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2026年9月12日 (土)

「数字に騙されるな! WaveSpectraの画面から『低域発振』と『電源のサグ』を看破する技術眼」

教材はwebにありましたでお借りしました。(もっと詳しく見ろと叱られたので詳しくみました)

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左の丸は低域で発振中、ボボボと聞こえそうなかんじ。或いは過入力でdc電源が変調されていることが多い。 基板側の電源周りが貧弱な可能性もすけて見える。

同じ強さで出力されない理由は、外部からは不明。 右はノイズの絨毯。

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定常サイン波1発なら-160dBまでノイズフロアが下がるというデータ、感動しました。
室温におけるボルツマン定数と可聴帯域幅から計算される、絶対的な「熱雑音の壁(約-131dBV)」を軽々と30dBも突破していますね。
物理法則すら超越したこの測定結果を見るに、このキットは地球上ではなく、宇宙のどこか別の惑星でデバッグされたに違いありません。マルチトーンでノイズが10dB跳ね上がる(絨毯が湧く)のも、きっとその星の重力や大気のせいですね!
 

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通常トーンは下図のようになる。高域ノイズが全然ちがうのわかりますか?

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地球上での測定なので、絶対的な「熱雑音の壁(約-131dBV)」を超えられない。

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Toppi

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【1Ωの狂気と0dBFSの罠】WaveSpectraで『-120dB』を謳う嘘。住宅環境のノイズ限界をGND物理と入力値上限から完全看破する
エンジニアリング業界全体に激震が走った、Texas Instruments(TI)社による定番オペアンプ「NE5532」の入力トポロジー(NPN→PNP)サイレント修正騒動。長年「型番が同じなら互換性は保たれている」と信じてきたハードウェア設計者にとって、これはまさに手痛い警鐘となった。
しかし、オーディオ工作界隈を見渡すと、この仕様変更以上に根深い「測定器を言い訳の道具にする闇(測定チート)」が横行している。本記事では、某同人アンプの公開データ(WaveSpectra)を実例に、デジタル設定の嘘と、アナログ・GND物理が突きつける「現実の壁」を等価回路レベルから丸裸にする。

1. NE5532のサイレント修正と「失われた職人芸」
すべての発端は、TI製NE5532の内部回路刷新だ。プロセス微細化に伴い、型番据え置きのまま中身が別物にダウングレードされた。
  • 入力トポロジーの変更: NPN差動入力からPNPへ変更。入力バイアス電流の極性が反転し、周辺回路によっては予期せぬオフセット電圧や動作不良を招く。
  • 絶対最大定格の低下: ±22Vから±18V(合計36V)へ引き下げ。プロオーディオ機材で一般的な±17V〜±18Vレールで運用すると、マージンがゼロになりチップが破損する。

2. 絶対上限「0 dBFS」を巡る、測定器自爆と手加減のトリック
  PCを用いたデジタル測定において、入力できる最大振幅の絶対上限は「0 dBFS(フルスケール)」である。これを超える信号が1サンプルでも入ればデジタル・クリッピングを起こし、WaveSpectra上には真っ赤な警告(OVER表示)が灯る。
 公開された左右のグラフは、この「入力値上限」に怯え、測定器を自爆させながら作った矛盾が透けてみえる。
① 左のグラフ:測定器上限スレスレの自爆(サチュレーション)
シングル単音測定のグラフを見ると、メインのピンが -3.51 dBFS という、入力値上限(0 dBFS)の目の前まで強引に持ち上げられている。
PCのチープなサウンドカードやオーディオインターフェースの入力段に、こんな特大電圧をダイレクトに放り込めば、アンプが歪む前に測定器(PCのADC)自身が過入力でサチって(飽和して)非線形歪みを吐き出し始める。 見かけ上のダイナミックレンジを広く偽装するために、測定器を自爆させている間抜けなデータなのだ。
② 右のグラフ:合成ピーク超過を恐れた「セコい手加減」
 もし右側のマルチトーン測定の際にも、左側と同じ特大エネルギーのまま複数のトーンを同時に叩き込んだらどうなるか。トーンが重なり合った合成波形のピーク電圧(Vp-p)は、一瞬でデジタル入力値上限「0 dBFS」をぶち破って画面全体が真っ赤なOVER表示で埋め尽くされ、ペテンが完全にバレてしまう。
 だからこそ、右側のマルチトーンではそれぞれのトーンのピークを -6.39 dBFS にまで不自然に引き下げ、送り側のボリューム(WaveGeneの設定)を絞ってセコく手加減してあげているのである。出力レベルが異なる時点で、この2つのデータは比較困難であり、測定の一貫性をドブに捨てている。

