ハム音:電源周波数から発生するノイズとその対策
ハム
音、またはハムノイズとは、電源周波数に同期した
低周波の「ブーン」という雑
音のことです。一般的に、倍
音の少ない
正弦波に近い
音をハムと呼び、倍
音を含むノイズはバズ(Buzz)と呼ばれます。この
音は、主に
交流電源から発生する電磁波が原因です。日本では、
商用電源周波数(50Hzまたは60Hz)に応じて、50Hzもしくは60Hzの低
音が聞こえます。
ハム音の発生原理
ハム
音は、空間中の電磁波が
導体と衝突することで
電流となり、オーディオ機器などの回路に電気的ノイズとして現れることで発生します。より具体的には、
交流電流が流れる電源線や
変圧器から
磁場が発生し、この
磁場が
導体に作用することでフレミングの右手の法則に従い
電流が発生します。この
電流の強弱は
交流電流の周期的な変化に連動し、
スピーカーがフレミングの左手の法則に従って運動することで、ハム
音として聞こえてきます。
家庭内では、電灯線、
蛍光灯の
変圧器、ACアダプター、モーターなどがハム
音の発生源となり得ます。特にモーターは回転速度によって
音域が変化するため、必ずしも一般的なハム
音とは異なる場合があります。
磁気的なノイズだけでなく、
電波的なノイズもハム
音の原因となります。整流が不十分な直流電源機器からは、周期的に変動する
電波が発生し、他の機器の回路に影響を与えてハム
音を発生させます。
ハム
音は、必ずしも
耳障りな
音とは限りませんが、オーディオ機器などでは
音質を損なうため、低減策が求められます。アンプ内蔵
スピーカーなどでは、機器設計上の不具合(アンプ回路と電源回路間の絶縁不良やシールド不良など)によってハム
音が発生しやすくなる場合があります。高価な機器でも、信号/ノイズ比(S/N比)によって一定レベルのハム
音は発生するため、無
音状態で
音量を上げるとハム
音が聞こえる場合があります。
ハム音の防止策
ハム
音の防止策は、ノイズ源と機器側の対策、そして使用上の対策に分けられます。
ノイズ源の対策:
磁気結合が原因の場合、トランスなどに珪素鋼板などの磁気シールドを施す。
機器側の対策:
ノイズ対策済みのシールド線やツイストペアケーブルを使用する。
平衡回路を用いてノイズを打ち消す。
使用上の対策:
電源ケーブル、
映像信号ケーブルと
音声ケーブルを平行して敷設しない。
ケーブルが交差する場合は、直角に交差させる。
ノイズ源から
音響機器を離す。
モーター由来の低周期的な
電圧変動が原因の場合、整流
インバータ(
交流無停電電源装置)を使用することでハム
音を解消できます。また、ハム
音の周波数が一定であることを利用して、
フィルタ回路やイコライザで該当周波数の
音を減衰させることも可能です。ただし、再生する
音声に同じ周波数の
音成分が含まれる場合は、
音質劣化に繋がる可能性があります。
ハム音と混同しやすい現象
ハム
音は、
スピーカーから出力された
音が
マイクロフォンに拾われ、増幅されて甲高い
音となるハウリング(または
発振回路)と混同されることがあります。これらは異なる現象であり、ハウリングについては、関連する項目を参照ください。
まとめ
ハム
音は、電源周波数に起因する
低周波ノイズであり、様々な機器や状況で発生します。発生原因を理解し、適切な対策を講じることで、ハム
音を低減し、より快適なリスニング環境を実現できます。様々な対策方法がありますが、状況に応じて最適な方法を選択することが重要です。