CAE 3+の自作について（ノイズ問題）

質問

このたび、こちらで数々の手助けをしてもらいながら、一応回路図通り全て配線し、音が出ることを確認しました。

ところが、CH1およびCH2については問題なく音が出ていてノイズも少ないのですが、CH3については低音の「ブー」というおとが鳴ってしまいます。

こちらが全体の回路図です。
https://or2.mobi/index.php?mode=image&file=124073.jpg

そしてこちらが、問題の起こっている部分の回路図です。
https://or2.mobi/index.php?mode=image&file=124072.jpg

まず、部品の故障を考え、どの部分からノイズが乗っているのかを判断するために部分部分から画像のXにバイパスすることで、ノイズの発生源を調べました。
画像のAからXにバイパスするとノイズは乗りませんでした。ＣからＸにバイパスするとノイズが乗っていました。そのためＢからＸにバイパスしたところ、この地点でもノイズが乗っていました。
そこで、以下４点を確認しました。
・0.022uFのコンデンサを交換→改善せず
・真空管V4を交換してみる→改善せず
・周辺の配線を再配線→改善せず
・回路全体のGND再配線(GNDはチャンネルごとにまとめ、電源付近で1点アースしています）→改善せず

また、CH3の状態でGAIN0にし、CH2のGAINを上げると、なぜか音が出てくるという症状も確認しています。こちらについては、原因がわからず対策できていません。

正直お手上げ状態なのですが、原因として可能性があるものが他にあれば、教えていただけないでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.5

bogen55 · ベストアンサー

外部から誘導されるノイズには，電磁誘導と静電誘導があります．
電磁誘導は，ループ(コイル)が拾うんで，低インピーダンスのところが拾いやすいです．
静電誘導は，電極が拾うんで，高インピーダンスのところが拾いやすいです．
だから「磁力線の影響を受けやすい信号レベルが低くインピーダンスが高い回路は極力トランスから遠ざける」とゆうのは全くのジョークですね．
第一，この手の問題の基礎理論は「電磁気学乃至電気磁気学」の教科書に載ってますが，教科書には「磁力線」とゆう子供向けの言葉は載って無くて，「磁束」か「磁界乃至磁場」となってます．
普通は「磁束」ではなく「磁力線云々」等と言われたら，「オレを子供扱いするんかっ！」と怒るところですよ．
使用トランスがRコアだったら，鉄芯の切れ目がないから，外部に漏洩磁束はほとんど出しません．
トランスからの対になっているリード線を良く撚り合わせれてループの面積を減らせば，ここからの磁束もほとんど出しません．

回路が僕のパソコンでは見られなかったんですが，よそのパソコンで見たら，CH1やCH2と違いCH3にはグリッドに475kがついてます．
つまりCH3は他よりも高インピーダンスになっているから，静電誘導によるノイズに弱いと言えます．
だから対策は，
・0.022uFのコンデンサを交換→改善せず
・真空管V4を交換してみる→改善せず
・周辺の配線を再配線→改善せず
・回路全体のGND再配線(GNDはチャンネルごとにまとめ、電源付近で1点アースしています）→改善せず
・トランスを可能な限り移動したり向きをかえたりしてみたことはしてみたんですが、特に変化はありませんでした。
とゆうことではなく，以下の対策を取ります．
・交流配線（ACラインの1次側とトランスの出力配線）をCH3のグリッドからできるだけ離します．
・1点アースは電源付近ではなく，入力端子のところが推奨されます．
・真空管ソケットのセンターピンは直近でシャーシーに落とします．
・ポット（ボリューム）の金属ケースは良く磨いてリード線をハンダ付けし直近でシャーシーに落とします．
・シャーシーに落としたところはテスターで導通を確認し，不完全なら菊座金をシャーシーとの間に入れます．
これで改善されるはずですが，それでも不充分なら，CH3のグリッドに接続した475kに良く絶縁して銅箔テープを巻きそれをシャーシに落とします．

お礼

一点アースを入力にし、ポットを全てシャーシに落としたところ、ノイズが減りましたがまだまだ全然といったところです。
あとはソケットですが、センターピンがないタイプなので現在はどうしようもないという状況です。

話は少し変わりますが、現在、ベーク板にアイレットを打ち込んだ基板なのですが、これをユニバーサル基板やプリント基板などに変えると、ノイズは変わったりするでしょうか？

回答No.9

bogen55

> 現在、内部の基板を平ラグ版で整理しようとしていまして、
> ある意味全部再配線している最中です。
> 結構部品どうしが近いものもあるので、そこで静電誘導や発振が
> 起こっているのではと思い始めています。
ケースからトランスと整流平滑回路を出すと，ノイズはどうなったんでしょうか？
一つずつつぶしていかないと，解決しません．
12AX7はgmが小さいから発振の可能性は，よほど変なことをしない限り低いです．

