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USB ヘッドホンアンプからノイズ、「ブーン、ゴソゴソ・・」 ~外部電源で一発解消

懸案になっていた改造です。
今般、やる気のスイッチが入り、期待通りの結果となりました。

【具体的なノイズとは・・・】
マウスを動かすたびに、USB DAC/ヘッドホンアンプから「ゴソゴソ、ガソゴソ・・」というノイズ音が出るという現象です。
そのほかに、いつも、小さな音ながら「ブ~ン」という音がでずっぱり。
これはスピーカーなど遠く離れたら聞こえないし、安物のイヤホンでも聞こえません。

これらは明らかにコンピューター側からやってきたノイズであり、それがUSBケーブルを伝わり、
ヘッドホンアンプに流れ込んでいるわけです。
原因が明確ですから、それに合った対策をすれば退治できます。


その対策のメモです。

 一般的なUSBヘッドホンアンプはほとんどですが、一部のUSB DACにも当てはまりますが、
「AC電源アダプターが不要」、「USBケーブルを挿すだけで使える」という製品が幅をきかせています。
 これはこれで使い勝手がよくて大変便利です。なんせ安く作れますから売りやすいです。
しかし、その裏返しですが、パソコンからの電気的ノイズの影響をモロに受けるデメリットがあります。

 実際にヘッドホンやイヤホンをつないでみてノイズを感じなければ、それ以上の対策は不要です。
が、高性能なヘッドホンをつなぐとそのノイズに気づくことがあります。
ちゃんとしたメーカーであって、そこそこの価格帯であればそれ相応のノイズ対策が施されていると思われます。
たいがいは、実用上の問題にならないレベルかもしれません。

 ノイズが気になったらということで、安価な対策を一つご紹介します。
ノイズの原因というのは、コンピュータ内部のスイッチング電源や、そのほかマザーボードなどです。
そのノイズがUSBケーブルを伝わってDACとかヘッドホンアンプに回り込んでしまうのは宿命であって、避けられません。
 勿論、頑強なフィルターをかませればかなり減衰させられますが、
そこまでやると本体よりフィルターの方が大きくなり、物理的に製品本体に内蔵できない場合がでてきます。
ということですので、
メーカとしても、ノイズの量と製品価格や大きさなどを天秤に掛けて、どこかで妥協せざるを得ないわけです。

【自作で対策をやってみる】
ヘッドホンアンプなど本体が使う+5Vの電源を、USBケーブルから供給するのを止める。
その代わりに、外部のAC電源アダプターを付加してそこから+5Vを取る。
USBケーブルの中身である4本線と、シールド被覆のうち、
+5Vラインだけを切断し、コンピュータ側からのUSB+5Vラインはショートしないように保護し、オープンのままにしておく。
ほかの3線とシールド被覆はそのまま。
もし、GNDラインが切れたらコンピュータはUSBヘッドホンアンプの存在を認識できないので注意!!。
最後に、USBヘッドホンアンプ側の+5VラインとGND間に、用意したAC電源アダプター(+5V)をつなぐだけ。
 ※電源スイッチを付けてもいい。
 ※USBケーブルは短い方が問題を起こしにくい。
   USB2.0以上の規格であって、ちゃんとした製品でないと認識できないなどのトラブルになる。実際に経験済み。

【ポイント】
 それに使うAC電源アダプターはトランス式がベスト。
というのは、安価なスイッチング方式のアダプタが大量に出回っていて入手しやすいが
なんせ中身は猛烈なノイズの塊。
せっかくそれに変えたとしても、パソコンから+5Vを供給することと大差ない結末になりかねない。

【採用したAC電源アダプターの回路】 --> こちら
AC ADAPTOR SCP41-50500R
5VDC 500mA
クリックで原寸大
SCP41-50500R_ORG_s.gif


【トランス式かどうか、不明なことが多い】
 事前にAC電源アダプターの内部がどうなっているかを確認することは難しい実情がある。
が、手に持ってみて軽いのがスイッチング方式であり、ずっしりと重いのがトランス式と判断してほぼ間違いない。
ただ、トランス式といっても出力電圧が安定化されてないのがほとんどなので、
たとえ銘板に+5Vと書いてあっても定電圧とは限らない。
通常は7V~9Vぐらい出るのがざらにあり、そんなに高い電圧を加えたら本体が壊れる危険がある。
また、そういう機種は三端子レギュレータなどが入ってないので、「ブ~ン」というハム音を減らすことが難しく
どうしても三端子レギュレータなどを追加して「安定化とノイズ削減」を図る必要があり、
そうしないと使いモノにならない。
ということで、誰にでも簡単に・・・、というわけはいかないのが難点。

それを考慮すると、こういう便利な製品もある。
 (ただし、スイッチング電源だと思われ、ノイズについては不明)
いい値段なので、それがUSBヘッドホンアンプより大きく上回るようだとナンセンスかもしれない。

