じるのを防ぐ目的で行います。

回路を組む場合、物理的に面積(距離)が必要になります。回路図上では、この距離は全く無視され、どのグランド点でも同じ電位(0V)となるように計算して設計を行います。

そして多くの場合、回路は複数の基本回路を組み合わせたものになります。
また信号線を伝って流れ出た電流は、グランドを通って元の位置に戻ってきます。

例えば3つの回路を組み合わせた場合、

回路A→回路B→回路C
 ↓   ↓   ↓...続きを読む


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