【後編】GND未接続の実験と弊社の対策【Part 2】GND Disconnection Experiment and Our Solutions

← 前編：バランス接続でもGND接続が必要な理由 ← Part 1: Why GND Connection Matters in Balanced Audio

前編では、イヤホンとアンプで「バランス接続」の仕組みが異なること、GND未接続だとアンプに同相ノイズが入力されてしまうことを解説しました。 In Part 1, we explained how "balanced connection" works differently for earphones versus amplifiers, and how disconnecting GND causes common-mode noise to enter the amplifier.

後編では、実際にどの程度の問題が起きるのかを実験で確認し、弊社の設計上の対策をご紹介します。 In Part 2, we verify through experiments how severe the problem can be, and introduce our design solutions.

弊社アンプでの検証 Verification with our amplifier

弊社のアンプ製品のひとつで、GND未接続時の挙動を検証しました。 We verified the behavior with GND disconnected using one of our amplifier products.

わざとGND未接続でDAPとアンプを接続し、DAPの筐体に手で触れたところ、オシロスコープ上で約3.5Vの同相ノイズが観測されました。 We deliberately connected a DAP to the amplifier without GND. When we touched the DAP's chassis, approximately 3.5V of common-mode noise was observed on the oscilloscope.

なぜ手で触れるだけでノイズが出るのか Why does simply touching the device produce noise?

GNDが未接続の状態では、2台の機器のGND同士が電気的に浮いています。この状態で人体が筐体に触れると、人体がアンテナの役割を果たし、周囲の電磁ノイズ（電源の50/60Hzなど）を拾って、GND間の電位差として伝えてしまいます。 Without GND connected, the GNDs of both devices are electrically floating. When a human body touches the chassis in this state, the body acts as an antenna, picking up ambient electromagnetic noise (such as 50/60Hz from power lines) and transmitting it as a potential difference between the GNDs.

実験環境だけの話ではありません。実際の使用環境でも、プレーヤーを手に持つだけでこの現象は起こり得ます。 This is not limited to laboratory conditions. In real-world use, this phenomenon can occur simply by holding the player in your hand.

過大入力がもたらすリスク Risks caused by overload input

この検証に使用したアンプの同相入力範囲はおおよそ6.6Vです。3.5Vの同相ノイズに信号が加わると、この範囲を超える可能性が十分にあります。 The common-mode input range of the amplifier used in this test is approximately 6.6V. When signal is added to the 3.5V common-mode noise, it can easily exceed this range.

同相入力範囲を超えた過大入力が発生すると、アンプの出力にノイズが生じます。このノイズは不快な音として聞こえるだけでなく、DCオフセット（直流成分のズレ）を引き起こすこともあります。DCオフセットはイヤホンやヘッドホンのドライバーに悪影響を与え、最悪の場合、故障に繋がるリスクがあります。 When overload exceeding the common-mode input range occurs, noise appears at the amplifier output. This noise is not only audible as unpleasant sound, but can also cause DC offset (a shift in the DC component). DC offset can damage earphone and headphone drivers, and in the worst case, lead to equipment failure.

※ 上記の数値はこのアンプの回路設計に依存するものです。アンプによって同相入力インピーダンスや同相入力範囲は異なるため、GND未接続時の挙動も変わります。症状が軽微な場合もあれば、より深刻な場合もあります。 * The values above depend on this specific amplifier's circuit design. Since common-mode input impedance and range vary by amplifier, the behavior without GND will differ. Symptoms may range from minor to severe.

Brise Audioの設計思想 Brise Audio's Design Philosophy

弊社では、こうした問題に対して製品設計の段階からケアしています。 We address these issues from the product design stage.

DCオフセット保護回路の搭載 DC Offset Protection Circuit

万が一、過大な同相ノイズによってDCオフセットが発生した場合でも、保護回路が異常を検出し、安全に自動シャットダウンします。イヤホンやヘッドホンを守るための安全機構です。 Even if DC offset occurs due to excessive common-mode noise, the protection circuit detects the anomaly and safely auto-shuts down. This is a safety mechanism to protect your earphones and headphones.

高いCMRR性能の追求——アンプだけでなくケーブルでも Pursuing High CMRR — In Both Amplifiers and Cables

正常にGND接続された状態で最大限の同相ノイズ除去性能を発揮できるよう、回路設計を最適化しています。バランス接続本来のメリットを引き出すための設計です。 We optimize our circuit design to deliver maximum common-mode noise rejection when GND is properly connected — designed to bring out the true benefits of balanced connections.

さらに、CMRRはアンプだけで決まるものではありません。アンプに信号が届くまでの経路——つまりケーブルの段階でも、同相ノイズの混入や信号の非対称性が生じれば、アンプのCMRR性能を十分に活かすことができなくなります。 Furthermore, CMRR is not determined by the amplifier alone. If common-mode noise is introduced or signal asymmetry occurs in the cable before reaching the amplifier, the amplifier's CMRR performance cannot be fully utilized.

弊社のケーブルでは、芯線全体を囲うシールド編組により外来ノイズの混入を抑え、HOT線とCOLD線を極力対称な構造で設計しています。万が一ノイズが混入したとしても、HOTとCOLDに同じように乗る（＝同相ノイズになる）ため、アンプのCMRRで効果的にキャンセルできます。 Our cables use shield braiding that surrounds all core wires to suppress external noise, and the HOT and COLD wires are designed with as symmetrical a structure as possible. Even if noise enters, it affects HOT and COLD equally (= becomes common-mode noise), allowing the amplifier's CMRR to effectively cancel it.

アンプの性能を最大限引き出すには、ケーブルの段階から信号の対称性を守ることが重要です。弊社はアンプとケーブルの両面からバランス接続の品質を追求しています。 To maximize amplifier performance, maintaining signal symmetry from the cable stage is essential. We pursue balanced connection quality from both the amplifier and cable perspectives.

これらは特定の製品に限った話ではなく、弊社のアンプ製品全般に共通する設計方針です。ポータブルアンプから据え置きアンプまで、同じ考え方で設計・開発を行っています。 These are not limited to specific products — they are design principles common to all our amplifier products. From portable to desktop amplifiers, we design and develop with the same philosophy.

まとめ Summary

GND未接続では、手でプレーヤーに触れるだけで数Vもの同相ノイズが発生し、アンプの同相入力範囲を超える過大入力やDCオフセットの原因になり得ます。 Without GND connection, several volts of common-mode noise can occur just from holding the player, potentially causing overload beyond the amplifier's common-mode input range and DC offset.

弊社製品では、DCオフセット保護回路と高いCMRR性能によってこうしたリスクに対策していますが、何より大切なのは正しい接続です。 Our products address these risks with DC offset protection circuits and high CMRR performance, but the most important thing is proper connection.

DAPからポータブルアンプへバランス接続する際は、必ずGND線を含むケーブルをお使いください。正しい接続で、バランス接続本来の性能をお楽しみいただけます。 When connecting a DAP to a portable amplifier via balanced connection, please always use a cable that includes a GND wire. With proper connection, you can enjoy the true performance of balanced audio.

弊社のアンプ製品・ケーブル製品の詳細はこちらをご覧ください。 For details on our amplifier and cable products, please visit: