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日記

LANにもコアが良いかも

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2020年02月12日

LANの話題が一段楽したようなので少しネタを投稿します。

LANはその規格上なのか何なのか、ほぼ100%パルストランスで絶縁されています。
アイソレートされていると言った方が分かりやすいでしょうか?

千円くらいの安いHubの中をみても高級機をみてもパルストランスがあります。
(一部RJ45のコネクタ内にあって見えない場合もあります)


例1:アイオーデータの高級機

中はこうなってます。トロイダルコアです。



例2:DELA
下向きのコの字型。この巻き線構造は
トロイダルコアよりも波形が綺麗だとされるTDKのものかもしれません。



例3:安物のHub
画像は省略します。探せばLANポートのすぐ後ろに脚が沢山生えたICみたいな黒い物体があるでしょう。それがパルストランスです。アイオーデータの例を参考にして下さい。


よく間違えられるのが、アイソレート(絶縁)=ノイズカット
ではありません。この公式は間違いです。
ノイズは近ければ飛びつきます。
(絶縁トランスとノイズカットトランスの棲み分けとも似ています)
物理的に下図のような結合が成立してしまいます。完全にはノイズを抑え切れないのですね。
そりゃあ何個もアイソレータを直列に繋げば効果は上がるでしょうが・・・。
図:https://detail-infomation.com/coupling-of-transformer/ より転載

そして性質の悪いは下図のようなコモンモードノイズです。
LANはバランス伝送ですのでデータの伝達において無視されて別に影響ありませんが、機器と機器とを繋ぐループが形成されます。最近、音質に悪影響を与えるとして問題視されているものです。

コモンモードノイズは2本のペア線に 『同じ方向に』 電気が流れるのが特徴です。これは基本的にオシロスコープでも検出できません。
小学校で乾電池と電球の回路を習いましたがそれだけでは理解の難しい交流の振る舞いです。

このコモンモードノイズを抑えるために使用するのがコアです。
一般的にはフェライトコアが推奨されています。
2本のペア線を一緒にコアに通します。※片方ずつは地雷です。絶対ダメ。
2本一緒に通す事で信号にほぼ影響なくコモンモードノイズにだけ効きます。
LANケーブルにコアの指示例を挙げてみます。


例1:Canonレーザープリンタ


例2:ゼロックスレーザープリンタ


例3:NECレーザープリンタ


例4:marantz「PCオーディオのWhitePaper」
https://www.marantz.co.uk/DocumentMaster/master/Marantz_Whitepaper_PC-Audio.pdf
※ネットワークケーブルにフェライトコアを強く推奨,HDDよりSSDの方がいい



少しパルストランスの話に戻ると・・・
ゲーマーPCの世界では高速でド安定のネットワーク環境が必要で、
パルストランスにも拘りがあります。
下図では左が一般的なトロイダルコア型、右がゲーマー向けPCのパルストランスです。

私のPCは右のゲーマー向けパルストランス。DELAもこれと同系ですよね見た目が。伝送信号の波形の形を重視するならば、アイオーデータも遅かれ早かれトロイダルコアから離れてこちらと同系のパルストランスを採用することになるのではないかと想像しています。


と、横道に逸れたりしましたが
ここまでで如何にLANケーブルにコアを装着する事を
推奨するメーカーが多いかをお伝えしてきました。
コモンモード対策です。
コモンモード対策を行わずに光ケーブル化を計画を進めている方は
ぜひ光ケーブル化を実施されて下さい。
ただ、その実施前にコアの装着を試してほしい希望があります。
「コアなんか無意味で光でなければ高みに到達することはできない。」
そんな結論が得られるなら、それはそれで良いのです。
私が個人的に、普通にコアで対策したLANと光で完全武装した場合とで
どんな違いが出るのか知りたい興味です。

私自身コアの効果は実感しているので光の導入計画は無いです。
(ネットワーク再生環境も無いですし・・・NASもありませんし・・・)