ノイズ対策は，これなんか参考になるんじゃないでしょうか？
http://zirconofluoride56.rssing.com/chan-26936231/all_p2.html
欲を言えば，真空管の向きは逆にした方が，トランスから部品が遠ざかると思いますけど．

お礼

すごい整ったアンプですねー。それにくらべると私のアンプはぐちゃぐちゃですから、配線がノイズを拾っているかもしれませんねー。

トランスと平滑回路を出してみましたが、大きな変化はありませんでした。

回答No.8

bogen55

回答していて思ったんですが，同じ言葉を使っても意味することが違っているようです．
とりあえず，ACコードと電源トランス，整流平滑回路をケース外に出し，ケース内にはAC配線が無い状態にしてみたらどうでしょうか？
それでもノイズが取れないようなら，発振とかラインノイズとか全然別の原因です．

現在，ケース内に浮いた金属はないんですよね．
浮いた金属は，シールドではなく「ノイズ・アンテナ」になって，ノイズを拾います．
トランスの静電シールドは，ACラインからのノイズを低減する物で，今回の問題とは関係ありません．
真空管のシールドケースは，きちんとケースに落とす必要があります．
こうゆう問題は，イトケン先生のこの本が参考になります．
「アース回路―こうすれば電子回路は正しく働く」
http://www.amazon.co.jp/dp/4526006122
また，ACラインからのノイズは，トランスの静電シールドを通してケースに流れこみますが，そーするとシールド線の外皮による信号のコモンと一緒くたにされます．
こういった「汚いアース」と「綺麗なアース」の処理は，岡村先生のこの本が参考になります．
「解析ノイズ・メカニズム」
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/32/32071.htm

ところで，「CAE 3+」の現物かサービス・マニュアルはないんでしょうか？
現物どおりの配置・配線にすればノイズは現物レベルになるはずです．
回路図どおりなどというのはシロートの戯言で，重要なのはケースの構造，部品配置，配線で，一般に「コンストラクション(construction)」と呼ばれている物です．
回路図よりも構造図や実体配線図をパクらないと．

オシロがないんだったら，ここを参考にパソコンのオーディオ入力でノイズ波形を見たらどうでしょう．
http://www.op316.com/tubes/tips/trbl7.htm
ここには初心者向けBBSもあるから，内部の写真を投稿して相談する手もあります．
http://8604.teacup.com/very_first_tube_amp/bbs

お礼

ありがとうございます。

そうですね、浮いた金属はないはずです。
現在、内部の基板を平ラグ版で整理しようとしていまして、ある意味全部再配線している最中です。結構部品どうしが近いものもあるので、そこで静電誘導や発振が起こっているのではと思い始めています。

一応製品の内部基板の画像はネットに出回っているのですが、画像があまり鮮明ではなく、LDRの制御など回路図には書かれていない回路は自分で設計していますので、製品と同じ部品配置にはなっていません。アース処理もジャックなどはケースにアースしているようですが、私は全て１点にまとめている点なども違います。

回答No.7

bogen55

> 話は少し変わりますが、現在、ベーク板にアイレットを打ち込んだ基板なのですが、
> これをユニバーサル基板やプリント基板などに変えると、ノイズは変わったりするでしょうか？

何とも言えません．
交流配線部分との距離をどれだけ取れるかで決まるんじゃないでしょうか？
絶縁に注意して，交流配線部分と増幅回路の間にシールド板（もちろんシャーシーと電気的に接続）入れたらどうでしょうか？
手元にある真空管プリアンプの記事を見たら，ケースの右側に電源回路，左側に真空管付けたアルミのL板を立て，その他の部品はケースの最も左側でハンダ付け，コネクタやスイッチとの配線はすべてシールド線でした．

とりあえず，2重にしたビニール袋にアルミホイルを入れシールド板を作り，それをノイズ拾いそうなところに入れてみたらどうでしょう．
もちろんアルミホイルはクリップコードでシャーシーと電気的に接続します．
これは，低雑音アンプをバラックで試作したときに良くやる手法です．

回答No.6

bogen55

補足すると，一点アース（信号のコモンと電源の0Vを一点でシャーシーと接続）は，シャーシーに電源電流や信号電流を流さないために行います．
電源部分で一点アースしてもOKですが，そこにリプルが載ってると，入力コネクタのコモン(GND)とシャーシー間にリプル電圧が発生することになります．
そうすると，静電誘導で入力にリプル・ノイズが載りそれを増幅するから出力に大きなノイズが出てきます．
とゆうわけで，一点アースは入力コネクタ部分が推奨されるわけです．

