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日記

2個ある4Ωスピーカーを並列にしたら4Ω?(真空管アンプでバイアンプはNGなのか?)

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2021年10月15日

最初に少しだけ思考実験。
ユニット単体で8オームのツイーターがあります。
ムンドルフの10uFフィルムコンデンサー1個を挿入して
シンプル-6dB/octなハイパスフィルターを形成して
低音を阻止する。
【問】
さて、このツイーターとフィルムコンデンサーを
合わせたインピーダンスは幾つになるでしょうか?
【答】
入力が10khzなら8オームとコンマ1程度?。
入力が1kHzでは18オームくらい。
入力が100Hzでは160オームくらい。
入力が10Hzでは1600オームくらい。
パワーアンプの8オーム端子に、このツイーターを接続し、
重低音ソースをガンガンに再生したら、パワーアンプから見た
ツイーターのインピーダンスは数百オーム相当かも???
※わたしは電気の素人です。間違っていたらゴメンなさい (_ _)
思考実験終わり。



皆さんは、Philewebの連載をご覧になった事はあるでしょうか?
今日はその一つの紹介とその他です。

林 正儀のオーディオ講座 - PHILE WEB
案外、こういった「オーディオの基礎」の内容の記事は
見過ごされがちですが、書籍にも負けない内容でとても良いです。
ベテランを自負されている方も、改めて目を通してみると
新たな発見があるかもしれません。
発見が無くてもゴメンナサイとしか言えませんが(^^;

小学校で習った、抵抗?。
4Ωを直列に繋いだら8Ω。4Ωを並列に繋いだら2Ωです。
それは抵抗器で成り立つ話。直流でも交流信号でも
理想的な抵抗器は周波数によらず一定の抵抗値を示します。
図:Thomannのアンプから取り外した抵抗器

しかし、相手がスピーカーだとそう単純ではありません。
以下は見慣れたスピーカーのインピーダンスカーブ(右)です。
図:JAS JOURNAL 2021 WINTER 学生スピーカー製作レポート
  MTMスピーカ 「SUPERNOVA」の製作
  芝浦工業大学 オーディオ研究会 菅野 純
より転載

周波数によって一定ではないので、このような図があります。
インピーダンスの一番低いところが、大抵の場合、そのスピーカーの
公称インピーダンスとしてカタログ等に記載されています。

※絶対ではありません。「大抵は」そうだという事です。


普通、同形式のスピーカーを2台、並列に繋いだ場合は
インピーダンスは半分になります。これは間違いありません。

ただし、異なるもの同士だったらどうなるのか?

特に、
バイワイヤリングスピーカーの「ハイ側」と「ロー側」は
どのようなインピーダンス特性になるのか?
すぐに頭に浮かぶ人は少ないはずです。

分かっているのは、「ハイ側」と「ロー側」を並列に繋いだ時
そのスピーカーの公称インピーダンスになるという事だけ。
そのスピーカーの公称インピーダンスが4Ωだったといて、
「ハイ側」のインピーダンスが8Ω、
「ロー側」のインピーダンスが8Ω、そんな事になっていない事は、
すぐに想像できるでしょう。抵抗器では無いからです。

そんな疑問に答えてくれるのが・・・、
冒頭の「連載」です。

2007年 07月 26日 (木曜日)
第6回:スピーカーの仕組みを知ろう(3) ネットワークについて(前編)



●コンデンサーは直流を全く通しません。ブロックします。
もっと言えば低音をブロックします。高音はよく通します。
 (高音域ではインピーダンス低い。ケーブルと同等。)

●コイルは高音の流れを邪魔します。(インピーダンス高い)
でも低音や直流はスルーします。(インピーダンス低い。ケーブルと同等)

そんな風な事を図を使って著者は説明してくれています。


ですから、
4Ωを公称するバイヤイヤリング対応のスピーカーで、
「ハイ側」のインピーダンスが4Ω、
「ロー側」のインピーダンスも4Ω、なーんて不思議な事は
起こり得る事です。

