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オカルト 分科会掲示板

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スピーカの等価回路と動作について 石川@八野 2004/05/16,11:01 No.430
突然お世話になります。石川＠八野と申します。

スピーカの等価回路と動特性を私のホームページに上げてあります。参考になれば、幸いです。
http://homepage3.nifty.com/y-daisan/


オカルトネタとしては、スピーカは回りの状況によりインピーダンスが変わることもわかっています。
ぺルケ師匠の「SRPPエンドレスBBS」にスピーカ負荷時のロードラインをAyumiさんがアップしています。抵抗負荷では考えられない右回り、左回りの楕円を描きます。

これらが、なんかのさんこうになりますか？

以上よろしくお願いします。
>> これこれ タムさんす 2004/05/17,16:21 No.431
八野さん、ありがとうございます。
かなり精密な等価回路ですね。実際に音として空間に出てくる部分は何処になると思いますか。直流抵抗の８Ω以外の抵抗値の一部が放射抵抗となっていると思いますが、能率から考えるとこの抵抗がそのまま放射抵抗と考えて良いのでしょうか。仮に放射抵抗として、この抵抗に発生する信号が実際の音に近いものですよね。その辺をモニタされているの様でしたら是非見たいと思っています。

以上宜しくお願いします。
>> re:これこれ 石川@八野 2004/05/17,22:46 No.434
タムさんす　さん、こんばんは。

222uFは可動部の質量、53.7Ωは機械系の制動抵抗、71.3mHはエッジ、ダンパのコンプライアンス、8Ωはボイスコイルの抵抗です。100Ω100uHは僕が高域のインピーダンスをつけるために入れたものです。

質量にばねとダッシュポットが並列につながっていてその質量を力で押しているというイメージです。
>> バイアンプ駆動の弊害 村田＠熊本 2004/05/18,10:38 No.435
石川さん、タムさん、皆さん、こんにちは。

2台のパワーアンプには全帯域信号を入れ、スピーカ側のLCネットワークで
低域と高域に分割しスピーカを駆動する方式のバイアンプ方式が一時期ありま
した。この方式では、アンプ側からスピーカ側を見たインピーダンスが変動し、
ここで述べられた以上に負荷線が大幅に変動します。
何でもかんでも、コストのかかる方式が良く聞こえると言う心理を利用した
悪い方式でしたね。アンプを壊しそうになった方もいます。用心しましょう。
<タムさんへ>音圧特性まで等価回路で表すのは無理と思います。
では。
>> 具体的になるといろんな洞察が・・ タムさんす 2004/05/18,10:39 No.436
石川さん、おはようございます。田村です。
いろいろとありがとうございます。

間に入っているＬと抵抗ですが、高域のインピーダンスが高くなるためには必要ですよね。そのために入れたとの事ですが、実際のＳＰでも同様のＬに相当するものが入っていると考えた方が自然ではないでしょうか。実際単発信号をＳＰに入れると、停止後も音は止まらず、尾を引きますよね。もし、ＳＰが並列共振回路だけなら、低インピーダンスアンプの無信号でショートすると、尾は引かないはずです。尾を引くという事は、このようなＬが入っていなくてはなりません。その上で、直流抵抗の８Ω以外の抵抗に発生した（２本ありますが）波形に近いものが音波と考えてよさそうと思います。極端な例ですが、電圧アンプと、電流アンプでこのモデルを駆動すると、音波となる波形の元はずいぶんと違うのではないかと考えています。

