ダンピングファクターを決めるものは何でしょうか? これです。

アンプの性能を表す指標にダンピングファクターがあります。実際のダンピングファクターの値はアンプによって様々です。

ところで、ちょっと意地悪で申し訳ございませんが、ダンピングファクターを大きくするために次の内で有効な項目はどれでしょうか?

  1. トランジスターなど出力段素子の出力抵抗が小さいものを使用する
  2. トランジスターなど出力段素子を並列接続して出力抵抗を小さくする
  3. 出力段のエミッター抵抗を小さくする、もしくはエミッター抵抗を無くす
  4. NFB量を大きくする
  5. 上記すべてが効く
  6. 上記すべてが効かない

答えはこちら

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↓

↓

↓

↓

正解) 6. 上記すべて効かない

です。それでは何がダンピングファクターを決めているのでしょうか?
実は出力部の配線抵抗です。出力段の出力部からアンプの出力端子までの抵抗分をいかに減らすかが重要で,実際にはここでダンピングファクターの値が決まっています。

DF-NFB

ダンピングファクターの決める箇所の説明図

 

 

 

 

 

 

 

 

 

何故こんな説明をするかというと、ダンピングファクターについて誤解している人が多く、弊社のアンプのダンピングファクターが大きいのはNFBを大量に掛けているからでしょ(だから音質には良くないですよね)という人が結構いるからです。
出力段のトランジスターやエミッタ抵抗は、確かに出力に影響するのですがNFBのループ内にあるのでその影響が1/1000以下に低減されています。出力段の出力抵抗が1ΩあったとしてもNFBのおかげで実質的には1mΩになっているのです。ですので実際にはダンピングファクターに影響しません。実際出力段直後の点でダンピングファクターを計測するとどんなアンプでも5000位にはなっています。

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普通の市販プリメインアンプアンプパワー部の基板(左上が出力リレーと出力端子)

反対にNFBループの外にあるコイル、リレー、それらの配線材の抵抗はそのまま出力抵抗になるので、ここでダンピングファクターが決まっています。リレーなどをプリント基板に実装して配線したりすると(ほとんどのパワーアンプがそうですが)、すぐに500位に低下してしまします。

コイルは実際にスピーカーを使用する環境で高域のインピーダンス上昇を抑えるもので、アンプの安定性を確保するためには必須です(と教科書に書いてあります)。実際にはコイルに抵抗(10Ω位)を並列接続してダンピングして、コイルの影響でピークができるのを防止します。

IMG_2944_320

パワーアンプDCPW-100の内部配線(上の写真と比べて欲しい) 出力部はプリント基板を使わず圧着端子で配線

当社のパワーアンプ(DCPW-100)はリレーに超大型のものを使用して、極太のケーブル5.5-8mmスクエアの配線材を使用していますので1500という値になるのです。

DCPW-200の場合はリレーを出力部から取り去って(電源供給側に移して)3000という値を達成しています。

ちまたのアンプでは大胆にも(本来必要な)コイルや保護回路を設けていないものもあり、そういったアンプでは4000-5000という表示になっています。

ダンピングファクターが音質に与える影響

ダンピングファクターと聞くと大きい方が低音のダンピングが効くというイメージが有りますが、数百以上であればそうとも言えないと思います。ダンピングファクターという名前が付いたのは真空管アンプ時代の話で当時はダンピングファクターが1とか10という時代だったので、その時は実際にダンピングに効いたのだと思います。

逆にダンピングファクターは小さくするのは簡単で、出力に抵抗を挿入すれば小さくなります。実際にダンピングファクターを小さくして聴いてみると、高域がおとなしくなって若干聴きやすい感じにはなります(それがいい音かは別にして)。

現代の半導体アンプではダンピングファクターは出力配線の立派さを表しており、必ずしもスピーカーのダンピングに直結するものではありません。ただDFがいい方がまじめに作ってあるアンプということは言えます。

