ACラインフィルタは有効か

 オーディオ信号で問題となるノイズの周波数帯域は20kHz以下。ACライン周りでは、ノイズ対策と称して「絶縁トランス」や「ノイズフィルタ」が利用されているが、これらのほとんどはオーディオ帯域のノイズ対策に役立たない。

 

  ノイズフィルタは通常、高周波(基本的に100kHz~MHz帯)に効くよう作られている。これはEMC(電磁ノイズによる電子機器の誤動作の防止)を目的に作られている為だ。

 他に「絶縁トランス」という商品がある。これは低周波の同相ノイズを除去するだけででノーマルモードのノイズと高周波は素通りする。
 ネット上には「絶縁トランスを通したらこんなに音が良くなりました」といった記事をみかけるが、私は単に電源インピーダンスを変化させた(容量ダウンさせた)結果にすぎないと見ている。

※トランス結合はマイクロフォンの伝送に使われている。uVオーダの微細な信号を何十メートル引き伸ばしてもハムが乗らないのは、トランス結合による同相ノイズ除去効果のおかげだ。

 

オーディオ用に使えるACラインフィルタはあるか

「ノイズカットトランス」という商品がある。これはシールドトランスを進化させたもので、詳しい構造は不明だが代表特性をみると、1kHz以上から効果があるようだ[1]。問題点に、発熱や「うなり音」があるという。

 通常の絶縁トランスの2次側にノイズフィルタを組み合わせる方法もある。ノイズフィルタをトランスの二次側に置くと、上流側のインピーダンスが上昇してフィルタが低周波から利くようになる。うまくいけばノイズカットトランスと同じ効果が得られるかもしれない。

 世の中にはACラインをいったん直流にして新しく電源波形をジェネレートする機器がある。確かに完璧なAC波形を作れるが、オーディオ機器の中で直流に変換されるので、無駄なことをしているように思える。結局この機器は交流をいったん直流にして、そこに60Hzの「綺麗なノイズ」を追加して交流をつくるだけである。

 

フィルタの容量は何W必要か

 ノイズ対策に重点をおくとトランスやフィルタの電流容量は大いほど不利になる。モノが大きいほど静電結合が増えてノイズが素通りするためだ。
 しかし小さなトランスを選ぶと今度はインピーダンスが高くなって十分な電流が供給できない。オーディオ機器の電源が粗悪だと音に影響してくる。

 結局ノイズと電源容量はトレードオフの関係にあり、はっきりしたことは測定してみなければわからない。

 

フィルタの効果と必要性について

 ACラインフィルタに期待する効果はあくまで「ノイズの低減」。ノイズ低減の結果表れる聴感上の効果はS/N向上だけで、音色が変わって聞こえることはない。

 パワーアンプの場合は電源側に低インピーダンスを求めるから、コンセントとアンプの間に何か入れれば元のコンセントよりも必ずインピーダンスが高くなって悪化の方向になる。

 結局この手のフィルタが有効なのは小電力機器で、かつ明らかにラインノイズが原因と見られる雑音、もしくは通信エラーが入って問題になる場合に限られる。はっきりした「ノイズ源」がある場合は、フィルタをそれに繋いで屋内配線がノイズで汚れるのを防ぐ方がよいだろう。

 

200V→100V降圧トランスについて

 パワーアンプではコンセント側のインピーダンスを限りなく下げる方向で考えるのが正しい。これはブレーカからの屋内配線の見直しが決め手となる。これが同時にノイズ対策にもなることも見逃せない(配線のインピーダンスは低いほどノイズの影響を受けにくい)。

 屋内配線を見直すのは大変だが、200Vを100Vに降圧すれば単純にコンセント側の電流容量が2倍になったのと同じ効果になる。但し十分容量の大きな変換トランスを使うことが前提だ。せっかく200Vから電源をとっても元の100Vよりも電流がとれなくなっては意味が無い。

 いずれにしても手間やコストがかかるので、やる必要があるかどうか後述の方法で負荷時のコンセント容量を確認してから検討してほしい。

 

ACラインノイズの測定方法

 ノイズ対策の効果を知るためにはACラインのノイズを観測する必要がある。それにはまず、高すぎる電圧(100Vの基本波)を計測可能なレベルに落とす必要がある。それから基本波(60Hz or 50Hz)を減衰させる。これにはノッチフィルタが効果的だが回路調整が難しい。

 最も簡単は方法は抵抗分圧したあと1kHzくらいのCRハイパスフィルタを通してやることであり、これでひとまず計測器に接続し分析可能になる。
 下の図はこうして観測したコンセントのACラインノイズで、基本波を減衰させたおかげで今まで見えなかったノイズが見えている。
AC100Vラインの計測はショートや感電の危険がある。ビギナーは手を出さないで欲しい。

acnoiz1 左は自宅のACラインの電圧を1/100に減衰させた後、60Hzを約-30dB減衰させてみた結果。縦軸は2V/div。

 ここに見えているノイズは低周波成分が主なので、絶縁トランスや市販のノイズフィルタで消すことはできない。電源にこのようなノイズが乗っていても、オーディオ機器の電源回路で十分除去されるのが普通だ。

 

 

 パワーアンプの電源に使うコンセントの電流容量を確認する場合は、小型の白熱電球(100V)をパワーアンプと同じコンセントに繋いで光の変化を確認するのが簡単だ。大音量で白熱電球の明るさが変化しなかったら、コンセントの容量は十分で電源まわりを改善する必要はないこの実験をする場合も、電球の光(直接見続けないこと)と電球の加熱に十分注意して欲しい。
 さらに、ツイータが発する無音時のノイズに耳を近づけて、エアコンや扇風機、電子レンジなどを動かしたとき何も聞こえなければ、ノイズフィルタも必要ない。つまり、電源周りをいじる必要は何も無い(改善の余地なし)という結論が得られる。

 必要かもしれないと思ってアレコレ買ったり工事をする前に、まずこのチェックをすることをお勧めしたい。

 

<関連商品>
ノイズカットトランス
ノイズフィルタ

<参考文献>
1.ノイズカットトランスの減衰率 電研精機研究所