K&K
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古いマイナーなお気に入りの機器を中心に身のタケにあった(?)オーディオ・ライフを楽しんでいます。 唯一の贅沢は石井式の音楽室でしょうか? ピアノと同居しているので(同居させてもらっているので?)リ…

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May the vintage equipment last forever ! 
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持ち家(戸建) / 専用室 / オーディオ・シアター兼用ルーム / 16畳~ / 防音あり / スクリーン~100型 / ~4ch
石井式リスニングルームというか音楽室ですが、リフォームなので天井高はごく普通の家と同じです。 使用機器や写真はこちらをご覧ください。 http://www7b.biglobe.ne.jp/~h…
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日記

SPICEによるプリとメインアンプ間のパッシヴ・フィルター解析

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2020年12月14日

SPICEというのはアナログの回路設計者であれば誰でも知っている回路解析用ソフトなのですが、私が設計の第一線で業務にあたっていた時に使用したことはありませんでした。
私がエンジニアとしてのキャリアを開始したころにはまだ存在してなかったと思います。
後年になってその存在を知りましたが、担当していたメカトロニクスの回路は結構複雑ではあったものの比較的低周波で動作するものだったこともあり、SPICE解析の必要はありませんでした。

先にAuro3DさんのSonusのために作ったフィルター回路(Auro3DさんがK&Kフィルターという名前を付けてくださいましたが単なる1次のフィルターの組み合わせなので恥ずかしくて自分では使いづらいです)の確認のため、今回初めてSPICEを使ってみました。

パッシヴの1次フィルターなので構成はいたって簡単。でも、プリとメインのアンプ間に入れるものなのでプリアンプの出力回路とメインアンプの入力回路の影響を受けることになります。

このようなパッシヴのフィルター回路を目論見通り動作させるには入力インピーダンスをプリのインピーダンスの10倍以上にすること。
そして出力インピーダンスをメインアンプの入力インピーダンスの10分の1以下にすること。
条件が満たされれば両アンプの影響はほぼ無視して手計算で時定数を決めればいいわけです。
今回はSonusのスピーカーの内部回路やクロスでの重ね合わせ特性などが不明ですし、目的を考えてもフィルターの精度を上げることはほとんど意味を持ちません。

従ってすでに手計算で設計は完了し、Auro3D邸での総合特性も問題なかったことからこのプロジェクトは完了しています。
しかしながらプリアンプAV8805の情報の一部に誤りがあったようなので私の勉強も兼ねてSPICEを使って再確認を行ってみました。

元々マランツはAV8805の出力情報を公開していませんし、問い合わせをしても一部は非開示でしたのでこれについてはネット上で得られる情報を基にして私が推定した値を使っています。

全体の回路と信号の流れは以下の通り。



AV8805の出力回路はあくまでも私の推定なので誤解を避けるため抵抗値、コンデンサの静電容量はこの図からは省いてあります。

得られた伝達特性は以下の通りです。



ほぼ目論見通りでこれによって特に手直しする必要はなさそうです。


SPICEはプリとメインのアンプ間、もしくはDACと多chプリメインアンプ間でパッシヴ・チャンデバを構成されている方にも便利に使える解析手段だと思います。

ただ、基本設計はあくまでも自分の頭で考え、手計算で行ってメドをつけてから最後に念のため使うのがSPICEという順番だと思っています。

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レス一覧

  1. K&Kさん、こんばんは。

    SPICE
    私みたいな手計算できない人間には良さそうですね〜。
    ご紹介ありがとうございます、勉強してみます。

    話変わりますがパッシブで4次フィルタは難しいのですよね?
    解像度が上がってくるとユニットの共振歪み?が目立ってくるような気がしていて1次だと厳しいのかなあなんて考えています。
    今一度クロスオーバーの勉強をしているところです。汗

    byCENYA at2020-12-16 20:18

  2. CENYAさん、

    こんばんは。

    CENYAさんはすでに手計算してるじゃないですか。(笑)
    でも、SPICEはCENYAさんが使っている、あるいはこれから使おうとしている(?)3wayチャンデバの設計検証に便利なツールだと思います。

    ≻話変わりますがパッシブで4次フィルタは難しいのですよね?

    スピーカーネットワーク(もちろんパッシブ)に4次フィルターを使っているメーカーがあるので不可能ではないかもしれませんが、ちょっと考えにくいですよね。

    素直にOP AMPを使った方が理想に近いものができると思います。

    でも、大音量で聴かない場合には自然な繋がりが得られる1次の方がいいかもしれません。

    私の今までの経験では急峻なスロープのほうが音がすっきりする傾向になると思っています。
    私自身は現在4次(24dB/oct)のLinkwitz Riley フィルターのチャンデバを使っています。
    大音量再生にも対応したいし、マルチchサラウンドに対応する必要があるので全ユニットの正相接続が必須だからです。
    個々人の使用環境や好みによって評価が変わるのでどれがいいかの断定は難しいと思います。

    byK&K at2020-12-16 22:43

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