静電誘導の大きさですが，多分高校の物理で習うはずの「ガウスの法則」に従い，距離の二乗に反比例します．
だから，交流配線（ACラインの1次側とトランスの出力配線）をCH3のグリッドだけでなく増幅回路全体からからできるだけ離します．
近距離の場合は，浮遊容量（コンデンサですね）による静電結合もあり，これは距離に反比例とさらに静電誘導は大きくなります．
とにかく交流配線と増幅回路は離すことです．

こうゆう問題は，真空管プリアンプの製作記事（例えば「真空管式フォノEQ&プリアンプ」）を読んで，参考にしたらどうでしょうか？
http://www.amazon.co.jp/dp/4416111045

回答No.4

John_Papa

おつかれ様でした。
次回は、磁力線の影響を受けやすい信号レベルが低くインピーダンスが高い回路は極力トランスから遠ざけるなど、トランスの場所とか向き等も検討してください。
トランス自体も磁力線漏れの少ないものを選ぶ必要があります。
http://nw-electric.way-nifty.com/blog/2012/11/post-124a.html
磁力的なものでなく、静電誘導であれば真空管用シールドケース
http://www.soundparts.jp/tube_shields/tube_shields.htm
もいくらか役に立ちます。これにはソケットにシールド用を使う必要があります。
お力になれませんでした。

お礼

トランスの磁力線漏れですかー。Rコアトランスを使っていました。一応静電シールドもつけてもらってます。ただ、可能な限り移動したり向きをかえたりしてみたことはしてみたんですが、特に変化はありませんでした。
真空管についても七本全てシールドケースをつけてます。
ありがとうございます。

回答No.3

John_Papa

No.2捕捉ありがとうございます。

＞（前略）その場合パワーMOSFETなどを使って完全に平滑してしまえば消えるものでしょうか？
整流後の電源にリップルが乗っているのが原因でしたら、そういうことになりますね。正攻法です。

＞DC点火していますが、取り出せるものでしょうか？
別にヒーター電源でなくていいですが、現在ブリッジ整流されている訳ですから、AC信号はトランスのタップから直接MΩ級でアース間と抵抗分割すれば取り出せます。
入力にMIXする際に、入力ラインと位相調整とDC結合を避ける為にカップリングコンデンサを経由させた方が良いです。耳に頼るよりハム音をオシロで見ながら効果を確かめ抵抗値や容量を詰めてゆく作業になります。

＞ハム音が100hzのものっぽくて・・・
個人差はありますが、小音量の50Hzと100Hzでは10～20dB程度の耳感度の差があり、聴感だけでは50Hzを聞き逃す可能性があります。これもオシロで確認してみる必要があります。
といっても聞こえない50Hzは消す必要はないので、実質的に100Hz以上の倍音を低下させれば良いことになり、上記のような電源周波数50Hzを使った対処方法ではブリッジ整流で発生する２次・・・倍音のリップルを消すことはできません。
レギュレータの手前でリップル波形を取り出して反転など位相調整して入力に混ぜるという方法は可能かもしれません。
いずれにせよ、これらは裏道です。思いがけない副作用が発生する可能性もあります。
（使える副作用は稀ですけど、かけがいのない効果として表通りに躍進してるのがギターサウンドでもありますね。）

お礼

今日、電源部をRC平滑回路からパワーMOSFET平滑回路に変更し電圧降下も多めに取ってリップルを削った（はず）なのですが、ノイズの問題は解決しませんでした。
オシロスコープは持っていませんし、マスターをあまり上げすぎなければ使用できないこともないので、諦めてこれで使用します。
次回は今回の経験を生かして、回路を根本的に組みなおして自分のオリジナルプリアンプを作製したいところです。
これまでありがとうございました。

回答No.2

John_Papa

No.1です。お礼ありがとうございます。

もしかしてアンプだけでチェックされてますか？
このアンプは入力インピーダンスが1MΩなので、入力オープンの場合非常にノイズを受けやすいです。
入力を10KΩくらいの抵抗でショートさせるとか、ギターを繋いで通常の入力状態にして実用レベルでどうなのかチェックしてみてください。

