9-7-1　グランドってなんだ

グランド（Ground）とアース（Earth）は区別して使われていることもあるけど、音響の世界で大体はごちゃ混ぜにして使われている。だから特に区別して考える必要はないし、意味はどちらも「大地」とか「地面」とかいう意味だ。それで何故こんな単語が電気に関係するかというと、地球の地面の電位（地面が持っている電圧）を0V（ゼロボルト）と勝手に人間が決めてしまったのだ。全ての電圧の基準を地面にしたわけだな。で、これがグランドとかアース（日本語でいうと接地）とかの基本的な定義だ。ところがみんなも知っているとおり、やたらとグランドという表示のある音響機器といえど、いちいち地面に線をつなぐような真似はしていないでしょ？つまりグランドとかアースというのは、元の意味から更に「0Vの所」とか「0Vの所につなぐ」という意味を持つようになったわけだ。

　　　　

　　　
9-7-2　システムの中のグランド

実際に音響システム上ではどのようになっているかというと、まず音響機器ごとにそれぞれグランドを決めて、それを基準にしている。それでどこを0Vにするかというと、人間がじかにさわることの多いシャーシ（ケース）を0Vとして決めているわけだ。これを普通「シャーシアース」といっている。（何故か「シャーシグランド」という言い方は聞いたことがない）もしここが100Vだったら、人間はこの音響機器のつまみにさわったとたんに感電してしまうわけだな。（実際昔のトランスレス方式の真空管ラジオではこのようなものがあった。シャーシの上からまるっとプラスティックのボディをかぶせて、感電を防いでいたわけだけど、まあ昭和30〜40年代はそういう恐ろしいことも平気な時代だったようだ。）

さてここでマイク・ミキサー・パワーアンプ・スピーカーという簡単な音響システムについて考えてみよう。これらは単体では図のようにそれぞれが勝手に基準の0Vを持っているわけだ。この時点ではそれぞれの基準が本当の0V（地面と同じ電圧）である必要は全くない。それぞれの音響機器の中で相対的にシャーシが0Vになっているだけの話なのだ。とはいうもののシャーシが地面に比べて極端に電圧が違うことはない。あくまで地面と同じ電圧にしようと設計はしてあるんだけど、色々な状況で必ずしも正確に地面と同じ電圧にならないことが多いという話だ。


図9-7-1　それぞれの0Vの基準




それでこれらをケーブルでつなぐと、それぞれの0Ｖの部分がケーブルによって結ばれるので、この音響システムとしてのグランドができあがるわけだ。それで例えばパワーアンプのシャーシがミキサーのシャーシよりもほんの少し電圧が高かったりした場合は、パワーアンプのグランド端子からミキサーのグランド端子に電流が流れて（ショートして）強制的にシステム全体の基準をキープするようになるわけだ。


図9-7-2　システムで１つの基準になる




もしこの時にミキサーとパワーアンプの間を図のようにグランドだけ接続しないようなつなぎ方をしたらどうなるかというと、さっきの例のようにパワーアンプのシャーシがミキサーのシャーシよりもほんの少し電圧が高かったりした場合は、ミキサーとパワーアンプのシャーシに電圧差がある状態になり、これが原因でノイズが発生したり音が歪んだりする。またミキサーを左手でさわりながらパワーアンプを右手でいじったりすると両手の間に電位差が出来て、感電することもあり得る。


図9-7-3　システムで２つの基準




でこういったことを防ぐ一番美しい方法は図のようにシステム全体のグランドをちゃんと作って、それを更に地面に接続してやる方法だ。これはノイズや電位差を発生させない基本中の基本だ。この「１点アース」は更に音響機器の内部の配線でも行われていて、まともな設計の音響機器は、中の回路とシャーシは1カ所だけで接触しているようになっている。（裏技的に分散アースの場合もあるけど、あくまで例外）


図9-7-4　完璧なアース

　　　
9-7-3　グランドループとグランドリフト

さてこれまでの例のように、単純な信号の流れならば問題にならなかったことが、システムが複雑になってくると問題としてでてくる。例えば上記のシステムにリバーブなどのエフェクターを加えたとしよう。リバーブはミキサーから出力したものを受けて、ミキサーの入力にリバーブの音を戻すので、図9-7-5のようなシステムになるよな。