ただし無帰還を謳うアンプではNFBループが形成されないものがあり、こういったアンプでは極端にDFが小さくなり、低域の質感が悪くなります。かわいそうなのはこういったアンプだけを聴いていても本人はその弱点に気づかないことが多く、DFのよいアンプを聴いて初めてその違いに驚かれた方もいらっしゃいます。

まとめ

要するにダンピングファクターというのは(出力部の)配線をどれだけ真面目にやったかという証なのです。ダンピングファクターはダンピング(制動)ではなく、配線のダンピング(不当廉売)ファクターと言う方があたっているのかもしれません。

(おそらく)嵐をよぶ、バランス・ヘッドホンアンプTempoを発売します

新しいイヤホン、ヘッドホンアンプを発売します。
賛否両論が予想されるので(否否片論だったらどうしよう)、「嵐をよぶヘッドホンアンプ」と名乗っておきます。

その製品はこちら

tempo2 005rev

tempo2 010rev

tempo 034_800

tempo 005_800
一見何の変哲もないバランス入力のヘッドホンアンプですが、何が変わっているのか・・・・。

それはリケーブルなしにすべての3線式イヤホン・ヘッドホンをバランス駆動するからです。
それって当たり前・・・、え?

そんなことできるわけ無いだろ、と。
でも、できるんです。
それは本当にバランス駆動か?
ここが嵐を呼ぶ理由です。
(すでにそういうものが過去にあったらごめんなさい。)

本当にこれでいいと言えるのかわからないので”Temporary”からとって「Tempo」と名付けました。

もひとつおまけに、バランス用にリケーブルした左右独立アースの4線式イヤホン、ヘッドホン(2.5mm4極AK/ 3.5mm4極Sony)も普通にバランス駆動もできます。

入力はXLRバランスのみです。

電源は外部供給となっておりDC12V電源を別途必要とします。

オーディオデザインのDCA-12Vとのお得なセット価格も設定いたします。

内部はこんな感じです。OPアンプLME49860とバッファアンプLME49600という組み合わせで、半導体自体はある種一般的かもしれません。

12Vを分圧して+-6Vの正負電源化して駆動しています。
Tempoの仕様はこのとおりです。tempoSpecrev1R3

その動作原理、音は次のお楽しみです。10月のヘッドホン祭りで製品紹介予定です。
またNetAudio誌でポタアンPEHA-100と合わせて商品紹介の予定です。

Tempoで使用した3線バランス駆動についてFAQを作ってみました。

 

 

3線バランス駆動のFAQ

Q1: 3線バランス駆動はバランス駆動といえるのでしょうか?

A1: 平衡信号(逆相信号)を利用していると言う点ではバランス駆動です。通常の平衡信号に不平衡信号(同相成分)が重畳しているだけでバランス駆動の一種です。

Q2: 3線バランス駆動は通常のステレオアンプ(ヘッドホンアンプ以外)に使用できますか?

A2: 出来ません、そもそも通常のステレオでは3線バランスを利用する必要がありません。

Q3: 3線バランス駆動は通常よりも増幅段が増えるのでしょうか?増幅段が多い場合、それによる音質劣化は考えられますか?

A3: 増幅段を増やさずに処理が可能ですので、原理的に音質劣化の要因はありません。

Q4: 3線バランス駆動は通常のアンバランス駆動に比較して欠点はありますか?

A4: 技術的に設計が難しいこと、これを利用したアンプが限られていることです(現在Tempoのみ)。

Q5: 3線バランスは通常のバランス駆動よりも音質は劣ると考えていいのでしょうか?

