パラレルスピーカーの音は悪いですが、シリアルは問題ありません

簡単なスピーカー回路を作りました。それは（少なくとも私にとって）驚くほど良い音です（ただし、オーディオファンはおそらく大声で叫び、逃げるでしょう）。現在、問題に遭遇しています。

音量を上げて音質を上げる（スピーカーが負担を分かち合うようにする）ために、4台のスピーカーに異なる構成を試してみました。スピーカーをシリアルに追加することは、オーディオ品質にのみ良い影響を与えますが、私がそれらのいずれかを並行して使用するとすぐに、オーディオ品質は著しくノイズ/歪んでしまいます。理由がよくわかりません。何が起こっている？スピーカーをシリアル化すると音質が良くなるので、スピーカーを並列化できるようにしたいのですが、ボリュームが減少します。これは、特にさらに多くのスピーカーを使用する場合には問題です。

「簡単な」修正は、より高い電圧でそれらを駆動できるように電源を増やすことですが、私はそれが少し怖いです：Pと関係するコンポーネントにより多くの圧力をかけるでしょう。レイルトゥレイルオペアンプを使用すると、状況が少し改善される可能性がありますが、プッシュプルBJT全体で電圧損失が発生します（推測）。適切なレイルトゥレイルオペアンプもありません。 -利用可能なアンペア。

それがほとんど機能するのは不愉快です。最高の音質や音量は必要ありませんが、ある程度許容できるものだけが必要です。

• 回路のやや不正確なシミュレーションへのリンク

追加情報：

• スピーカーには2つの異なるタイプがありますが、同じスピーカーを2つだけ並列にしても、ノイズ/歪みの問題が発生します（他の2つは未接続のままにします）。
• それはおそらく関係ありませんが、私のデュアル電源は2つの5 V壁のいぼで構成されています。
• 私が使用しているオペアンプはクワッドオペアンプLM324ANです。レールツーレールではありません。
• 右側のオペアンプの直接出力とグランドの間に100（〜約220）オームの抵抗があると、すべての構成でノイズが減少します。理由はわかりません。間違ってケーブルを接続したとき、私はこれを偶然見つけました：p
• ちなみに、ノイズの影響は、スピーカーの並列化が原因で電流が流れすぎていることによるものではないと思います。音量の影響が小さいためです。それは現在の供給問題でした、そして、より多くの量は（私が思うに）それを非常に悪化させるでしょう。
• 最初のオペアンプの目的は、0 V〜5 Vの入力をGNDの周りに集中させることです。つまり、最初のオペアンプからの出力は-2.5 V〜+2.5 Vです。
• 両方のオペアンプは+5 V -5 Vレールから供給されます。残念ながら、回路図には表示されていません。

さらに調査

オーケー。そこで、オシロスコープを作動させ、スピーカーの前（プッシュプル後）に電圧を調べました。

これは、1つのスピーカーでの外観です（そして、20 kHzを超えるノイズがたくさんあります）。

これは、他の点では同じ状況下で2つの同一のスピーカーを並列にした場合の外観です。電圧は実際には低下しませんでしたが、下に聞こえるノイズであるに違いない、この奇妙なことがありました：

次の画像ではさらに目立ちます！：

ところで、2番目のトレースは単なるマーカーです。グランドが表示されておらず、グランドが波形のほぼ中央にあります。

ああ！回路図が1つの重要な点で間違っていたのは非常に残念です。プッシュプル後のフィードバックはありました！このような：

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さらに調査と解決策

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最初に、要求に応じてtrace1のオーディオ信号とtrace2のGNDの画像。DCバイアスがあまりかかっていないようです。

しかし、オーディオが騒々しいときにレールがどのように見えるかを見てみるのは興味深いことでした。これは、正のレールとGNDの写真です。うるさく見え、音量が大きくなると悪化します。

負のレールは同じボリュームにあり、少なくとも私の目には、正のレールよりも著しく悪いです（私の遅いカメラがぼやけています！）：

私が最初に試みたのは、オペアンプの出力とグランドの間に1 µFのコンデンサを追加することでしたが、ノイズが消えたと聞いてびっくりしました !!

これは、同じボリュームで負のレールがどのように見えるかですが、1 µFのコンデンサが追加されています。

簡単な1 µFコンデンサで問題が解決しました！皆さんのおかげで、私があなたの助けなしでこれを解決するのにかなり長い時間がかかったでしょう:)

これは、コンデンサを追加した後の正弦波の様子です。うーん、私は一日中それを見つめることができます...：

更新2016-03-09

その後、オペアンプレベルシフターを1uF ACカップリングフィルムコンデンサと10kオームの抵抗でGND に置き換えました。音質の改善にはまったく気づきませんでしたが、オペアンプレベルシフターの代わりにコンデンサを使用した方が安全であることに気付きました。オペアンプレベルシフターを使用すると、何らかの理由で信号が高すぎるか低すぎる場合、プッシュプル出力ステージのNPNまたはPNP部分はより重い負荷を運ばなければならず、結果として加熱します（良くない！ ）。なので、ACカップリングコンデンサはそのままにしておきます。