村田先生、ＳＰのモデルですが、このＬはＳＰの構造の何に相当するのでしょうか？？（興味津々）

さて、このモデルを使ってＳＤに関しても測定してみたいですね。（お願いばかりですいません）

以上宜しくお願いします。
>> 完全にモデル化はできないと思いますが タムさんす 2004/05/18,10:43 No.437
村田先生、田村です。
完全にモデル化はできないと思いますが、今までの抵抗と並列共振だけよりずっとそれらしくなるかと思います。でも、近いものであればそれなりに有意義かと思いますが如何でしょう？
>> スピーカ等価回路 村田＠熊本 2004/05/18,12:01 No.438
田村さん、皆さん、こんにちは。
アンプの動作を見るには、スピーカのインピーダンスモデルで十分でしょう。
音圧特性までは不要ですし、この実現は困難と思いますが、バスレフの
音圧特性を計算した例は見たことがあります。昔のMJ、ラ技を見てください。
バスレフのインピーダンス特性までは、昔やりました。
Lは単純に、ボイスコイルのインダクタンスでしょう。
実際のスピーカではfo付近の特性は入力の大きさで変化します。
では。
>> やっぱりボイスコイルですか タムさんす 2004/05/18,12:42 No.439
村田先生、こんにちは、田村です。
やっぱりボイスコイルですか。うーむ、意外と大きいのですね。（今度実測してみます）
等価回路ですが、アンプの動作だけ見るなら、通常の回路で十分と思います。只、聴いてなんぼですから、耳の手前までそれらしいモデルを考えていく事は必要かと思っています。（オカルトをそっとしておくと言うのも良いですが・・）
たぶん、スピーカーメーカー等はずっと精密なモデルを持っているのだと思いますが、きっと公開されないでしょう。一方でスピーカーの部分が最も後れているのも事実かと思います。そこに光を当てる事も考えては如何でしょう。
>> 機械的なものも 松田 2004/05/18,13:14 No.440
ダンパーやエッジ，振動系の質量もLに寄与しているということはないですか．
>> Ci タムさんす 2004/05/18,13:53 No.441
本文なし
>> Ｃになる？ タムさんす 2004/05/18,13:55 No.442
田村です。
質量はＣになるのかと思っていましたが・・・押してすぐに動かないですから、Ｌですかね。
>> 慣性とL 松田 2004/05/18,14:05 No.443
その昔，高校生の物理の時間に，質量のなかなか動かない，動き出すと止まらないというのとコイルを流れる電流の性質が似ているなあと思った記憶があったもので．
>> 質量はLかC? 村田＠熊本 2004/05/19,10:22 No.444
おはようございます。

機械系を電気系に置き換えて等価回路を描く時に、2通りのやり方があります。
力と電圧(速度と電流)を対応させる方法と、速度を電圧(力と電流)に対応させる
方法があります。質量は、前者ではLに、後者ではCに対応します。
音響工学では後者の方が良く用いられるようです。理由は何かあったようですが
忘れました。
では。
>> もっと複雑になる様ですね タムさんす 2004/05/20,12:03 No.445
田村です。
部品の質量や慣性も入れるともっと複雑になる様ですね。（空気の粘性なんてのもあったような・・）うーむ
只、石川さんのモデルでインピーダンスを見ると、大体今のスピーカーを代表しているように思います。最初はこんなところからスタートで良いかと思います。
ところで、放射抵抗にあたる部分は何処？・・・まあ、直流抵抗の８Ωは全く違うでしょうから、残りの２つの抵抗のどちらか（両方かも知れませんが）となるのでしょう。
ＳＤの話からだいぶＳＰの深いほうに話が行ってます。この機会にこのモデルを使って、アンプの振る舞いと音に対する影響を見たいですね。

宜しくです。
>> スピーカーの場合 UTiCd 2004/05/22,02:39 No.446
　ボイスコイルが速度比例の誘導起電力を発生するので、
速度と電圧が対応します。

　よってLは質量、Cはダンパーのコンプライアンスに対応しています。
fs付近の機械インピーダンスによって発生するボイスコイルの電気的な
振る舞いを、電気的な等価回路に変換したものですね。
　高域へのインピーダンス上昇は、当然ですがボイスコイルそのものの
電気的なL成分なので、機械インピーダンスに対応するものはありません。

　逆に、fs付近のふるまいを電気的に記述したように、ボイスコイルの
電気的成分(R成分やL成分)を、機械インピーダンスで投下表現することも
できます。

>> 補足すると UTiCd 2004/05/22,13:05 No.447
＞ＳＰが並列共振回路だけなら、低インピーダンスアンプの無信号でショートすると、
＞尾は引かないはずです。

　それは誤解です。ボイスコイルの直流抵抗(DCR)があるため、fsによる共振
回路のダンピングが完全に行われることは、決してありません。
　アンプの出力インピーダンスを負にすれば並列共振回路のダンピングは
より有効にはたらきますが、トータルで負になると発振します。

　日本ではあまり知られていないですが、fs付近の特性を現すパラメーターと
してT/S(ティール・スモール)パラメーターというのがあります。fsでの共振
>> Re: スピーカの等価回路と動作について raraki 2004/05/22,17:06 No.454
この話は、電気-機械-音響混在系である動電スピーカのモデリング
の基本的な部分ですが、大変混乱しがちな部分でもありますので、
少し長くなりますがコメントさせていただきます。