A5: 3線である以上クロストーク成分が存在しますが、音質が悪くなるとは限りません。是非、実際に試聴して確認してください。

 

 

 

イヤホンのリケーブルはプロでも難度が高かった

ある事情でバランス接続できるヘッドホンかイヤホンが必要になりました。
ヘッドホンだと(ほとんどの場合)改造しないといけないのですが、イヤホンだと左右がコネクタ接続になっているものがいくつか有って、比較的簡単にバランス用にリケーブルできるようなので、やってみました(ケーブル単体でも売っているのですが、1万円近くするので)。

選択したのがこのイヤホンです。
recable 035_se215シュアーのSE215

写真はリケーブルした後のSE215です

ShureのSE215、リケーブルできる中では比較的お手頃価格で評判も悪くないようです。

 

recable 023_mmcx

MMCXコネクタ (本来は基板用では?)

 

コネクタはmmcxというもので、もともとは高周波用の超小型コネクタだと思います。

 

このコネクタ端子は秋葉原などで売っていますし、またそれを包むケースもすでにあるのです。
おお結構そろっていて便利、簡単じゃんと思ったら大間違い。

 

recable 029_cover

MMCXコネクタとそのカバー(青)

 

 

 

 

 

 

recable 042_ritz

リッツ線はこんな感じ

線材は同じく秋葉原で買ったPCOCC-Aリッツ線 HPC-28-2Uというも
のを使用しました。
この線材は計4本線があるので、1本でこのままバランスケーブルになります。

 

まずrecable 045_wirestripper黒い線の外皮を剥きます。この作業にはワイヤーストリッパー(ストリッパーではないよ)を使うと便利です。

 

 

recable 050_wirestripper10
この辺はプロなのでいくつも工具が有るのですが、1MMΦのストリッパーが合いました。

 

剥いた後はこうなります。
↓
recable 054_rtz_striped
この出て来た2線はウレタン被覆なのではんだを盛ると皮膜が溶けて剥がれます(逆にウレタン被覆は工具では取れません)。

 

 

recable 058_soldered

 

 

 

 

線材にはんだを盛ったところ。

recable 059_conector

線材にはんだを盛ったら、次はコネクタです。コネクタは小さいとはいえブロック状なので、結構熱を吸います。また小さいのでつかんでおかないと半田付け出来ません。

ここでまた小道具の出番です。こういったものがない場合はクリップでもいいと思いますが、熱が逃げないように布などをかませるといいでしょう。

 

recable 066_crip

 

あるいはこうすると良い

 

recable 038_wired_2完成したコネクタ部 (カバー半分に入れたところ)

 

 

 

 

recable 068_4p

MMCX端子の方はなんとかなるのですが、より難しかったのは2.5mmの4極プラグの方でした。

このプラグ、こういう内部構造をしていますが、ハンダコテを当てると絶縁体がすぐに溶け出すという代物で、もうほとんどイモハンダ状態でした(恥ずかしくて中をお見せできません)。まあとりあえず使えればいい用途なので・・・(言い訳)。

 

バランス接続はプラグrecable 073_recabledの方もコネクタ、接続ピンの割り当てがメーカーによって異なり、混沌としているのですが、今回は2.5mm4極プラグ(SONYの接続ピン)で仕上げました。

ケーブル全体の感じ
とりあえずSE215のバランスケーブル(4極2.5mmプラグ)が出来上がりました。

recable 076_compare
元のケーブルとの比較写真
で、何に使うのかですって?
それはまたのお楽しみに・・・・。

うふふ。

 

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ヘッドホンの知られざる秘密 ―のぞき見すると見えてくる―

プロローグ

ヘッドホンの宣伝文句でよく「大口径ユニットで低音が出る」などと謳っていますが、これはスピーカーの話と錯覚した大嘘、大口径のメリットなんてありません。

大口径ユニットでは低音が豊かにならない

ヘッドホンとスピーカーでは駆動ユニットの原理こそ同じものの、その挙動は結構違います。ただ、ちまたではユーザーもメーカーもその辺を勘違いした例が多く見られます。

前に述べましたが、「ヘッドホンのダンピングファクターが・・・」というのが間違った俗説として西の正横綱なら、東の正横綱は「大口径ユニットで低音が豊か」とかいう文言でしょう。大口径にして低音が豊かになったと感じたなら、それは口径が大きくて低音が出ているのではなく、高音が潰れてしまっているだけと考えるのが筋です。って、どういうこと?