効果を実感しているコアはメーカーが薦めるフェライトコアではなく
Vitropermコアです。
共立電子さんのインターネットショップから1200円ほどで買えます。

このコアに線を通すだけで・・・・驚きの効果。技術の進歩でしょうか。
フェライトコアは人間の可聴帯域には全く無意味で高周波向けですが
Vitropermは線を通しただけで 1kHz まで効きます。
何ターンか巻くと100Hzまで効きます。はっきり言って異常。
※購入したお店の人曰く「グルグル巻きにしてはダメ!!」だそうです。
 あんまりグルグル巻くと今度は高電圧発生装置になりかねません。

ノートPCのUSBポートにUSBメモリーみたいな形のDACを装着して音声出力→それを同じくUSBインターフェースで録音するアースループを形成した実験が↓です。
*******************************
https://youtu.be/wa5GAJ5F49E
*******************************
※動画の冒頭はフェライトコア装着済の状態です。その後Vitropermに交換。
 これだけ効いて入手性の良いコアはVitropermだけです。

LANにコアが無い人、あるいは光導入済の方。
コアの有無での実験・試聴結果お待ちしております。
※お礼は何も出ませんが m(_ _)m

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  1. これは、ご紹介ありがとうございます。

    光メディアコンバーター使っても 光〜LAN変換機でノイズが出るので、うちだと光メディアコンバーターとご紹介の方法と併用でやって見ようと思います。

    普通のCat6 UTPケーブルで良いですか?

    byYongJoon at2020-02-12 21:33

  2. コモンモードの解説、本当にありがとうございます。実は、webでいろいろ調べてももう一つ納得のいく説明に出会いませんでした。
    nightwish_daisuさんの説明は非常にわかりやすく感謝します。

    フェライトコア、試してみようと思います。

    byDOCONO at2020-02-12 21:41

  3. YongJoonさん

    信号線のペア(往路と復路)を一緒に通す事に注意すればケーブルは何でもいいです。拙宅ではUSBとHDMIとLANで活躍していますです。たまにみる、スピーカーケーブルの2本(正側と負側)にそれぞれ1個コアを通すのが最悪なパターン(信号が歪みます)です。

    bynightwish_daisu at2020-02-12 21:48

  4. DOCONOさん コメントありがとうございます。

    フェライトコアは2回3回とターン数を増すと効きがグワワー!!と増していきます。オススメは3回ターンです。(巻き過ぎは逆効果に)
    https://www.seiwa.co.jp/product/emc/e04tech.html
    ただ、spdif同軸デジタルケーブルやUSBケーブルに驚くほどの変化もたらすのはVitropermです。

    bynightwish_daisu at2020-02-12 21:55

  5. nightwish_daisuさん

    有益な情報ありがとうございます。
    Vitopermは昨年、このコミュニティでも話題になり、興味あるのですが、まだ、試せていません。

    ファインメットやアモルメットよりもコスパも良さそうな印象です。

    LAN以外のデジタル系はフェライトやアモルメットで対策していますが、LANは光は一部導入済みですが、コモンモードノイズ対策は不十分です。

    是非トライしてみようと思います。

    byvanilla at2020-02-12 22:11

  6. vanillaさん コメントありがとうございます

    コモンモードの侵入元として電源ケーブルもあります。
    デジタル機器の電源ケーブルにもよく効くとされています。

    音質的に気に要らなくてもテレビのHDMIケーブルに装着して画質改善を図ったらり色々と遊べるコアです。テレビの画質は目で分かります。

    購入はこちらが安いです↓
    https://eleshop.jp/shop/g/gJ1L412/

    bynightwish_daisu at2020-02-12 22:15

  7. nightwish_daisuさん
    追加情報ありがとうございます。

    ケーブル1本に何個も奢るのは効果があるのでしょうか?

