ライン伝送になぜ終端がないのか。この疑問は、まだ未解決。
ラインケーブルと受け側（アンプ）の負荷について検討し、入力が１ｋ程度であると可聴帯域のインピーダンスが比較的安定することがわかりました。
ですが、１ｋは少し低すぎて、厳しい。
一方でケーブルの特性インピーダンスは１００Ω程度であり、終端処理が１ｋでも１０倍もあります。アンプの理想の終端処理ににつて考えていみたいと思います。
標準状態
標準状態のラインの伝送トポロジーは、どの様になっているのでしょうか。
少しおさらいになります。
標準同軸ケーブル時
受信側が50kの条件とします。
低周波数帯域では、入力のインピーダンスに依存し、10kを超えたあたりからケーブルの静電容量でインピーダンスが下がってゆきます。ですが、１MHzを超えてくると、ケーブルのインダクタンスの影響で上昇してきます。（ただし、この計算は、集中定数で計算していますので、分布定数 で行うとインピーダンスは安定方向になります。）
終端によるインピーダンス特性
理想は、ケーブルのインピーダンスと同じ値で終端すればよいです。
ですが、オーディオのライン出力は１ｋ程度と大きいことが多く，不向きです。
そこで、高域の領域のみ終端する、すなわちコンデンサで終端するのがよくある手法です。
アンプのRCAにコンデンサが入っているのは、一種の終端で、高調波帯域の反射を防ぎノイズを減らす効果を期待して入れています。
コンデンサによる終端
ここで、周波数とインピーダンスを確認してみます
終端コンデンサのインピーダンス特性
*注意 コンデンサの単位uではなくnです。
聴周波数以上ハイレゾ最大周波数未満というところで終端の抵抗値ぐらいになると良いです。
1unF程度が100kHzで1k以上でtかつ、1Mで100Ω強ですので、このあたりが良さそうです。
高めの入力インピーダンス時（５０ｋ）
たとえば、50kのアンプに終端コンデンサをつけてみるとどうなるでしょうか。
10kHzでだいぶインピーダンスが変化していることがわかります。
実際の減衰率は大きく影響しませんが、あまり気持ちよくありません。
1nF終端時の入力インピーダンスとの関係
逆に1nFでアンプを終端した場合、どの程度低いインピーダンスのアンプであればよいのでしょうか。
*注意 コンデンサの単位uではなくてnでした。後日訂正します。
4.7kと低い入力の場合でなんとかガマンできる感じでしょうか。
低め10kの入力インピーダンス時
*注意 コンデンサの単位uではなくてnでした。後日訂正します。
半分の470pでもあまり変わりません。
1nF程度でよさそうです。
ケーブルとの複合インピーダンス
350p程度のケーブルと合わせて計算しました。
入力負荷と静電容量の相関を考えて計算しています。
終端と減衰率
インピーダンスの変化は、あまり減衰率には影響しませんが、念の為確認してみました。
*注意 コンデンサの単位uではなくてnでした。後日訂正します。
結局、ケーブルのインダクタンスによるインピーダンス上昇が分子、分母が入力インピーダンス、入力インピーダンスが小さくなると周波数の依存性が若干大きくなるという単純な話でした。
でも、1kの終端でも40kHzで0,01dBですから、ほとんど影響はないと言ってよいのでは。
実測
一番反射が分かる矩形波 1kHzで比較実験してみました。
FFTでは、基本周波数の偶数逓倍が現れてきます。
1000p終端実験
いままでの計算より1000p程度で良さそうでしたので、ためしてみます。
波形状態をくらべてみると。
グリッジが小さくなり、終端が効いているのがわかります。
FFTも高調波部のレベルが下がっているのがわかります。
これは1nFのおまじないは効果が期待できるのではないでしょうか。
まとめ
ラインの同軸ケーブルの終端は、なぜ無いの？という疑問は、
- ラインドライブ能力が低い
ケーブルと同じ終端にするためには、１００Ω以下のドライブ能力がないと伝送できず、オーディオのプリ出力は、そこまで低いのは少ない為。 - 伝送帯域が低い
反射が顕著にでるMHｚ以上の帯域は、可聴周波数の１０倍以上であり、終端が必要ない。
という理由です。ですが、100kHz以上の帯域は、実は、電源ノイズ等で発生伝搬するかの姓があり、終端がないと、反射を繰り返し、発振に至る可能性も残ります。
ですので、一般のアンプ入力には、小さなコンデンサが装着されていることがあります。
終端方法目安
- 入力抵抗値は低めに
終端は、ドライブ能力が大きければ（１ｋ以下）１０ｋ以下低めにするとよい。 - 終端キャパシタ
終端にコンデンサがついていない場合は、1nF(0.001uF)を中心に装着して調整をする。
高調波ノイズが削減され、デジタルっぽさが、和らぐ可能性がある。
1nFのコンデンサを取り付けると効果がある結論を出すのに、結構かかってしまいましが、いかがでしょうか。
少し、理解しにくいかもしれませんが、試してみても良いと思います。
最後に、退屈なブログになってしまったと思いますが、最後までお付き合いありがとうございました。
実際にアンプに装着した結果、残留ノイズ等が減少するか、引き続き確認してみたいと思います。
カスタムナカミチアンプ
オークションに当方が電源ノイズ極小カスタムしたアンプを出品していることがあります。数が少ないので、遭遇された場合は、お早めのご入札お願いします。
