費用対効果:カー オーディオ スピーカー テクノロジー

最近、良いスピーカーと優れたスピーカーの違いについて話しました。一言で言えば、優れたスピーカーを選択すると、歪みが減少するため、パワーハンドリングが向上し、出力が増加し、明瞭さが劇的に向上します。今号の Bang for Your Buck では、歪みを低減する 2 つのカーオーディオ スピーカー テクノロジーを見ていきます。この記事は、スピーカーがどのように機能するかの真の舞台裏を見るものです。

電流の流れと磁場

レンツの法則によると、導体に電流が流れると、導体の周囲に磁場が発生します。同時に、磁場内で導体を動かすと、導体に電流が発生します。

上の図は、電流が流れている導体 (灰色) を示しています。緑色の線は、導体の周囲の磁場の方向を示しています。

スピーカーでは、ボイス コイルはボビンまたはフォーマーに巻かれたワイヤのコイルです。アンプからの電流がこの導体を通って流れ、ボイスコイルの周りに磁場を設定します。このプロパティを使用して、スピーカーをバスケットに出し入れします。磁場の極性が固定磁石の極性と同じである場合、同様の磁場は互いに反発し合い、スピーカーは前方に移動します。磁場の極性が反転すると、スピーカーは磁場に引き寄せられ、スピーカーは後方に移動します。

残念ながら、交流電流を扱う場合、磁場の挙動が不利になることがあります。電流の極性が反転すると、それが作り出した磁場と戦わなければなりません。勢いと考えることができます。ビー玉が床を横切って転がっている場合、方向を変えるにはエネルギーが必要です。電流の流れの変化に対するこの抵抗は、インダクタンスと呼ばれます。電気的運動量は、反対極性の新しい磁場を設定したいという欲求に抵抗します。

ボイス コイル インダクタンスの管理

スピーカーのボイスコイルのインダクタンスの量は、いくつかの要因によって決まります。ボイス コイル導体のサイズ、導体の形状、ボイス コイルのレイヤー数、トップ プレートとポール ピースに対するボイス コイルの近さなどです。

では、インダクタンスはどのようにスピーカーの歪みを引き起こすのでしょうか?上の図でわかるように、ボイスコイルの巻き線 (赤) が静止しているときは、天板 (緑) の中心にあります。コーンが下に移動すると、ボイス コイルの多くがマグネット (青色) とポール ピース (ピンク色) の横にあります。逆に、カムが外側に移動すると、極に近いコーンが少なくなります。従来のスピーカー設計では、スチール製のポールピースに近接する場所の変化がインダクタンスの変化を引き起こします。インダクタンスが小さくなると、高周波電流の流れに対する抵抗が少なくなり、高周波性能が向上します。スピーカー コーンの位置に基づく性能の変化は、歪みを引き起こします。

上の画像は、スピーカー内の位置に対するボイスコイルのインダクタンスを示しています。赤い曲線は、従来のスピーカーのインダクタンス グラフです。青い曲線は、T ヨークの下部にアルミニウム製のショート リングを含むスピーカーのインダクタンス グラフです。上の画像でわかるように、ショート リングがない場合、スピーカーはコーンの位置に応じて劇的に異なる誘導特性を示します。 上のグラフは、ショート リング (赤) のないスピーカーの周波数応答と、非常に類似したスピーカーの周波数応答を示しています。ショートリング（青色）付き。明らかなように、ショート リングを組み込むと、スピーカーの高周波性能が劇的に向上します。 T ヨークの上部に銅キャップを取り付けることで、直線性をさらに改善できます。

優れたスピーカーを購入する場合は、すべてのスピーカー (サブウーファー、ミッドレンジ ドライバー、ツイーター) のインダクタンスを低減するキャップを探し、モーター アセンブリに余裕のある大きなスピーカー (サブウーファーとミッドレンジ ドライバー) では存在を探します。ショートリングの。

インダクタンス値の比較

スピーカーが誘導特性の変化を緩和する設計をしているかどうか判断できない場合は、単に仕様を確認できますか?彼らは確かにヒントを提供します。キャップやショート リングのない 6.5 インチ ウーファーのインダクタンスは 0.7 ～ 1.1 mH (ミリヘンリー) ですが、これらのテクノロジーを備えたスピーカーは 0.1 または 0.2 mH に近くなります。どのように聞こえるかという点では、他のすべての設計基準が等しい場合、インダクタンスが小さいドライバーは高周波性能が高く、歪みが少なくなります。

スピーカーのサスペンションの非線形性

スパイダー (ダンパーとも呼ばれます) の目的は、ボイス コイルをトップ プレートとポール ピースの間のエア ギャップの横方向の中央に維持し、オーディオ信号が除去されたときにコーンを静止位置に戻すのを助けることです。 /P>

与えられたコーンの質量と希望の共振周波数に対して完璧なダンパーの剛性 (コンプライアンス) を選択することは、スピーカーの設計に関わる最大のバランス作業の 1 つです。スパイダーが硬すぎると、スピーカーの共振周波数が目的のアプリケーションに対して高すぎて、効率が低下する可能性があります。

さまざまなサイズや形状だけでなく、さまざまな素材が利用可能です。クモはバネです。一部のスパイダーは線形コンプライアンス用に設計されており、一部のスパイダーは漸進的です。さらに重要なことは、ボイスコイルの巻き上げ高さとバスケットのデザインが異なるため、一部のスパイダーにはオフセット取り付けリップが含まれていることです。これをカップクモと呼びます。このカップまたはスペーサーにより、スパイダーを巻線の上のボイス コイル フォーマーに取り付け、シャーシに接続しながら、ボイス コイルを磁気ギャップの垂直方向の中心に保つことができます。

上のグラフは、コーンの位置に基づく 2 つの異なる直径 6.5 インチ スピーカーのサスペンション コンプライアンスを示しています。赤のグラフは、カップスパイダーを使用したスピーカーのコンプライアンスを示しています。内側に 6.5mm 移動すると、外側に 6.5mm 移動した場合よりもサスペンションが 25% 硬くなることがわかります。青色のグラフは、フラット スパイダーを備えた同様のサイズのスピーカーを示しています。全体的なコンプライアンスは異なりますが、前後方向の動作はほぼ同じです。

スパイダーに求めるもの

最終的には、スパイダーが静止位置から前後に移動するときに、コーンとボイス コイルに同じ量の力を加える必要があります。力の量は、コーンの移動方向に基づいて変化してはなりません。スピーカーが正弦波を再生することによって生じる歪みを想像してみてください。コーンは、前方に移動するときに所定の電流量に対して後方に移動しません。そのため、カップ状のスパイダーを使用するスピーカーは避けてください。

さまざまなカー オーディオ スピーカー技術を実際に聞く

次回、新しいスピーカーを聞くために地元のモバイル機器販売店に向かうときは、大きく異なる 2 つの価格帯を選択し、各スピーカーで曲の同じ部分を聴いてください。適度な音量で聴き、部屋の反対側に位置します。違いがわかるまで切り替えてください。

次に、3 番目のスピーカー オプションを追加します。価格と機能は中間のどこかにあります。この新しいスピーカーと高価なスピーカーを同じように比較してください。スピーカーの音を聞いたら、それぞれのサンプルを見て、これまで説明してきたデザインの特徴とそのパフォーマンスを関連付けることができるかどうかを確認してください。これは、製品を試聴するだけでなく、あるカー オーディオ スピーカーの技術や設計が他のものよりも優れている理由を学ぶのに最適な方法です。