    CHORDのコミュニティサイトではBLUとDAVEのBNCケーブルにフェライトコアを可能な限り装着することが推奨されています。
    海外でははじめからフェライトコアを組み込んだデジタルケーブルも販売されているようです。

    やり過ぎは、副作用や逆効果になるような気もします。

    byvanilla at2020-02-12 22:52

  8. nightwish_daisuさん

    当方、PC活用のオーディオはやっていませんが、ご紹介のVitropermコアを共立電子さんのインターネットショップで2個ほど注文してみました。

    可能性を感じたので、何に使えそうか試してみます。アドバイスがありましたらお願いします。

    byヒジヤン at2020-02-12 22:58

  9. vanillaさん 質問ありがとうございます

    フェライトコアとVitropermの併用は拙宅では問題ないというより良い傾向です。フェライトコアはノイズを熱に変換する機能があり高周波にだけ効きますが、Vitropermは広帯域で効いてフェライトコアと違いノイズを熱に変換しませんが通せんぼする力は強力で、それぞれ性質が異なります。

    逆に同一種のコアの複数個使用はオススメしません。
    通常は巻き付けターン数で効きを調整します。ケーブルが太くて巻けないときのみ複数個使用の意味はあると思いますがあんまり変わらないです。試されると確認できると思われます。

    あ、Vitroperm販売の店員さんによるとVitropermにターン数巻き付け過ぎると音が変になるそうです。グルグル巻きはダメだと念を押されました(^^;)

    bynightwish_daisu at2020-02-12 23:15

  10. ヒジヤンさん 購入されたのですね(o^^o)

    よい方に転ぶか悪い方に転ぶか分かりませんがK03-Xsの電源ケーブルに2ターン巻いてみたいですね。どう考えても電源プラグが邪魔でケーブルを通す事が出来ないと思うので、電源ケーブル自作スキルが必要になりますが、、、。。。。

    ノイズの経路を考えれば仮想アース効きが良かった機器の電源ケーブルに優先的に適用してみるのが良いかもしれませんが、自信はありません。

    bynightwish_daisu at2020-02-12 23:32

  11. nightwish_daisuさん

    再度アドバイスありがとうございます。
    とても参考になります。

    アモルメットコアもノーマルとコモンモード専用と個別に販売しており、目的、種類別に組み合わせとみるのは試す価値はありそうですね。

    byvanilla at2020-02-13 00:01

  12. nightwishさん
    今晩は

    フェライトコアとVitropermの併用、私も愛好しております。まあ、怪我の功名みたいなもので、フェライトコアを外すのが面倒で、外さずにVitropermをつけちゃったら、意外にいいかも。。。ってことで、それ以来ずっとその手法を続けております。

    もうひとつおまけで恥の上塗りですが、太い電源ケーブル(半自作)にVitropermを試そうとして、通らないので、ケーブルのシースをはいで、少し手当てしてから無理くり通したということもありましたが、それでもVitropermの効果は感じられました。。。(笑)

    byゲオルグ at2020-02-13 00:22

  13. ゲオルグさん 援護射撃ありがとうございます

    フェライトコアとVitropermのコンビはなかなか良いですね。
    効きの大半はVitropermの功績なのですが、その音質をケーキに例えるならば、フェライトコアはパウダーシュガー的な演出をしているように感じます。

    bynightwish_daisu at2020-02-13 00:42

  14. こんにちは。
    ファインメットやアモルメットもそうですが、Vitroperm等アモルファス系のコアは高い周波数には効き目が薄いです。100KHz以上で効き目が大きく減ります。
    高い周波数にはフェライトコアが効きます。
    それでも100MHzくらいまでのようですが…
    それ以上はシールドに頼るくらいでしょうか。

    ノイズ対策にはアモルファス系のコアとフェライトコアの併用が良いです。

    LANについてはシールドケーブルと別付けのトランスが効果がありました。
    LAN機器内蔵のパルストランスはGND間に小容量のコンデンサを接続してるようなので、絶縁については疑問を持ってます。
    長時間の視聴で音がだんだん音が変化する現象があったりしました。
    この現象については原因が複数あるようで、いまだに解決してませんが…

    一応LANケーブルにもフェライトコアを付けてます。
    ですが、シールドケーブルと別付けのトランスの効果が強いのか、フェライトコアの効果は確認できませんでした。

    byしゅんかん at2020-02-13 10:45

  15. しゅんかんさん コメントありがとうございます

    FinemetとVitropermはナノ結晶軟磁性材料とされておりまして、結晶構造を持たないアモルファスは実はFinemetの製造材料です。アモルファスを熱処理でナノ結晶化させたもの。という観点でみますと、何でもアモルファス系とするのには個人的に違和感があります。