どうしてもハム音に悩まされてそのままでは実用にならない場合、一般オーディオアンプと違ってギターアンプですので、正攻法だけでなく裏技手法も有ります。
ギターにはハムバッキングピックアップが有るのはご存じだと思います。
その手法は、逆位相のACノイズを拾わせてメイン信号に混ぜて消す、というものですね。
アンプには、入力にどれだけの入力を入れたら今現在のノイズの音量に成るかという入力換算という概念があります。
これと、ハムバッキングの考え方を使って、入力に逆位相打消しのAC信号を入力換算分量ミックスしてやる。
例えばノイズを拾いやすいパーツを逆位相の磁界を受けやすい箇所に配置する、という方法もあるでしょうし、改造になりますがトランスのヒーター回路などからAC信号を取り出す方法も有るでしょう。
飛び込んでくるハム音は歪みなどの要因で100％上手く打ち消せる訳ではありませんが、正攻法で行き詰まった場合にはこんな裏道もある事を思い出してみてください。

補足

アンプのチェックはギターをつないだり、フォンに変換してMP3プレーヤーをつないで流したり、オープンにしていることはありません。

逆位相を探すのが大変そうですねー。それと、ヒーターはレギュレータ―を使ってDC点火していますが、取り出せるものでしょうか？

それと、いろいろと検索してみた結果、ハム音が100hzのものっぽくて、もしかしたら電源からきているのかなという気もしています。その場合パワーMOSFETなどを使って完全に平滑してしまえば消えるものでしょうか？

回答No.1

John_Papa

こんにちは。

なんてヤクザな回路だ・・・ってギタープリだから当然ですね。
半分冗談ですが、前質問で、あなたの回路図通りではなくセンタータップを遠回しする回答を選んだ事が整流されてないアースラインを引っ張りまわす事になって災いしてるかも。
センタータップも含めて整流までのアースラインは出来るだけ太く短く、できれば一点に、ですので。

A点B点C点でのハムノイズの違いですが、その調べ方では不正解です。
信号レベルが違いますし、V5球を抜いてなければX点にバイパスした時点で、A点では逆相、B点C点では正相のフィードバックが掛かります。またX点はA点よりインピーダンスが低いこともあり、この方法ではA点以前のノイズを見逃すことになります。
ノイズチェックとか、シグナルトレースには、クリスタル（またはセラミック）イヤホンとか、検体とは別回路のハイインピーダンスアンプを経由したイヤフォンを使いましょう。クリスタルイヤホンは帯域が狭いので音色とかノイズチェックに最適とは言えませんが。
https://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=EEHD-00ZH
http://emusic.g.hatena.ne.jp/Chuck/20040619/p1

アンプのパーツ実装は、アースライン・信号ライン・電源ラインを最短に、また互いの干渉を最小に、トランスのリケージ（磁力線漏れ）の影響を最小に、など多くの矛盾との闘いと妥協で、落ち着きどころを探ることになります。
一般オーディオアンプでは上記に見た目の美しさも求められて悩みが更に増します。作る人には山登りと同じような苦痛と達成感があるようです。（それ故アンプ作りから手を引きました、私の目標と違ったから嵌っていられない。）
この度の問題は、回路図やパーツではなく、実装に於いて発生する問題でしょう。
実装技術は、言葉では伝えられないことが多く、読んで知識を得る事が難しいので試行錯誤の経験を積み上げて身に着けてゆくものです。
今回の大がかりなアンプが何作目か知りませんが、発生しているノイズという問題に取り組んで実装技術の経験値を上げてください。

入力からA点までハイインピーダンスが続きますが、信号配線距離が他のアンプ回路に比べて遠いのでしょうか？
真空管の配置を変えるのは今からでは無理でしょう。入力からA点までの信号ラインの場所を変えてみるとか、網組シールド線（シールドは言うまでもなく片側アース）を使ってみるとか、V4球周辺の470KΩや他のパーツの位置や方向を変えてみるなどで対策できれば良いですけどね。

ここまで、漕ぎつけられただけでも拍手ですが、最後の詰めでもう一頑張りしてください。

お礼

なるほど、不正解ですかー。難しいです。

とりあえず、入力まわりの信号線を一部シールド線にしたり、電源部の配線を変えてみたりしましたが、ほとんど変わったか変わらなかったかわかりませんでした。信号配線距離はフェンダーアンプとそれほどかわらないのですがねぇ。

ちなみに気付いたのですが、どうやらCH1もCH2もマスターボリュームをフルテンにするとそれなりのノイズが鳴っており、おそらくCH3は倍率がかなり高くなっているために耳ざわりなのかとも思います。

センタータップの件ですが、実はあれから電源周りをかなり変更しており、センタータップなしの270Vを整流しています。そしてリップルがのらないようにできるだけ遠くからグランドに落としています。

しかし難しいです。
回答ありがとうございました。

ちなみに、このアンプで２作目なので、無謀っちゃ無謀なことしてます。