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2018年1月28日 (日)

小形スピーカーを大迫力で聞くために

ステレオ誌付録のメタルコーンスピーカーを、ちょっとまともそうな箱に入れてみました。

Boost00

以前の箱よりは、容量が大きくていかにも低音が出そうな面構えなのですが。。。

 

バッフル面や天板、底板などに補強材もいれてあり非常にしっかりした作りで、箱鳴りが殆どありません。(ヤフオクで購入した箱です。)

ということで、箱鳴りで低音の量感が増すことがなく、すっきりくっきり傾向の音になりました。ポート共振周波数は約75Hzのようですが、箱鳴りがないのにポートだけ共振するのも意外と良くないようです。エレキベースの特定音だけが強調されるような不自然さがでてしまいます。

そこで、内部にはたっぷりと吸音材をいれて、ポート共振のピークも押さえ込みました。

 

ここまでやると、ニアフィールドモニターのような至近距離試聴には耐えられます。

しかし、距離を離すと低音が寂しいのです。

 

そんなわけで、低域をブーストしてみましょう。

昨年は、RaspberryPiのデジタルイコライザを使って低音をUP、というより低音以外をDOWNさせて相対的に低域ブーストしていました。

この方式は、デジタル領域で行なうので出力のDACの分解能を犠牲にしてしまうデメリットがあります。 10dB減衰させると、出力振幅は1/3になるからです。

24bit DAC/ 32bit DACなら、この程度の減衰は殆ど気になりません。

 

が、

せっかくですので、

 

アナログ回路にて同じような低域ブーストをやってみましょう。

これにより、DACの能力を100%引き出して再生できるようになります。

Boost02

回路はこんな感じ。トランジスタを2個使用したアクティブ・ブースト回路です。

R3はアンプのボリュームで、ブースト回路の負荷になります。

Boost01

ブレッドボードでさくっと製作。

C1、C3はフィルムコンデンサを使用して音質にも配慮します。

Boost03

シミュレーション上の特性はこのようになっています。

ちょっとやり過ぎのような特性ですが、録音された音楽には30Hz以下は殆ど入っていないので、実質50-100Hzの領域で10dBほどのブースト量が得られるようになります。

ピークをポート共振周波数より低いところに設定しているのがミソです。低域限界を無理やり延ばすようにしています。バスレフ のポート共振周波数付近の位相は気にしてたら始まりませんので無視します。

 

最初は完全なパッシブ回路(抵抗とコンデンサのみ)で設計していました。しかしQが低くブーミーな音になってキレがありませんでした。中高域の減衰量も大きくなってしまい、アンプのボリュームを沢山上げる必要もあります。

そこで、トランジスタを追加してアクティブ回路に変更しました。

この回路は位相が反転してしまうので、スピーカーの接続で+と-を逆にします。逆にしなくても事実上の問題はありませんが、単に気持ちわるさの解消です。

 

電源は片電源(単電源)です。

12Vから20V程度で市販のスイッチングDCアダプタを使っても聞えるほどのノイズは出ません。ただ、オシロで見るとDCアダプタのスイッチングのパルスが僅かに見えます。

コモンモードフィルタを電源ラインに入れるとパルスノイズは低減するのですが、音も悪化してしまいます。

Fimem00

   << 巷で噂のファインメットビーズ >>

ファインメットビーズもひどい堕ちようです。もっさりしてベールをかぶるどころか、毛布をかぶったくらいの勢いがあり、変化をたっぷり感じ取ることができました。このようなオーディオ用としては適しませんが、ある意味すごい効果です。

 

それはさておき、

トランジスタは、低ノイズ、かつ、高hfeのモノが適しています。今回は2SC2240/2SA970を使いました。他のトランジスタでも大丈夫だと思います。電圧が20Vと高ければ歪率も0.01%程度と意外に良いです。

 

ブースト量は回路図中のR4を変えることで変更可能です。 全体のゲインはR10で変更できます。 適当にシミュレーションして程よいブースト量に調整するのが良いでしょう。

小形スピーカーで低音が足りないと思っている方は、作ってみてはいかがでしょうか。

要望が多数ありましたら基板化するのもありかもしれませんね。 チップ部品を使って小型に仕上げて、アンプ内部にちょこっと載せてしまう。 なんてことも可能になるかと思います。

 

 

追記===========================

特性を実測してみました。

Active03

1kHzから3MHzくらいまでほぼフラットに伸びています。ブレッドボードでもそこそこの特性が得られるようです。接点が多いので音質的な部分はグレーですが。。。

 

 

 

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コメント

コモンモードチョークコイルやファインメットビーズは副作用が大きいんですか。
今作っている0dB HyCAAに使おうかと思っていただけに、悩みます。

バッフルステップ補正を使っております。

小型のブーストアンプ期待しております。1000Hz以上もフラットなのでしょうか。

三毛ランジェロさん

この回路は非常に単純なので、電源の影響がとても受けやすいと思います。とりあえず使ってみて、気に入らなかったら外すだけでよいのではないでしょうか。 

http://ecaps.exblog.jp/23712836/
ここに、特性を測って載せている方がいらっしゃいました。単なるインダクタとは明らかに異なる波形です。磁気飽和まえもノンリニアで歪んでいます。

AYORさん

実測してみました。ざっと3MHz程度まではフラットに伸びているようです。

たかじんさん。

ご紹介のサイトを覗いてみました。
ファインメットビーズをオーディオ信号系には安易に使ってはいけないということは知られていますが、スイッチング電源ラインに使うのも影響が大きそうですね。
0dB HyCAAアンプの電源ノイズ対策はコモンモードチョークコイルとデカップリングコンデンサの容量調整で試してみることにします。
やはり、SSGやオシロなどの測定機材がないと、客観的に現象を把握しながら調整するのは難しいですね。

三毛ランジェロさん

ですね。オーディオ信号にいれるのはまずいですね。D級アンプの酷さもこのあたりに何かあるのかもしれません。

電源ラインにおいても、オーディオアンプの音の半分は電源で決まると言われるくらい、電源の影響が音にでてきます。 今回の例は、電源にフィルタを入れて酷くなったので、これにあたります。(オシロ上ではノイズ低減したのですが。。。)

電源ノイズがひどいとき、「フィルタを入れた方がマシになる」程度に考えておくのが良いでしょう。

いわゆる対処療法ですね。根本的にはノイズの少ない電源をフィルタなしで使うのが理想なのだと思います。ちなみにフィルタによってノイズが低減された電源では意味があまりないかも。

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