抵抗器とは違い、スピーカーは
-------------------------------------------------
1.周波数によってインピーダンスの値が異なる
2.スピーカーの公称インピーダンスというものは『低いところだけ』
指し示していて、高いインピーダンスは 無視している 指標。
-------------------------------------------------
上記の2点の特徴があるからです。

小学校だけの知識ではこれは説明できません。
それどころか、
高等教育を受けていても説明できる人は
少ないのかもしれません。


話はこれで終わりません。ふと真空管アンプなどの
スピーカーターミナルを思い出してみます。
これは真空管では無いですが、スピーカーによって
「2Ω」「4Ω」「8Ω」どこのスピーカーターミナルに接続するか
決定します。これは厳密ではないですが、スピーカーのインピーダンスと
合わせておかないと設計してある性能が発揮できません。動作点がズレる?
こういう、ちょっと一風変わったアンプでは注意が必要です。
相手のスピーカーのインピーダンスが多少上昇したとしても、
それに応じて送り出すパワーが下がらないように電圧をグワッ!っと上昇させる事があるからです。※追記:電流帰還の要素があるアンプの場合を想定しています。

インピーダンスが4Ωだったのが、ある周波数で10Ωになった場合、
普通のアンプなら出力がガクーンと下がるだけです。問題ありません。
でも、こういう変わったアンプの場合は10Ωになっても
出力が下がりません。4Ωのときと変わらぬ出力を出そうと
スピーカーに送り込む電圧を上げて頑張ります。
※追記:電流帰還の要素があるアンプの場合を想定しています。真空管アンプの場合は8Ωや16Ωスピーカー出力端子を選択しなければ「変わらぬ出力」を得ることはできません。4Ωの端子のままではたぶん無理。

この ”頑張る動作” が、
『スピーカー端子を開放した状態で音量を上げてはいけない』
と言われる所以かも? 壊れるぞ・・・っと。 ※ド素人の妄言です
※追記:真空管アンプでスピーカー端子の開放はアウトプットトランスフォーマーの一次側の電圧が高くなり過ぎて耐圧オーバーやスパークして壊れるとか何とか。

負荷が巨大(インピーダンスが大き過ぎる)なので、
あっという間に、最大出力を出そうとアンプが頑張ってしまう???

関係ないですが、
拙宅の 至って普通の AVアンプ NR1711 も、スピーカー未接続で
音声信号突っ込んだ状態で音量だけ上げ行くと・・・一瞬発振したようになって
プロテクションが作動します。スピーカーを接続していない状態で
音量をMaxにすることは 出来ませんでした。
※出来るけどプロテクションリレーが働き、出力無しの状態。



閑話休題?(使い方に自信なし!)

そういう特別なアンプまたは、真空管アンプでもって
バイワイヤリングスピーカー の バイアンプ駆動 を 試みるときには
注意が必要です。というより、止めた方がいいです。

なぜなら
「ハイ側」は、低音域でインピーダンスが「大」。数十~数百Ω?
「ロー側」は、高音域でインピーダンスが「大」。数十Ω?
アンプの想定を越えてしまうから。
※古典的なマルチアンプ駆動はこの限りではありません。
 スピーカー内部のネットワークは撤去して、ユニット直結にするからです。
 逆に言えば、スピーカー内部のネットワークがこの問題の根っこ。

この問題の対策をするには・・・・
-------------------------------------------------
1.インピーダンス補正回路を追加
2.外部ネットワーク(チャンデバ)で予め 高音/低音 をカット
3.特別なアンプ(真空管アンプなど)の使用をやめて普通のアンプに変更
-------------------------------------------------
などの対策が考えられます。
図:高域側のインピーダンス補正の例
 (http://www.ne.jp/asahi/ryustech/koubou/audio_nouhau/MarutiAMP_kudou_6.-9.htmlより)

Nautilus 804 を バイアンプ駆動に改造?されて、
低音側・高音側の両方にインピーダンス補正を施して楽しまれている人も
いらっしゃいました。考える事は皆一緒(^ー^
http://www6.cncm.ne.jp/~shiro-f/bi_amp_hosei/bi_amp_hosei.htm より
t.shiroyamaさん情報ありがとうございます m(_ _)m