アイ・オー・データ機器 I-O DATA USB-ACADP5 [バスパワーUSB機器用ACアダプター]
クリックで原寸大
USB-ACADP5_s.jpg


【使った部品など】
USB2.0ケーブル(100円)、AC電源アダプターもジャンク屋で調達(300円)、
幸運にもそのアダプタには7805三端子レギュレーターが内蔵されていたのでコンデンサーを増量しただけ。
ほかは、コネクタなど手持ちのあり合わせ部品で作った。
 USBケーブルを加工する方法として100円ショップにUSB延長ケーブルが売られているので
それをメス側近くで切断し、+5Vラインを除く3本の線とシールド被覆をつなぎ直す方法でUSBヘッドホンアンプ側の+5Vラインを引っ張り出す。

USB DAC
TDA1308
TDA1305T
オープンにしておく+5Vライン

AC ADAPTOR
SCP41-50500R
100V9.3VA
5VDC 500mA
SHINCHO ELECTRIC CO.,LTD.
クリックで原寸大
USBextPower_02m_s.jpg


USBコネクタ、ピン・アサイン
GND D+ D- +5V
クリックで原寸大
USBextPower_03_s.jpg


【 改造の方法、回路図 】
クリックで原寸大
USBcable_ACadapter_s.gif


【おまけ】
ノイズ対策として、専用IC・ADuM4160を使ったUSBアイソレータがもうひとつの方法としてあります。
ここまでいくとさらに高価になり、費用対効果を検討する必要がでてきます。

【おまけ2】
さらに、トランス式の電源でもっとローノイズということになると、TPS7A4700を使う方法があります。
供給源がスイッチング方式だとやはり取り切れないようですが、トランス式にこれを使えば驚きの効果があるようです。
 ◇秋月電子「TPS7A4700使用 超ローノイズ・プログラマブル可変電源キット」 --> こちら
記載されている仕様のような効果がでているようです。

 それを検証すべく、詳細に実験されているお方がみえます。
 『すっげ~~綺麗な乾電池並の電源です・・・』
 ◇TPS7A4700(秋月電源キット)の実力 -->こちら

【 最終形です。DCプラグをちゃんとしたものに交換した 】
 ■ 【 USB DAC 】外部電源化への改造2 ~本体側コネクタで改造がスマートだが --> こちら
・・・ 【 完成 】 バスパワーUSB機器を外部電源で使えるようにするケーブル ・・・
クリックで原寸大
TDA1305T_15_s.jpg



カテゴリ_TDA1305T
■ USB ヘッドホンアンプからノイズ、「ブーン、ゴソゴソ・・」 ~外部電源で一発解消 --> こちら
■ JRiver / Kernel Streaming 設定ポイント ~USB DACに「TOPPING D3」を使う場合 --> こちら
■ ボリュームつまみ ~手に取ってみないと触感はわからないので、厄介 --> こちら
■ USB DACヘッドホンアンプを改造 2 ~DAC TDA1305T出力をボリューム通さずアンプに --> こちら
■ TOPPING D3用のドライバーの制限 ~ASIO4ALLなら使い勝手がよく、実用的 --> こちら
■ Philips TDA1305T ~DACの評価、ついでに糞耳も再生しています・・・ --> こちら
■ USB DACヘッドホンアンプを改造 ~DAC TDA1305T出力をアンプに直接入力 --> こちら

【バックアップサイト】
■ USB ヘッドホンアンプからノイズ、「ブーン、ゴソゴソ・・」 ~外部電源で一発解消 --> こちら
■ JRiver / Kernel Streaming 設定ポイント ~USB DACに「TOPPING D3」を使う場合 --> こちら
■ ボリュームつまみ ~手に取ってみないと触感はわからないので、厄介 --> こちら
■ USB DACヘッドホンアンプを改造 2 ~DAC TDA1305T出力をボリューム通さずアンプに --> こちら
■ TOPPING D3用のドライバーの制限 ~ASIO4ALLなら使い勝手がよく、実用的 --> こちら
■ Philips TDA1305T ~DACの評価、ついでに糞耳も再生しています・・・ --> こちら
■ USB DACヘッドホンアンプを改造 ~DAC TDA1305T出力をアンプに直接入力 --> こちら
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コメント

[C412]

maです。

静電気の件ですが、トランスの二次側からケーブルを5メートルほど伸ばして装置に繋いでいますが、このケーブルの長さと、その先の装置が接続されていないときは、二次側が接地されないという使い方が要因だと思います。

つまり、先の装置と切り離しができるから発生するので、直結固定なら問題にならないということです。

後から考えたのですが、一次側と二次側の間に1MΩ程度の抵抗を付ければ絶えず放電して解消するのではと思いました。静電気がたまるということは、絶縁性が高いという証でもありますね。

