する恐れがあります(図.5)。感電による危害を防止するために、フレームを接地します。図の点線は、感電防止のために付け加えた部分です。感電防止部分が無ければ、漏電したとき、フレームは高圧になります。感電すれば、漏電電流は、ほとんど人体を通ります。感電防止部分を付け加えれば、漏電していても、それらは、ほとんどフレーム接地に流れ、フレームの電位は低く押さえられます。人体がフレームに触れても、感電する恐れはありません。このフレーム接地は、電子機器においても、必要なところに施されます。本来は、強電の機器において必然的なものです。強電機器におけるフレーム接地は、一般にノイズに汚染されています。電子回路の安定な電位を保つための接地、すなわち、シグナル接地に利用することは、一般に、避ける必要があります。以上のように、グラウンド、アース、接地といっても、目的用途が異なります。下手に混用すると、ノイズを拾います。これらをまとめて、この講座で使用している用語にしたがって図示すると、図.6のようになります。この講座では、「アース」の言葉は、原則として、使用しません。言葉を使用することがあります。シグナルグラウンドは、電子回路が動作する基準となる電位を与える場所です。本来、電位は一様でなければなりません。電流を流すので、やむを得ず、電位分布を持ちます。この講座における、接地と、グラウンドの記号の使い分けは、2.(5-B)図.7参照。原則ですが、シグナル接地とフレーム接地とを区別しないで共用することもあります。この場合は、単に接地と呼びます。同様にシグナルグラウンドとフレームグラウンドが共用の場合もあります。これは、単にグラウンドです。フレーム接地は、本来は強電における危害防止の保安が目的です。法的に規定されています。シグナル接地については、そのシグナル接地個所が、接地工事基準の適用対象あれば、設置工事基準に従う必要があります。接地工事基準の適用対象外の場所についても、この接地工事基準が準用されてきました。接地工事基準について説明します(表.1)。値によって区別されています。接地抵抗の測定は、交流で行います。大地は、電解物質を含むので、接地抵抗を計るのに直流を使用することができないからです。交流を使用するのは、計測上の問題からであり、実質的には直流抵抗が低ければフレーム接地の目的は達成されます。使用する接地線の太さは、十分に太く、その直流抵抗は、かなりの距離を引いても、接地抵抗の値に比べれば、無視することができます。要するに、接地基準は、感電に対する性能を規定しているわけで、それは、直流ないし低周波に対応していれば良いわけです。電子機器であっても、接地基準で接地を義務付けられている場合は、基準に従った接地を行う必要があります。接地を義務付けられていない電子機器においても、保安だけを目的として接地する場合は、この接地工事基準に従えば問題はありません。種接地工事を適用します。種を要求される場合があります。接地工事基準は、保安上のものです。種が、ノイズ対策に優れているという、事実はありません。電子機器の場合には、シグナル接地の目的で接地することが多く、この場合には、接地工事基準とは、関係ないはずです。シグナル接地は、ノイズ対策を目的としています。ノイズは、高周波が多いのですから、高周波におけるインピーダンスが問題になります。電子機器に関連する接地として、商用電源の接地があります。日本の商用電源は、片線が接地されています(図.7)。アメリカ(USA)では、AC電源自体は接地されていないで、別に接地線が引かれており、3線式になっています。どちらも接地は、保安が目的ですから、フレーム接地に分類されます。日本の接地は、電源線の片線ですから、これを一般の接地として利用することはできません。接地は、この講座だけの用語です)。これに対して、アメリカの接地線は、電源線とは別の接地線ですから、この線をフレーム接地として利用することができます。日本でも接地端子付きの3口コンセントが使用されています。接地とは別の接地線です。したがって、この接地線を、一般のフレーム接地として利用できます。埋め込み、その接地電極に導線を接続します。電極の形は、板、円筒などが多く使用されています。接地基準適用外の場所であれば、簡便法として、大地に埋め込まれている水道管などの金属導管を利用することがあります。ガス管は危険なので利用できません。最近では水道管は、ビニール管などが多く使用されています。水道管は、接地として利用でるかどうかを、確認する必要があります。一般に電子回路では、高周波が問題になります。仮に信号周波数自体は、直流ないしは低周波であったとしても、ノイズは高周波です。シグナル接地は、高周波のノイズに対して有効でなければなりません。高周波に対する接地効果が要求されます。一般に、接地電極は、かなりの面積を持っており、大地に密着しています。したがって、接地電極は、大地との間でコンデンサを作っています。高周波におけるインピーダンスは、十分に低いことが期待されます。導線は、高周波におけるインピーダンスを無視できません。導線は、ストレートな単線であってもインダクタンスを持ちます。導線の直流抵抗は一般に無視できる大きさですが、インダクタンスによるインピーダンスは無視できません。インダクタンスも、線径が太いと小さくなります。したがって太い線を使用することが有効です。図.8に十分太い線の、インダクタンスによるインピーダンスの大きさを示します。