大口径ユニットでは高音域が乱れる

例えば40mmの大口径(?)ユニットを使用したヘッドホンがあったとして、まずどんなことが予想されるでしょうか?低音が良く出るんじゃないかと思われるかも知れませんが、私は高音域が相当乱れるんじゃないかと心配になります。

何故かと言うと、最高域の10kHzの波長は330(m/s)/10k(/s)で33mmです。約17mmで半波長になるのでユニットの周辺部から出た音と中心から出た音が打ち消し合ってしまいます。ヘッドホンの周波数特性を測ると10kHz近辺の周波数性がかなり乱れていますが、この原因のひとつはユニット周辺部からでた音と中心から出た音が干渉するからです。

HP-kaisetu

大口径ユニットでは高域が干渉する

 

 

 

 

実際のヘッドホンではこの現象を緩和するために、ユニットの振動板の前にある保護板にイコライザーの機能を持たせています。丁度スピーカーシステムのツイーター前面にイコライザーが付いていましたが、これと同じ原理で保護板には工夫が凝らされています。この辺が各社各様での腕の見せどころなのです。

 

実際の保護板の構造が腕のみせどころ

それではヘッドホンの保護板の形を見てみましょう。

ゼンハイザーHD-595

中心付近の比較的小さな穴から直接振動板の音が届くようになっています。中心にイコライザーとして機能する形状のリングもあります。白い部分はパルプの様な材質で中低域は透過してくる構造です。高域が聴き易いのもうなずける構造です。

HD595HD595in

AKG K-701

振動板全体からほぼ直接音が来る構造です。中心付近の山形の保護板部がやはりイコライザー的な働きをしそうです。写真では見にくいのですが、振動板がドームとドーナツリングを組み合わせた様な構造でユニークです。

K702K701in

 

 

 

 

 

 

ウルトラゾーン Pro750

極めてユニークな構造です。まずユニット位置を中心からずらして配置しています。振動板と保護板は金属製で(音がキンキンする訳です)、透過穴は径の異なる円を非対称に配置しています。わざと位相を回転させて頭外定位を狙った構造です。

750750in

 

 

 

 

 

この様にその手法は様々ですが、各社趣向を凝らしています。ドライバーユニットの口径の大きさを謳い文句にしているメーカーのヘッドホンは逆にこの辺の工夫が全く無く(ひょっとしたらそういう認識もない)大丈夫かと心配になるくらいです。ヘッドホンに凝るのでしたら、この辺も探ってみると面白いかもしれません。

オーディオデザインのヘッドホンアンプDCHP-100のページはこちら
オーディオデザインのポータブルアンプPEHA-100のページはこちら

ディナウディオConfidence C4の周波数特性を測ってみました

ディナウディオのConfidence C4を導入しました。早速、周波数特性等を測定してみましたので報告します。

事務所の試聴スペースの間取りと写真はこのような感じです。

リスニングルームのレイアウト

新試聴室 010-640

C4layout

試聴スペースのレイアウト
図のアスペクト比がちょっとおかしいが、寸法は大体あっています。
写真は矢印から撮っています。

 

 

写真はこのレイアウト図の矢印から撮っています

リスニングスペースとしては(都心としては)比較的広めのリビングルーム程度の大きさはあります。スピーカーはこの辺が良かろう、というところにポンと置いて特にそれ以上の調整はしていません。

測定は測定用の無指向性コンデンサマイクECM-800をUSBインターフェースのマイクアンプを通してPCに接続し、スピーカー特性測定用ソフト「Myspeaker」を使用して行いました。