  • 2016-01-15 22:01
  • ma
  • URL
  • 編集

[C408] コメントありがとうございます。

maさんコメントありがとうございます。

>イルの一次側と二次側の間に静電気が帯電す

了解しました。使い方に注意します。

>この絶縁をしないとブツブツ雑音は入ります

どこまでいってもノイズがつきまとい
その対策をやるなかでノウハウも身につくので
ノイズもまんざら悪でもないと・・
そんなスタンスでやっています。

>実際の使用でノイズの影響など未知数で

情報ありがとうございます。
やってみないとわからないから面白い・・
そんな好奇心はまだまだ残っているなと
思いながらやっています。

[C404]

maです。

この絶縁型DC-DCコンバータは、簡単な1石式のようで、安定化もされていません。また、コイルの一次側と二次側の間に静電気が帯電する場合があります。

メインアンプと外付けブルートゥース受信機をドッキングさせている装置があり、メインアンプからこの受信機の電源供給にこの絶縁型DCDCコンバータを使用しております。

受信機にはマイコンが内蔵されており、この絶縁をしないとブツブツ雑音は入ります。

小型のチップなので、ケーブルの途中にかますことも簡単なので、ACアダプタを挟むよりスマートかと思いますが、実際の使用でノイズの影響など未知数です。
  • 2016-01-12 19:28
  • ma
  • URL
  • 編集

[C395]

maさん、情報ありがとうございます。

>下記URLのような絶縁型DC-DCコンバータを使う方法があります。

いろんなものがでてきて便利です。
で、中身がどうなっているか、気になります。
耐圧も十分であり、しかも1Wも出せるということなので
この中にトランスが入っていると思いますが
どうやってつくっているのか、
分解したくなります。
  • 2016-01-01 14:33
  • 管理人
  • URL
  • 編集

[C392]

どうもです。

ローコストで簡単な方法は、下記URLのような絶縁型DC-DCコンバータを使う方法があります。これをヘッドホンアンプ基板に設置します。供給電力は1Wですが十分でしょう。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06351/
  • 2015-12-30 08:04
  • ma
  • URL
  • 編集

[C391]

maさん、コメント&情報ありがとうございます。

>GNDを絶縁する。

やはり決め手はコレですね。
それにはトランスがいいですが、
いかんせん、
この手のものはスペースをとり高価でもあったりして
なかなか採用となると、躊躇してしまいます。

その点、
どうしてもノイズが気になるならADuM4160・USBアイソレータのようなモノが現実的となりそうです。
チップ上にコイル状のパターンがつくってあるのか?
耐圧も十分あり、USB2.0を通し機能も満たしているようです。

>1,信号の受け渡しを差動式(バランス型)にする。
USBやHDMIで使われている方式ですね。
オーディオでも使われているのか知りませんが、
D級アンプTDA8950にも端子が用意されている、あれですね。
  • 2015-12-29 14:27
  • 管理人
  • URL
  • 編集

[C390]

どうもmaです。

この問題(オーディオ信号のGND側に、電源の帰還電流が流れ込む)は、昔からの対応方法があります。放送機器では常識的な方法です。

以下、その方法。
1,信号の受け渡しを差動式(バランス型)にする。
2,信号の受け渡しをトランスを介して行い、GNDを絶縁する。
3,受け側からの電源供給は、トランスを介して行い、GNDを絶縁する(絶縁型SW電源)。
などがあります。

以前、CP用スピーカで、電源をUSBから供給し、音声入力はオーディオ出力端子を使うという商品で、派手なノイズ出して話題になったのがありましたね。
  • 2015-12-28 10:32
  • ma
  • URL
  • 編集

[C388]

本家
http://c3plamo.slyip.com/blog/archives/2015/11/usb_4.html

新たに、【 改造の方法、回路図 】を追加しました。
  • 2015-12-28 08:17
  • 管理人
  • URL
  • 編集

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【ときどきのメッセージ】
 嘘八百を並べ立てて、強行採決を繰り返して国民を愚弄してきた衆参450超える自公の罪は極めて重い。次の選挙で厳しい制裁が下されるであろう。
 森友事件でも安倍政権のウソが次々バレ、「真相を語っていたのは籠池のオッサン」だったと認識を新たにした。
「改竄前決裁文書」に残っていた経緯説明は籠池氏証言と一致していた。
一部の自民が虚偽証言だ!と息巻いたが政府与党は籠池証言の「真正さ」を知っていたので手出し出来なかった。
 証人喚問を尽く拒否し続け、嘘の文書を元に国会の審議を1年以上妨害してきたアベ自公政権だった。
 ウソの資料によって国会の質問権を妨害したことで偽計業務妨害が問われ、有印公文書偽造の被疑事実はこれで確定した。
 共謀罪も問われることになるので行政のトップを含め関係者を聴取をすべく検察が動かなければならないしそれを期待するが、如何せん検察は既に腐っているのでトカゲの尻尾だけでお茶を濁すだろうことが見えている。
 堕落腐敗した刑事司法の頂点にいてその元凶となっている最高裁事務総局を解体し、併せて検察から起訴独占を取上げる。
検察組織を解体して特別検察官制度創設が急務の事態となった。
それを実行に移さない限り、森友事件にはじまる一連のモリカケレイプが解明されることはないだろう。
LIBERAL_PARTY_m.gif
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kokuminSeikatu_s_s.jpgkokuminSeikatu_s.jpg


Appendix

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Tchaikovsky6SeoulPhil_ss.jpg

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