    そのアモルファス系?またはVitropermが?が100kHz程を境に効きが弱まるという件ですが、インピーダンスvs周波数の特性図は提示可能でしょうか?メーカー各社で提示されるデータがまちまちで横並びで比較出来ないうえにコアのラインナップも多く『横並び』での比較が出来ないでいました。ですので、情報があると助かりますm(__)m

    bynightwish_daisu at2020-02-13 15:32

  16. 私はコアについて詳しくありませんので資料だけ貼っておきます。

    共立電子で販売のVitropermは「500Fシリーズ」で、
    品番は「T60006-L2030-W514」です。

    データシートはこちら↓
    https://www.mouser.jp/pdfdocs/VACChokesandCoresDatasheet.pdf
    VAC社のVitroperm説明はこちら↓
    http://60450c0c7af95f51.lolipop.jp/VAC/wp-content/uploads/pkbemc2011-2-1.pdf

    ちなみに「T60006-L2030-W514」のAL(indectance for N=1)という代表値をデータシートから読み取りますと「88μH@10kHz」および「20μH@100kHz」です。
    この代表値を使って、インピーダンス|Z|を求めるとそれぞれ「5.53Ω」「12.57Ω」です。だからどうという訳ではないのですが、自分はやっぱり「インピーダンスvs周波数」の特性図が欲しくなります。もしかしたら先のFig.5のように「挿入損失vs周波数」を見れば良いのかもしれませんが・・・。

    bynightwish_daisu at2020-02-13 20:35

  17. Vitroperm

    L2045-V102 45 x 30 x 15mm 重量74.0g
    AL 87.6µH(10 kHz) 20.0µH(100kHz)
    saturation current 0.59(10 kHz) 1.2(100kHz)


    L2030-W514 30 x 20 x 15mm 重量33.0g
    AL 88.0µH(10 kHz) 20.4µH(100kHz)
    saturation current 0.38(10 kHz) 0.79(100kHz)


    (see fig. 13 and 14).
    https://vacuumschmelze.com/Assets-Web/en%20NanocrystallineVITROPERM-EMC-Products-2016_01.pdf

    bykj at2020-02-13 20:45

  18. (内容修正してレス再投稿)
    私はコアについて詳しくありませんので資料だけ貼っておきます。

    共立電子で販売のVitropermは「500Fシリーズ」で、
    品番は「T60006-L2030-W514」です。

    データシートはこちら↓
    https://www.mouser.jp/pdfdocs/VACChokesandCoresDatasheet.pdf
    VAC社のVitroperm説明はこちら↓
    http://60450c0c7af95f51.lolipop.jp/VAC/wp-content/uploads/pkbemc2011-2-1.pdf



    ちなみに「T60006-L2030-W514」のAL(indectance for N=1)という代表値をデータシートから読み取りますと「88μH@10kHz」および「20μH@100kHz」です。この代表値を使って、インピーダンス|Z|を求めるとそれぞれ「5.53Ω」「12.57Ω」です。だからどうという訳ではないのですが、自分はやっぱり「インピーダンスvs周波数」の特性図が欲しくなります。もしかしたら先のVAC社のVitroperm説明内にあるFig.5のように「挿入損失vs周波数」を見れば良いのかもしれませんが・・・。

    いや、やっぱり縦軸はインピーダンスの方が好みです↓
    https://www.seiwa.co.jp/product/emc/e04tech.html
    ※縦軸のインピーダンスが対数目盛なのに注意して下さい!!
     1ターンで4Ωだったのが、3ターンすることで50Ω、
     10倍以上になる事が分かります。(図1のグラフで1MHz)

    bynightwish_daisu at2020-02-13 20:55

  19. kjさん コメントありがとうございます

    私の投稿、Fig.5が行方不明で何処の事が分からなかったので
    再投稿させて頂きました。
    幸いにもkjさんと同じ資料を指しておりましたので良かったです。

    その前提からお話を戻しますと、
    [Fig.5]はだめで [Fig.13]と[Fig.14]を見よという事でしょうか?
    それとも「挿入損失vs周波数」を見れば良いのよ~♪
    ということを伝えたい意図でしょうか?

