いったいグランドループとは何なのでしょうか？

Aug 15, 2023

これらの魔法の生き物はどこからともなく現れて、電子機器を故障させたり、耳の穴を悩ませたりします。 それらを理解すれば、間違いなくお金と手間を節約できます。 一言で言えば、グランド ループとは、2 つの別個のデバイス (A と B) が別々にグランドに接続され、さらにグランドのある何らかの通信ケーブルを介して相互に接続され、ループが形成されるときに起こることです。 これにより、グランドへの 2 つの別個の経路が提供され (B は独自の接続を通ってグランドに接続することも、ケーブルのグランドを通って A に接続してから A のグランドに接続することもできます)、予期しない方法で電流が流れ始める可能性があることを意味します。 これは、アナログ AV セットアップで特に顕著で、その結果、音声ハムや画像内にバーが表示されますが、時には原因不明の機器障害の原因にもなります。

一例としてケーブルテレビがあります。 これは家に入ってくるアナログ信号で、通常は家の外の 1 か所でアースされます。 ケーブルは蛇行してエンターテイメント センターまで進み、そこで受信機に接続され、受信機は別の場所でアースされます。 これによりループが形成され、周囲のあらゆる種類の AC 信号と結合した電磁誘導によって迷走電流が発生し、さまざまな回路に漏れます。 トランスの半分として考えることもできます。 これは単一のループであり、そのループの大部分は、電流が常に変化する建物の電力の活線のすぐ隣にあります。 グランド ループの影響により、オーディオ機器で 50 ヘルツまたは 60 ヘルツのハム音が発生することは珍しくありません。

あなたは専門家になったので、問題を解決する (または完全に回避する) ことは非常に簡単です。 最も確実な方法はループを切断することです。これは、ケーブルを取り除くか、ワイヤーではないものと交換することを意味します。 Bluetooth や WiFi などのワイヤレス通信に切り替えることができます。 一部の有線プロトコルでは、シングルエンド信号の代わりに差動信号を使用するため、基準となる共通グランドが必要ありません。 同じコンセントに差し込まれるようにプラグを移動し、ループをできるだけ小さくします。 もう 1 つのオプションは、アイソレータを使用することです。これは、選択したケーブル用に購入することも、光アイソレータや絶縁トランスを使用してプロジェクトに設計することもできます。 チーター プラグを使用したり、アース ピンを取り外したりしないでください。安全機能が無効になるだけであり、シャーシが通電状態になると危険な状況が生じる可能性があります。

オシロスコープに関して言えば、ある時点で主電源から電力が供給されているものをプローブしたいと思うかもしれませんが、そうするとまったく異なる種類のグランド ループが得られることになります。 バッテリー駆動の場合は危険はありません。 グラウンドループを作成する方法がないため、気が狂います。 壁に接続されているが、絶縁電源 (2 本の端子と絶縁変圧器だけを備えたもの) を介して接続されている場合は、まだグランド ループの経路がないため、問題はありませんが、汚れた電源からのノイズが発生する可能性があります。 。

ただし、主電源に接続されており、アースピンがある場合 (コンピュータの電源を介して USB から電力を供給されるデバイスのように間接的であっても)、アースされたスコープを別のアースされたデバイスに接続することになるため、アースループが発生する可能性があります。プローブ経由で。 プローブのアース クリップはアース ピンに直接接続され、すべてのプローブのアースは相互に接続され、それらのアース ピンはデバイスのアースに接続されます。 それが明確でない場合は、「すべてのグランドがすでに相互に接続されており、同じワイヤ、つまりグランド ピンを参照している」と要約するのが適切です。 グランドクリップを被試験デバイスに接続するとグランドループが作成され、測定にノイズが追加され、オシロスコープに損害を与える可能性があります。

間違って、実際には接地されていないものに接地クリップを取り付けた場合、デバイスはプローブを介して接地され、すぐに自己破壊するため、あらゆる種類の問題が発生します。 グランドピンを持つデバイスをテストする場合は、異なる電位で接続しないように特別な注意が必要です。 アース クリップを接続しないだけでアース ループを切断できますが、これには他の影響もあります。 ここでのベストプラクティスは、差動プローブを使用するか、テスト対象のデバイスを絶縁トランスに接続することです。 ただし、頻繁に触れることになるため、スコープからアースを取り外さないでください。感電しないことが最善です。

要約すると、地面は単なる地面ではありません。 ノイズを測定するためには、各デバイスが単一の接地点への経路を 1 つだけ持つことが最適です。 アースへの経路が 2 つ以上ある場合、それらは環境内のあらゆる種類の電気的および磁気的干渉を拾うループを形成する可能性があります。 グラウンド ループの修正は、それを壊すのと同じくらい簡単ですが、そのためには、プレイ中のすべてのグラウンド パスについて頭の中でよく把握しておく必要があります。 これまで見た中で最もトリッキーなグラウンド ループは何ですか? 何か良い解決策が欠けているのでしょうか？