ちなみに、個人的な話で
私が JBL-4344 を真空管アンプを使ってバイアンプ駆動する際は、
JBLの指示の通りに、-18dB/octの外部クロスオーバー(チャンデバ)
を使い、ローをカットした信号を真空管アンプで増幅して
ハイ側のスピーカーターミナルに電力を送り込んでいる感じです。
(ハイ側を担当する真空管アンプには、スピーカー側でインピーダンスが「大」となる低音をカットした信号を入力している。)

※前述の外部クロスオーバー(チャンデバ)に-6dB/octを採用
 して、何だか音がキツい感じがする・・・という人は、
 低音の減衰が十分でないために (特別な) アンプに負担がかかっているかも?
 その場合はインピーダンス補正回路を追加するか、スピーカー内部の
 ネットーワークと同等の遮断特性のチャンデバを前段に挿入する必要が
 あるかもしれません。
(本来は、チャンデバがあるならスピーカー内部のネットワークは
取り外すかスルーするのが理想。特別なアンプではなく
普通のアンプに変更してしまうのも手です。)


~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
以上が、
「真空管アンプ」で、
「バイヤリング対応スピーカー」 を 「バイアンプ駆動」 する際の
注意喚起を目的とした日記でした。

★世間では『注意が必要だ』という情報を見かけませんので
★私が何かを間違っているのかも!?
 
(ここまで「真空管アンプ」「特別なアンプ」と文中で書いていたのは、
 アウトプットトランスフォーマーを背負ったアンプや
 電流帰還を用いたアンプの事を言っています。McIntoshでバイアンプ
 したのに「シングル接続の方が良いぞ?」と違和感を感じる人が居たとしたら?
 この日記がその違和感解消の一助になったらいいなぁとか思っています。)

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~


<蛇足:DALIのカタログから>

■アンプ・フレンドリー
DALIでは、各周波数帯域でのインピーダンス特性は、スピーカーの重要な
尺度の一つであり、このインピーダンス特性はピークをできるだけ少なく
可能な限りフラットに近づくべきということを理想としています。
DALIのスピーカーは高域から低域まで非常になだらかでピークのない
リニアなインピーダンス特性を実現しています。このインピーダンス特性
がリニアであるということは、すなわちアンプの動作条件が改善され、
損失が極めて少なくなり、音楽信号を本来の形のまま再生することが
できるため、音の分解能やディテールを格段に向上させることにつながります。

参照:
https://dm-importaudio.jp/vc-files/dali/catalog/dali15.pdf





<編集後記>
昔は?スピーカー内部のネットワークは撤去、チャンデバを使った
マルチアンプ駆動が普通だったので?今回のような問題は無かった
と、考えます。しかし、近代では スピーカー内部のネットワークを
残したまま、複数のアンプで1台のスピーカーを駆動する
(チャンデバ不要の)カンタン複数アンプ駆動が可能な
バイワイヤリング対応スピーカーが多く出揃ってきて、
より一層、複数アンプ駆動を楽む・・・環境、裾野が広がって
良い感じがしています(^ー^
そうなってくると、改めて (林 正儀などによる)「オーディオの講座」が
大事だと感じさせられます。アンプの種類、選択方法やインピーダンス補正など。

『真空管アンプやそれと似た特殊なアンプでバイアンプはNGなのか?』
答えは、チャンデバを使っていればOK!!
てかそれって 普通の マルチアンプ駆動 そのものじゃん。
これを守らないとアンプに負担をかけることになる?
続編「McIntoshにみるバイアンプの動向」につづく

おわり







おまけ↓
------------------------------------------------------------------
■特別なアンプの注意書き(恐らく電流帰還要素あり)
>Q:スピーカーが接続されていない状態で、電源をONにしてもいいですか?
>
>NuForceのパワーアンプ動作は、接続されたスピーカーも含めた
>フィードバックループを形成しています。
>そのため、スピーカーを接続しない状態で電源を入れて
>ボリュームを上げていった場合には内部動作が不安定になり、
>アンプ基板が損傷する可能性があります。
>[ご注意]
>電源を入れる場合には、スピーカーを接続していることを
>必ず確認してください。
http://www.fuhlen.jp/