図9-7-5　複雑なシステムの例




それでこのシステムのグランドだけ取り出してみると図9-7-6のようになってミキサーとリバーブの間でループが出来ているよな。 これがアースループとかグランドループとかいわれるものだ。別にこれ自体がどうのこうのいうわけではないんだけど、リバーブとミキサーのシャーシに電位差があった場合に、非常にノイズが発生しやすくなるんだ。


図9-7-6　アースループ




だからこの場合は図10-8-7のようにリバーブの入力側か出力側で（図では入力側）グランドのつながっていないケーブル（グランドリフトケーブル）を使って信号線は生かしたままグランドだけ浮かせるようにする。とにかく「1本の線でグランドラインを作って、その方端だけを地面につなぐ」というのが基本なのだ。

実際にはいちいち地面につなげないことも多いので、地面への接続は省略することも多いけど、（特に小規模なシステムの場合）アースループだけは可能ならばシステムを組む段階で、アースループが出来ないようにシステムを組むのがいい。PAのように毎回システムが替わるものでは、（理想的ではないけど現実的には）ノイズや電位差などの不都合が発生したら、その原因と思われるアースループを切り放すようにする。D.Iなんかに付いているグランドリフトスイッチはこのためのものだと思っていい。

図9-7-7　アースループを切り離す

　　　　
9-7-4　マイクからの感電

よくマイクなんかに口がちょこっと触れた瞬間に電気ショックを受けることがあるけど、これには２通りあって、ひとつは静電気のいたずら。だからすぐにもう一度マイクに触れても感電はしない。静電気でよく誤解されてるのは、この例だと「静電気」がマイクにあると思われていること。気分的にはわからん事もないけど、静電気を持っているのは「自分」なのだよ。床に敷いてあるカーペットや着ている衣服のこすれで人間の体に静電気がたまるのだ。で、人間の体が金属などの電気を伝えやすいものに触れると、静電気はそっちに移動する。この時に先端に痛みが走るのだ。だから先端を他のものに変えれば静電気が動いても痛みは感じない。例えば車のキーなどを持ってそのキーを金属などに触れさせると、火花が飛ぶような量の静電気がたまっていても、基本的には痛みを感じるようなことはない。

図9-7-8　マイクからの感電

まあ静電気の話は置いといて、問題はマイクなんかに口が何回触れてもびりびりくるときで、これは0Vであるはずのグランドラインが電圧を持っているために起こる現象だ。こういった状態を「グランド（アース）が浮いている」という言い方をするんだけど、図9-7-8のようにマイクがミキサーにつながっていて、このグランドラインは0Vだとして、その前に人間がギターを抱えて立ってて、そのギターがつながっているギターアンプのシャーシが10Vの電圧を持ってしまっていたとしよう。当然シャーシの電圧が10Vということはギターを持っている人間にも10Vという電圧がかかっているわけだ。ただしこの人間にはマイクに触れない限り、特に電流が流れることはない。（濡れた素足で地面に立っているなら話は別だけどね）

ところがこの人間がマイクに口を付けると、お互いがつながっているコンセントを基準にして、グランドラインが高い低いという関係が出来てしまうためにギターアンプから人間の体を通ってマイクの方向に電流が流れてしまう。どのくらいの電流が流れるかは、電位差と口とマイクの間の抵抗によって決まる。よって、唇が濡れた状態なんかだと抵抗が小さくなるので、かなり大きい電流が流れる可能性もある。（昔これで死んだ奴もいるからバカに出来ない）

このようにギターアンプが電位を持ってしまうことはギターアンプが故障しているときだけでなく、電源の位相によっても変わる。残念ながら日本の電源はアンバランス転送なので、プラグの挿す方向によってグランドラインの電圧が変わってしまうことがあるのだ。



図9-7-9　アース電圧を等しくする

ではどうやれば感電を防げるかというと、この場合はアンプと、PA機器のアースを強制的に一緒にしてしまえばいい。具体的には出来るだけ太いケーブル（車のバッテリーチャージケーブルなんかが便利）で、アンプのシャーシとＰＡのグランド（マルチケーブルのボックスなど）をつないでしまうのだ。しかしながら、つなぐときに火花が散ったりするような場合は、明らかにアンプの故障なので、そのアンプを使用しないようにするべきだ。

バンドについてツアーをまわっているローディーなどがギターとマイクの間にテスターを当てているのは、楽器のセッティングをしたあとにギターアンプの電源を入れて、（もちろんPA関係の電源は入った状態で）、電圧が低い方にギターアンプの電源の極性を切り替えて、感電の予防をしているのだ。