測定結果

周波数特性はこちらになります。

測定位置はソファに寄りかかった位置、ちょうど赤顏印のあたりです。

C4L-SinSweep

C4(左CH)の周波数特性(ソファ上)赤顔印あたり

200Hzから500Hzあたりがやや凹んでいますが、全体的にフラットで良い特性です。どこまで信頼できるかわからないところもありますが、20Hzまで落ちていません。高域も普通は1KHz以上でなだらかに低下していきますが、10KHzくらいまでほぼフラットです。

C4LR-SinSweep

C4(右CH)の周波数特性(ソファ上)赤顔印あたり

右CHも同様の特性ですが右壁の方が近いせいかやや低域が暴れています。

ソファに寄りかかった位置から50cm位前にでた位置(青顔印と赤顏印の間位)で測定した周波数特性です。200-500Hzのくぼみも改善されて全体的によりフラットになっているのがわかります。

C4R2-SinSweep

Rch赤顔印と青顏印の間で測定

 

 

さらに前にでて青顏印で取得した周波数特性です。200Hz以上でよりスムーズな特性になっています。やはり後ろ壁よりも少し離れた方が良いようです。

C4R1m-SinSweep

Rch青顔印(背面壁から1m)で測定

同じく背面壁から1m離れた位置で測定した左CHのC4の周波数特性。

C4L1P5m-SinSweep

Lch青顔印(背面壁から1m)で測定した周波数特性

RCHと同様にかなりフラットになりました。 ただこの位置ですとSPに近づきすぎていて、高域も完全にフラットに出ていますので、ややはっきり聞こえすぎる感があります。まるでヘッドホンの様なバランスです。こう考えると、C4を理想的なバランスで鳴らすには前後の距離が8m位欲しい所です。

改善案としては、現在の位置からSPを少し後ろに動かした方が良いかもしれません。

 

C4の歪率特性

次に歪率特性を測定してみました。黒が周波数特性で、緑線が第2次高調波、青線が3次高調波歪、グレーがノイズスペクトルです。両歪とも40dBUpさせています。

500Hz以上では歪率は-60dB(0.1%)程度とスピーカーとしては非常に優秀ですグレーのノイズレベルまで低下していますので、実際はもっと小さいかもしれません。100Hz以下の低域においても-40dB以下で、通常スピーカーでは大振幅となる低域ではもっと上昇しますので、かなり優秀だと思います。

C4-Distortion

 

残響時間測定 

残響時間は部屋の特性で本来スピーカーには依存しないはずですが、C4からパルス音を発生させて、残響時間を測定したのが下の図です。

全体的には0.2秒で、50-200Hzで約0.3秒程度に伸びています。

C4L1m-BppReverb

C4で測定した残響時間特性

 

累積スペクトラム特性

累積スペクトラム特性は各周波数ごとの立ち下がりの様子を3次元的に表現したちょっとかっこいいグラフです。トーンバースト波形を全周波数で見ているようなものでしょうか?
C4R-Accumulate

これを見ると高域の方がきれいに音が切れているように見えますが、時間軸でみているので低域はどうしても減衰するのに時間がかかります。時間ではなく、波数(あるいはサイクル数)でみた方が公平なトランジェント特性になるかもしれません。1KHz以上の周波数では一度立ち下がった後には波形が一切見えずきれいです。低域では200Hz以下が盛り上がってますが、インパルス応答はSN比が悪く、信号の変動分を低域と勘違いする傾向があるのであまりあてにはなりません。200Hz以下が信用できるとすると、50Hz以下で特にレベルが低下していないことがわかります。50Hz以下は部屋の定在波などでずっと鳴りっぱなしなのかもしれません。

C1,C2に比較してC4は低域が出すぎるというプロの方のコメントを複数聴いたことがあるのですが、無響室の周波数特性ではどのモデルもフラットです。C4が50Hz以下の超低域が出ているので、部屋の定在波などの影響で、低音の切れが悪いように聞こえているのかもしれません。

以上、ディナウディオのConfidenceC4スピーカーを導入したので、基本特性を調べてみました。非常に参考になる特性が取れましたので、これらを参考にして今後のセッティングを詰めていきたいと思っています。