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スピーカー の理想的な駆動方式の検討(1)

サブウーファー用アンプを検討する中で、
電流駆動アンプ
MFB付きアンプ
に興味が湧いてきました。
まずはMFBのお話。



ことの発端は、サブウーファー用アンプの検討でした。

既に完成しているサブウーファーですが、
低域が200Hzあたりから減衰しています。
この特性を補正するには、イコライザーを併用する必要があります。
しかし、それってなんだか美しくないなと感じました。
より本質的な解決を目指したいところです。


そもそも何で、スピーカーは低域側が減衰するのでしょうか?

それは、スピーカーコーンを保持しているエッジやダンパーなどがバネ要素として働き、スピーカーの振幅を制約するからです。
仮にバネ要素(とダンパー要素)の無いスピーカーを考えると、低周波数において音圧はフラットになります。

このバネ要素をキャンセルするような、機械的対策、電気的対策がなされれば良いわけです。
より正確に書くならば、音圧レベルはスピーカーコーンの加速度に比例しますので、
バネ要素に関わらず、アンプの入力電圧に比例した加速度を生じるようなアンプ〜スピーカー系が必要。

さて、スピーカーにはもう一つの電磁気的現象「誘導起電力」が働きます。
誘導起電力はスピーカーコーンの速度に比例して発生します。

ここで、
誘導起電力の微分値が、スピーカーコーンの加速度に比例する、
ということを利用すると、
誘導起電力から加速度を算出し、それをフィードバックすることで、
スピーカーを加速度制御することが可能となります。
これが、加速度型MFBアンプの基本的なアイデアです。

さて、MFBアンプを実現するためには、まずは誘導起電力を検出する必要がありまして、
例えばCW-250Aでは、スピーカーに誘導起電力検出用のコイルが設けられています(コイル検出式)
もしくはスピーカーに印加される電流・電圧およびスピーカーの物理値から、誘導起電力を逆算することができます(ブリッジ検出式)


以上がMFBアンプの原理的な概略です。
「スピーカーのバネ要素をキャンセルし、低域周波数の音圧をフラットにできる。」
という特徴が、サブウーファーの周波数特性を本質的に改善してくれそうです。

しかし実際の運用としては、いくつかの技術的困難があります。
簡潔に言うと、「加速度検出の精度と応答性。」が要のようです。
特にブリッジ検出式の場合、スピーカーの物理値を正確に把握した上で、それらを用いた高精度・高速応答な加速度算出回路を考える必要があります。
また、スピーカー物理値の非線形性(特に、コイルの瞬間的発熱によるコイル抵抗の変化)が、
歪を発生させる。とも言われているようです。


いずれにしても、サブウーファーに有効そうなので
その実力のほどを試してみたいですね!
次回は具体的な回路を考えてみましょう。
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カニ

Author:カニ
DACやアンプの自作がメインの、オーディオブログです。
自作基板の頒布も行なっています。カテゴリ「頒布」をご覧下さい。

ニアフィールドリスニングや、ポータブルオーディオにも手を染めたいんですが、いつになることやら。。。

繊細で柔らかい音
実在感のある音
を目指して、
ゆっくり、ゆっくり、潜航中。

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