■真空管アンプで出力トランス2次側開放で電源ONしたら壊れるか?
無負荷だと発振する真空管があるようですが・・・とりあえず、
イマドキ、5極管で無負荷とかでなければイキナリ壊れる事はなさそうです。
内部インピーダンスが高くて無負荷だとプレート電圧が上がり過ぎるからとか、無負荷のときだけ発生しうる発振があるそうです。
いきなり煙が出るでないにしても、愛機を無負荷にするのはやめた方が良いです。
参考にしたページ① 「DIYギターアンプ」
http://mykeita.blog59.fc2.com/?mode=m&no=468
参考にしたページ② 「真空管ギターアンプのスピーカーアウトさし忘れによる故障」
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10242516425
参考にしたページ③ 「負荷を開放してはならない」
http://www9.wind.ne.jp/fujin/diy/audio/koushaku/amp00601.htm
.

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レス一覧

  1. おはようございます。
    この日記を読んで思い浮かんだのが、バズケロ邸のJBLです。

    JBLの4338をMCINTOSHのMC501 4台でバイアンプ駆動されているのですが、度々パワーアンプ故障となっているとのことです。8月に計画していたオフ会も、未だ修理から帰還していないとのことで延期状態です。

    人のことに口を出すようですが、オフ会仲間ですからね。何か思い当たる節はありますか?

    byヒジヤン at2021-10-16 09:40

  2. nightwish_daisukiさん、おはようございます。

    この問題は、NFBアンプの安定度が起因しているのではないかと思います。

    真空管アンプにNFBを掛けるときは、発振対策としてOPT2次側に超高域のインピーダンス補正回路(Zobelフィルタ)を入れます。

    これが無い状態で、SPを繋がず(無負荷)にアンプの電源を入れると、入力信号の有無にかかわらず発振して出力管や電源回路を壊すことがよくあります。

    また、NFBの安定度を確認するため、SPを繋がずコンデンサのみを出力端子に繋いで矩形波の乱れを観察したりしています。

    SPをバイアンプ駆動してアンプを壊すのは、NWのLC成分によりNFBアンプが不安定になったり発振しているのではないかと思います。

    対策としては、nightwish_daisukiさんも引用されていますが、インピーダンス補正回路を挿入するのが効果がありそうですね。

    バイアンプ接続するときには、実際にアンプと各SPを接続して周波数特性を測定して、特性に暴れがないことを確認したほうが良さそうです。(もともとF特がフラットでないので、判断が難しいかも?)

    byED at2021-10-16 10:36

  3. ヒジヤンさん レスありがとうございます

    パズケロさんの件は、確かに何か関係があるのかもしれませんですね。
    JBLとマッキンという王道的な組み合わせで問題がでるのは不思議ではあるのですが、使い方がシンプルなだけにメーカーに質問もし易いです。
    バイアンプで使うとよく故障するんだけど?バイアンフはイカンのか?っと。

    原因が分かって初めて対策が可能となるので、
    マッキンさんには故障の限界究明をがんばって欲しいですね。

    先日、電研精機さんに、スイッチング電源が原因でトランスが唸る場合の事例を聞いてみましたら、そういう問題の電源を実際に取り寄せて「再現」する事が出来たと言われていました。残念ながらトランスという仕組み上、それは避けられない唸りだったと。しかしスイッチング電源が引き起こす問題なら、スイッチング電源の対策が可能ですね(^O^)!

    マッキンがそのJBLのスピーカーを取り寄せてバイアンプで鳴らして「再現」すれば、しめたものです。マッキンを販売されたショップさんが、service精神旺盛ならこれを追試してくれるかもしれませんヽ(^^)ノ

    前進できるかも???
    .

    bynightwish_daisu at2021-10-16 12:47

  4. EDさん レスありがとうございます

    真空管アンプのスピーカー端子を開放した状態で電源ONするなもか、ボリューム上げるなと言う情報はネットにありますが、メーカーからのメッセージとしては見当たりません。怖がらせると売れないから???

