ノイズ対策
電子部品を使って実装を行なっているとノイズがガーガー鳴って困ったことはないでしょうか？
エフェクターを自作していると、ぴーっとかぷーっとかじーっなどなかなかノイズがうるさくてせっかくつくったのに使い物にならない事はよくあります。
ここではそれを解消するノウハウを紹介していきたいと思います。
・ノイズとは？
・ノイズの種類
・対策方法
ノイズとは、
目的以外の電圧、電流、信号などのことを言います。
そして、ノイズには非常に多くの種類があります。そのため、アプリケーションや分野によって対象にしているノイズの種類が大きく異なる場合が多々あります。
例えば、無線通信では干渉して通信品質を低下させる電磁波、スイッチング電源ではスイッチング時のリンギングなど実に様々です。
また、その電圧や電流で性質が大きく異なってきます。。。
さらに、種類の多さに加えて1種類のノイズが複数の呼称を持っている場合が少なくありません。
トランジスタなどの基本ノイズの1つである1/fノイズは、フリッカーノイズやピンクノイズとも呼ばれます。サージとスパイクは過渡電圧ノイズですが、サージはミリ秒台、スパイクはナノ秒からマイクロ秒台という持続時間での使い分けがあるのですが、あまり厳密ではない印象があります。
ノイズは基本的に不要なものです。
したがって、ノイズが問題となる場合はノイズを排除、もしくは低減する対策が必要です。しかしながら、ノイズ対策はノイズの性質により異なるので、ノイズの種類別に対策を講じる必要があります。また、信号伝送では必要な信号とノイズを明確に分離することが困難な場合が多く、許容できるレベルで折り合いをつけるといった対処も必要になります。
ノイズの種類
エフェクター製作で頭に入れるべきノイズの種類を挙げていきます。
ここに記載したものが全てではないので最低限の知識として頭に入れておいてください！
□ピンクノイズ
周波数に反比例し、高い周波数の音ほど弱くなるノイズで、ホワイトノイズに-3dB/oct の低域通過フィルタ（Low Pass
Filter）を通して作られます（1オクターブあたり3db減衰）。ホワイトノイズは「サー」と高い音に聴こえますが、ピンクノイズは「ザー」とホワイトノイズよりも低く感じられます。
□ホワイトノイズ
ノイズの分類で、パワースペクトルで見ると対象となるそれなりに広い範囲で同程度の強度となっているノイズを指します。「ホワイト」とは、可視領域の広い範囲をまんべんなく含んだ光が白色であることから来ている形容です。「シャー」と聞こえる音がホワイトノイズです。
□ハムノイズ
電源周波数に準じた低い「ブーン」という雑音のことで、ハム音や単にハムともいいます。一般的には、正弦波に近い低音の少ないものをハムとし、倍音を含んだノイズをバズとも言います。現場ではバズったーっなんて言いますね、、、
ハムノイズは、交流電源などの振幅によって発生する電磁波に由来します。
交流電源の周波数によって50または60ヘルツの低音として聞こえます。
ノイズ対策の考え方
ノイズが侵入してくるルート及び原因は基本は下記になります。
①グランドが弱くアース線から入ってくる
②電源部分が弱い
③信号線が弱い
①グランドが弱く アース線からノイズが入ってくる
GND設計はきっちりやっておくべきものです。いくら高速信号のやりとりがないアナログ回路のエフェクターでもきっちりGND面積は稼いでおきましょう！
GNDの接続に使うアース線も所詮は電線ですから、いろんなノイズが誘導されます、、、
特にアース線は、多くの機器に接続されますので、各機器からの漏れ電流も流れています。 よって、アース線に流れる電流によって、各機器の地電位に差が生じます。 信号電圧とはアース線と信号線の間の電圧ですから、地電位の差はノイズそのものです。 アースをとるとノイズが増えるのは、実は当たり前のことなのです。
②電源部分が弱く そこから混入する
基本的アナログエフェクターで使う様な電源は数が少ないし、抵抗分圧で電源を作っているケースが多いです。
私が設計している電源はICなどを極力使わない方電源で全て実現する様に設計をしています。
スイッチング電源などを使用する場合は高速にON/OFFをするのでノイズが発生しやすくなります。
そのためカップリングコンデンサをしっかりつける必要性があります。
高周波と低周波に効果のあるコンデンサをしっかりつけることが必須となるでしょう。
③信号線が弱く 他の信号線に電波が飛び移りノイズが発生する
アナログエフェクターの場合はほぼこんなことないので気にする必要はないでしょう。