十分に太い線であっても、インダクタンスによるインピーダンスは、無視できない値になることが分かります。接地線が、ループを作れば、インダクタンスは、著しく増加します。できるだけ、ストレートに配線します。接地線が長いと、アンテナ作用によって、接地線がノイズを拾います。接地線が大地に対して十分に低いインピーダンスで接地されていれば、アンテナとしてノイズを拾っても、接地によってノイズ電圧が抑えられますから、問題はありません。接地線が長いということは、接地線自身のインダクタンスによるインピーダンスが無視できないということです。重の意味でマイナスに働きます。接地の効果は、大地に接続することには限りません。大地に接続することが効果あるのは、大地が、他の影響を受け難くて安定だからです。逆に言えば、他の影響を受け難く、安定な性質を持っているならば、そこに接続することは、大地に接続するのと同様な効果があります。寸法が大きな電気の導体は、この条件を満足します。空を飛んでいる飛行機は、大地に接続することはできません。得られる最も大きな電気の導体は、飛行機の機体です。飛行機では、最良の接地源は機体です。飛行機の機体は、窓を除いてほぼ完全に囲まれていますから、シールドの効果もあります。大地に接続することが可能な場合においても、遠くの優れた接地個所に延々と線を引くよりも、近くにある、簡単な接地個所に接続する方が、優れています。高層ビルなどの場合には、付近にある鉄骨を接地として利用するほうが、大地まで、延々と接地線を引っ張るよりも、遥かに優れています(図.9)。鉄骨は、間接的には大地に繋がっています。そのことよりも、すぐ傍にある、大きな電気の導体という意味で優れているのです。シグナル接地は、すぐ傍にある大きな電気の導体に接続すれば効果が期待できます。大地に接続されている必要はありません。フレーム接地が義務付けられている電子機器の場合は、フレーム接地が必要ですが、そうでなければ、シグナル接地としての性能を優先すべきです。電子機器は、多くの場合、導電性のフレームに収容されています。導電性性のフレームに収容することは、フレームがシールドの役割を果たすので、ノイズ対策に有効だからです。このフレームは、通常接地します。このとき、フレーム接地と、シグナル接地との関係が問題になります。通りの組み合わせが、考えられます。この問題は、その場所の、ノイズ環境によって異なります。この意味では、正解はありませんが、一応の考え方は、あリます。以下に、考え方の、原則を示します。フレーム接地とシグナル接地とは、その目的が異なります。したがって、要求される性質も違います。この意味では、別々に接地電極を設けて、個別に配線する図の(a)の方式が、合理的なように思われます。フレーム接地とシグナル接地とは、一見独立しているように見えても、実はそうではありません。フレーム接地も、シグナル接地も、それぞれかなりの大きさを持っており、互いに対向している部分もかなりあります。このような状況では、ストレキャパシタンスによる結合があり、フレームグラウンドと、シグナルグラウンドとは、高周波的には、繋がっています。フレーム接地とシグナル接地の間は、ノイズは互いに伝わります。したがって、外見上切り離しても、あまり意味がありません。通常は、フレーム接地とシグナル接地と別々に取らないで、共通の接地とするのが良いと、されています(図の(b)、(c))。それでは、(b)と(C)とでは、どちらが良いのかということになります。(b)の方が優れています。どちらも同じように思われますが、(c)は、共通インピーダンスを作っています。共通インピーダンスは、避けるのが原則です。(d)は、シグナルグラウンドが接地されておらず、浮いています。シグナルグラウンドは、接地の必要性はありません。フレーム接地が、きれいではないときは、浮かしてある方が、優れていると考えられます。ストレキャパシタンスによる結合がありますから、やはり、ノイズは伝わります。シグナルグラウンドは、直接接地しないで、抵抗、インダクタ、コンデンサを介して接地することがあります。状況によっては、これらが有効です。直流的には浮かせたいときはコンデンサを、過大電流を防止したいときには抵抗を、挿入します。台の機器での、シグナル接地との関係よりも、機器が複数あるとき、それらをどの様にまとめるのかが、重要です。フレーム接地は、フレーム接地自体にノイズが多く乗っている場合があります。強電機器のフレーム接地は、ノイズに汚染されていると考えなければなりません。接地は、原理的には、大地の電位です。実際には、接地抵抗や、接地線のインピーダンスのために、電流が流れれば、電圧が発生します。接地には、原理的には電流は流れません。ノイズや、事故時の電流が流れます。以上から、電子機器自体のフレーム接地とシグナル接地との分離よりも、電子機器の接地と、強電などのノイズに汚染された接地とを分離することの方が、重要です(図.11)。このとき、図に示したように、接地点を互いに離すことが必要です。電子機器の接地は、フレーム接地とシグナル接地を共用します。大地は、接地として、優れた性質を持っています。大地は導電率があまり高くなく、電流が流れると、かなりの電位差が発生します。この点では、理想的な接地から、大きく隔たっています。このため接地点は、概念的に、図.12に示すような等価回路を構成し、互いの距離が近いときは、相互に干渉します。依存します(図.13)。相互干渉が無視できる程度に、距離を離す必要があります。