>　よってLは質量、Cはダンパーのコンプライアンスに対応しています。
>fs付近の機械インピーダンスによって発生するボイスコイルの電気的な
>振る舞いを、電気的な等価回路に変換したものですね。

話の発端となっている石川さんの示した等価回路の場合には、
電気系-機械系の対応関係が異なっています。


機械系を集中定数系とみなし、電気的等価回路に置き換えて
>> rarakiさん、ありがとうございます UTiCd 2004/05/22,18:15 No.455
　だいぶ混乱していましたね…。以後気をつけますm(__)m

　あと、出力音圧の低域ローカット特性は、理論的には電気的な
２次ローカットフィルタと等価である、ということも改めて書いて
おきます。
　電圧駆動なり電流駆動なりで変化するQは２次ローカット特性の
Qということです。電気系からみた場合のモデリングには関係ない
ですけど。
>> 負帰還ありとなし kimura99 2004/05/24,00:14 No.456
石川さん、

木村と申します。ホームページ拝見しました。
気になるところがありましたので報告します。
”スピーカー負荷のNFBアンプの制動特性”のところで
負帰還ありとなしのグラフを載せていますが、
差を表現するには、アンプの部分を理想アンプから
周波数特性等を含んだものにした方がよさそうです。

電流のグラフを見ると、二つの電流比は任意の時刻で
３．２になっているはずです。理由は、負帰還タイプの
等価回路は、ゲイン４．１６の理想アンプに
０．６３オームを直列につけたのものに相当する一方、
負帰還なしは、同様にゲイン４．１６に２オームが
接続されているためです。
>> そろそろスレッドを変えましょうか タムさんす 2004/05/24,16:58 No.458
皆さん、いろいろとありがとうございます。
無限大バッフルとフルレンジなら、石川さんのモデルで良い、として良いですか？
また、空間に出て行く部分はＬＣ共振回路の両端をモニタすれば大体近い波形が出ていると思ってよさそうですね。
この件をまとめて、とりあえずのシュミレーションに持っていきたいですね。

以上宜しくお願いします。
>> 純抵抗よりはだいぶましなシミュレーション raraki 2004/05/24,19:45 No.459
> 無限大バッフルとフルレンジなら、石川さんのモデルで良い、として良いですか？

あくまでスピーカの動作が線形とみなせる範囲でのみ・純
抵抗負荷よりは現実に近い条件の元で、アンプ動作・アン
プの諸特性が変わったときの影響を相対的に観察することは
できるでしょう。

スピーカ側の抱える諸々の非線形要素・時間的に変動する
要素の影響については、音圧特性への影響はもちろんの
こと、それらの要素がアンプの挙動に与える影響についても
まったくわかりません。

> また、空間に出て行く部分はＬＣ共振回路の両端をモニタすれば大体
> 近い波形が出ていると思ってよさそうですね。
>> re:負帰還ありとなし 石川@八野 2004/05/24,19:54 No.460
木村＠仙台様、ご質問ありがとうございます。
石川＠八野です。

さて、内部抵抗がなければ、ご指摘のとおりですが、わかりやすくするために、私の回路図の一番上の抵抗負荷の回路をみますと、ゲイン8.92内部抵抗4.44Ω負荷抵抗8Ωがあるので、帰還抵抗680と100Ωにはこの4.44と8Ωで分圧された電圧が帰還されるので、少し状況が変わります。
外部から信号を入れて出力インピーダンスを測ると約2Ωでした。計算すれば、そうなるはずです。

基本的に、問題にしているのは、この内部抵抗が大きいということです。これが０ならば、何も問題はありません。

これでどうでしょうか?回答になっています？

>> 負帰還ありとなし kimura99 2004/05/25,00:03 No.461
石川さん、

私の思い込みと計算ミスの重なりがあのようなものを書かせたようです。
失礼しました。電流の違いについはもう少し考えて見ます。
木村
>> re:負帰還ありとなし 石川@八野 2004/05/25,20:40 No.462
木村＠仙台様、

大変失礼しました。シミュレーション間違っていました。直しました。
もし、内部抵抗で、2Ωになるというのは、100Hzでは、８Ωでなく数十Ωですよね。おかしい、とおもってシミュレーション再確認すると間違っていることに気づきました。

ごめんなさい。m(_._)m


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