    説明が欲しいです(^^;

    bynightwish_daisu at2020-02-13 21:03

  20. 私は以前よりVAC社のVitropermの説明、
    具体的には[Fig.5][Fig.13]と[Fig.14]らの「挿入損失vs周波数」をみて「Vitropermは広帯域なんだー」と思ってました。
    2020-02-12 23:15のレスで「広帯域」と発言。

    それに対してしゅんかんさんが「Vitroperm等 ~中略~ 高い周波数には効き目が薄いです。100KHz以上で効き目が大きく減ります。」と説明。
    2020-02-13 10:45のレスです。

    Vitropermが100kHz以上で効き目が大きく失う資料は未見。もしかして自分がVACの資料を読み違えている???ド素人な私の頭はConfuseしてしまったのでした。

    という流れです。
    kjさん、できたら解説お願いします。m(_ _)m

    bynightwish_daisu at2020-02-13 21:19

  21. こんばんは。
    > FinemetとVitropermはナノ結晶軟磁性材料とされておりまして、結晶構造を持たないアモルファスは実はFinemetの製造材料です。アモルファスを熱処理でナノ結晶化させたもの。という観点でみますと、何でもアモルファス系とするのには個人的に違和感があります。

    どちらもアモルファスを基本にした素材ととらえています。
    https://www.nims.go.jp/mmu/tutorials/NanocrystallineSoftmagnetic_j.html

    Vitroperm自体は未使用ですが、ファインメットを電源のフィルタとして使ってみると確かにノイズが取れるのですが、取り切れずに高音に違和感が残ります。
    フェライトを併用するとそれが解消します。

    ファインメットは100KHzほどでAL値が減少します。
    Vitropermはファインメットより広帯域で効果がある様ですが、ファインメットと同様の素材なのであまり信用していないのが本音です。
    以前見かけたVitropermの特性では100KHzほどでAL値が減少したり、DC電流オフセット増加によるAL値減少が大きかったりとファインメットと大差ないと思ってました。

    ちなみにファインメットを使う場合はインダクタンスを気にしますが、フェライトの場合は熱変換の領域で使う様にしています。
    その方が効果的でした。

    byしゅんかん at2020-02-13 22:26

  22. しゅんかんさん コメントありがとうございます

    お陰様で謎が喉のつかえが取れました m(__)m

    アモルファスから作ったものだからアモルファス系と表現、了解しました。私個人的にはアモルファス(非晶質)とナノ結晶軟磁性材料は区別していました。後者は過去になかった新しい材料だからです。しゅんかんさんを否定するものではありません。

    10kHzに於けるAL値(uH)と100kHzの於けるAL値(uH)を比較して後者の数値が小さいという訳ですね。インピーダンスではなく。

    高域の違和感がフェライトを併用するとそれが解消するというのは何となく分かるような気がします(o^^o)

    bynightwish_daisu at2020-02-13 22:40

  23. 2020-02-13 20:55のレスで書きましたインピーダンス|Z|の計算を省略せずに書いて補足しますと・・・


    【公式】インピーダンス(Ω) = ωL = (2πf)L


    10kHzにおけるインピーダンス(Ω)は
    データシートによると AL値「88uH at 10kHz」なので公式より
    インピーダンス(Ω) ≒ 2 x 3.14 x 10,000 x 0.000088
              ≒ 5.53(Ω)

    同様に100kHzに於けるインピーダンス(Ω) は
    データシートによると AL値「20uH at 100kHz」なので公式より
    インピーダンス(Ω) ≒ 2 x 3.14 x 100,000 x 0.000020
              ≒ 12.56(Ω)

    この計算から10kHzよりも100kHzの方がインピーダンス「大」であるので、100kHzになって効きが弱まるのではなく強まっているのだとnightwish_daisuは考えていた。AL値そのものをみるのか、インピーダンスをみるのかで意見の相違があったものと思われます。

    bynightwish_daisu at2020-02-14 00:42

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