    Marantz8なんかはスピーカー切り替え機使ったら即死しそうな勢いなのですが、、、↓下記ページを見た限りでは。
    http://www.morix-am.com/Marantz8-2319-1.html

    負帰還というポイントから、EDさんは切り込んでいらっしゃいます。
    私の想像は少し違っていて発振しなくても危険な状態は起こり得るというもの。拙宅で少し前までレギュラーだった300Bアンプは殆ど無帰還でしたが、やはり前段にチャンデバを配置して帯域をデバイディングしていましたし、しないと怖いです。(思い込みかもですが。汗。)
    いいえ、どちらが正しいとかいうのではなく、どっちも有り得ると思っています。(EDさんを否定するものではないです)

    私は負帰還や瞬間的な挙動について理解できていないので、
    真空管アンプの製作や理論に明るいEDさんのレスは助かりますヽ(^^)ノ
    .

    bynightwish_daisu at2021-10-16 13:11

  5. nightwish_daisuさん、こんにちは。

    とても勉強になりました。
    スピーカーのユニットの仕様書を見てインピーダンスが周波数によって波打っているのは知っていたのですが、ネットワーク残しのバイアンプで問題が発生する場合がある事を初めて認識しました。
    私の場合は無知な状態のままマルチアンプ駆動に突き進んでいたのですが、知らないうちに色々と問題回避していたようで安心しました。
    狙ってそうしたわけじゃないところが寂しいですが。。。

    byCENYA at2021-10-16 13:18

  6. トランスって不思議な伝達デバイスです。
    重低音と高音を同時に再生して、低音の周波数が低く且つコアボリュームが小さいせいで低音が歪むような状態でも、高音は涼しい顔で歪む事無く伝達を続けるという・・・・。(どこで見た情報か忘れましたが)。
    アンプなら混変調起こしてグダグダになるのにトランスは電源も無いのに偉い(^0^)/

    アンプの動作点をきめるとき・・・
    直流のロードライン、交流のロードライン、両方考える。
    じゃあダイナミックに変動する音楽のロードラインも考えるべきか???ここら辺でわたしの脳は限界です(自爆)
    .
    .

    bynightwish_daisu at2021-10-16 13:25

  7. CENYAさん レスありがとうございます

    いや、まぁ、、、
    問題というか殆どの場合は問題にならないので
    問題ではないような?。環境による感じ?

    私の場合は、
    真空管アンプ&Highだけネットワーク残しのバイアンプで
    運悪く条件が合致していました(^^;)

    CENYAさんが問題を避けれていたのは、
    CENYAさんのエロセンサー(第6感)の敏感さによるものか(^^♪
    ジャス喫茶店ベイシーの店主曰く?「気になったものだけ買っておけばいーのよ」。確かにベイシーには、おおよそハイエンドと呼べる機器は一台も無いようです。レコードプレーヤーはLP12(リン)だったか。
    そんな事をされるとなんのコッチゃ分からなくなります(~_~) 音はカネか?努力か? 両方か!?
    .

    bynightwish_daisu at2021-10-16 13:59

  8. nightwish_daisukiさん

    Marantz8の修理サイトを見てみました。

    これは、アンプの出力トランス(OPT)が車のイグニッションコイルと同様な動作をして内部で高圧が発生し、アンプを壊しているようです。

    真空管アンプやマッキンのようなOPTのあるパワーアンプで、大音量で再生中にSP切替器を操作してOPT二次側の電流を切ってしまうと、電磁誘導によりOPT一次側に高電圧が発生して出力管や周りの部品を壊してしまうということですね。

    『スピーカー端子を開放した状態で音量を上げてはいけない』ではなくて、

    『音量を上げた状態でスピーカー端子を開放してはいけない』ということになります。

    これは再現性がありアンプが故障する確率も高いハズなので、みなさまOPT付アンプの取り扱いには気を付けましょう。

    byED at2021-10-16 19:28

  9. .
    EDさん 添削ありがとうございます m(_ _)m
    .

    bynightwish_daisu at2021-10-16 21:39

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