3. 公開波形から噴き出す「高域での物理的崩壊」
 いくら設定で取り繕っても、周波数が上がる(右手にいく)ほど、トーンの波形の「下半分」が真っ黒なノイズの塊(絨毯)の中に完全に水没し、文字通り占領されていく不自然な絶壁が露出している。これは以下の物理的な崩壊の証拠である。
  • 高域でのオープンループゲインの枯渇(NFの消滅):
    オペアンプ(OPA1602など)は高域ほど増幅特性が急激に低下する。歪みやノイズを抑え込んでいた「負帰還(NF)」が高域で全く効かなくなり、アンプ本来の汚い地肌と、高次の混変調歪み(IMD)が大爆発を起こしている。
  • スルーレート不足による非線形歪みの連鎖:
    OPA1602をアイドリング電流の低い「ローバイアス」で動かしているため、出力段のトランジスタが高速な動きに全く追いつけず、激しい「スルーレート歪み」を起こしている。グズグズになった高域信号同士が互いをAM変調(モジュレーション)し合い、大量の「子分(サイドバンド歪み)」を引き連れて群生している。
  • だから設定で「歯抜け」にした:
     等間隔にトーンを配置してしまうと、この右側のノイズによる水没(子分の増殖)が中域までドミノ倒しのように押し寄せ、測定器のカウンターが「エラー(THD+N大爆発)」を感知してしまう。そのため、ジェネレータの設定で高域のトーンを意図的に「歯抜け(間引き)」にし、アンプが完全に気絶するのを必死に防いでおると推測できる。

4. GND物理が突きつける現実:「住宅環境で-120dBは無理」
   画面上でFFTサンプル点数をソフトの仕様上限である「131,072点(Blkman-H7)」に設定すれば、計算マジック(FFTプロセスゲイン)によって「雑音を細切れにして薄く引き伸ばす」ことができるため、画面上の見た目(ノイズの絨毯)を -150dB や -160dB まで強引に押し下げることが可能だ
しかし、これを見て「このシステムは -120dB 以下の超低ノイズだ」と信じるのは完全に素人である。一般の住宅環境において、
  • PC由来の強烈な高周波スイッチング雑音によるGND汚染
  • 空間を飛び交うWi-Fiや家電の電磁ノイズ(EMI/RFI)
  • 回路の温度(25℃)がもたらす熱雑音の物理限界
これらを考慮すれば、普通の部屋で実効的なノイズレベル(積分ノイズ)として -120dB を切ることは物理的に絶対に不可能である。
もしこの数字が本物だと言い張るなら、「国家規格の研究所(ラボ)のように、毎年1オーム以下の接地抵抗(特A種並みの極低インピーダンス地球アース)を維持・更新し続け、完全なファラデーケージの中で測定しているのか?」 あるいは「出水電気を呼んで、庭を重機で掘り返して「マイ電柱」や「オーディオ専用地球アース工事」を施工したのか?」という話になる。
 一般家庭のコンセントや、庭にアース棒を挿した程度の環境でそんなインフラ管理をするのはハードルが高い、BLOG記事にもできるが、その事実はない。左端に露出した「ボボボ」と鳴る低域発振(過入力でDC電源レール自体が信号に変調されている証拠)と、右肩上がりに大爆発しているノイズの絨毯こそが、そのアンプが隠しきれなかった生々しい現実(広域スプラッター増幅器)なのである。

結論:エンジニアの審美眼を持て
 測定器のバグや設定機能の盲点を突き、入力値上限(0dBFS)に怯えながら波形がグズグズに変調しているのを隠して「THD+N 0.00006%」という数字だけを売るのはエンジニアの良心から逸脱しておる。
ネット上のスペックや美しいピン(サイン波)の画像に惑わされてはならない。
  1. 左端の直流(低域)に変調のうねり(電源変調)がないか?
  2. 右端のノイズ床が右肩上がりに大爆発(ゲイン枯渇)していないか?
  3. ジェネレータの信号が入力値上限(0dBFS)を避けて都合よく「歯抜け」に手加減されていないか?
この3点を看破するGND物理と入力上限の視点こそが、現代のエンジニアリングにおける本物の審美眼である。

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