また、PWM周波数（〜0.3mF）をフィルターで除去するためにインダクターを追加し、正弦曲線の外観を大幅に改善しました。

ただし、これらの2つの改善があっても、オペアンプの出力ピンとGNDの間の0.22uFのキャップを外すと、元の問題が依然として発生します。以下は、0.22uFのキャップがある場合とない場合の440Hz正弦波を示す画像です。

アンプの出力インピーダンスは固定で、電圧振幅は有限です。電力を最大限に活用するには、負荷インピーダンスを出力インピーダンスと一致させる必要があります。並列接続された2台のスピーカーは、1台のスピーカーのインピーダンスの半分です。これは明らかにアンプが適切に駆動するには低すぎます。

恐らく、「ウォールワート」電源は2つのスピーカーを並列に使用しているため、負荷が大きくなりすぎて崩壊します。電源電圧が低いと、出力の1.5 V程度の不感帯が全体の大部分を占め、歪みが大幅に増加します。使用しているオペアンプの種類は、レールツーレールではないことを除いて、何も言いません。供給電圧は、出力のデッドバンドと最終オペアンプの出力範囲との間にアクティブ領域がほとんど残っていないポイントまで低下する可能性があります。

さらに、回路の一部は意味をなさないため、より優れた設計に簡単に置き換えることができます。

1. 対称的な±電源があります。それは良い。では、なぜ入力を地面中心からレベルシフトするのですか？

   よく調べてみると、入力信号が2.5 V付近に集中していることを補正するためにレベルシフトしているようです。これは単純にばかげています。

   DCが聞こえません。「HiFi」オーディオでも、20 Hzまでしか下がりません。入力DCオフセットを処理する明白な方法は、信号をAC結合することです。2番目のオペアンプの正の入力の左側にあるすべてのナンセンスを取り除きます。それを1 µFの直列コンデンサに置き換え、その後にグラウンドへの10kΩ抵抗を取り付けます。

2. デュアルエミッタフォロアの出力ステージでデッドバンドを使用することをいとわないようですが、少なくともそれをフィードバックループに含めて、オペアンプがそれを補償しようとするようにします。これに必要なのは、10kΩ（Argh、コンポーネント指定なし）のフィードバック抵抗をオペアンプの出力ではなく、アンプ全体の出力に接続することだけです。

上記の明らかなポイントが修正された基本的な回路を次に示します。

これはどちらも簡単で、うまく機能することに注意してください。

最終段階のデッドバンドを大幅に減らす方法があります。2つのダイオードは非常に一般的なアプローチです。

私が通常行うことは、出力段でさらに2、3のトランジスタを使用して、ゲインを2にすることです。前の段は、電源範囲の±半分までドライブするだけで済みます。これにより、レールトゥレールオペアンプが必要になります。これは、通常、実行する±12 V以上では利用できません。

スコープトレースに応じて追加

あなたが理解するよりもさらに多くの問題があります。

負荷がかかっている状態で回路が発振していますが、ほとんどの場合、電源を介してフィードバックを行います。私はこれについて明確に述べるべきだったのですが、それが私の回路のC3とC4が防ぐことを意図したものです。私が投稿した回路を試してください。ほとんど同じパーツを使用しますが、パフォーマンスは向上するはずです。

また、スコープトレースで出力ステージのデッドバンドの証拠を確認できます。繰り返しになりますが、フィードバックルックに出力ステージを含めることでこれが改善されますが、修正はされません。

オペアンプはLM324です。これはオーディオには適していません。少なくとも±12 V電源のTL07xを使用します。それはおそらく、ヒートシンクを備えたより強力な出力トランジスタを意味するでしょう。

これが機能するようになったら、出力ステージから電圧スイングを増やして不感帯を減らす方法を示しますが、一度に1つです。それはとにかく新しい質問です。

• そしてところで。音量がそれに影響を及ぼさない/小さいため、ノイズ/歪みの問題は、スピーカーの並列化が原因で電流が多すぎることに起因するとは考えていません。それは現在の供給問題でした、そして、より多くの量は（私が思うに）それを非常に悪化させるでしょう。

ここでいくつかの優れた電気的トラブルシューティングテクニック/ロジックを適用したことを気に入っています。しかし、残念ながら、あなたの論理は顕著な点を逃しました。

ダイナミックオーディオトランスデューサー（磁石とボイスコイルを備えたスピーカー）を駆動する場合、アンプは駆動する負荷よりもソースインピーダンスを低くする必要があります。

アンプのソースインピーダンスがスピーカーの負荷インピーダンスを下回る量は、プロオーディオの世界では " ダンピングファクター " と呼ばれます。アンプの能力を利用して、追加の利用可能な電流（および直接電圧「サグ」と戦う関連機能）ボイスコイルの動きを歪めようとする、動く空気や外部振動などの影響と戦う（減衰）。

スピーカーをフライパンにせず、ひどい歪みを発生させることなく、出力から4つの不一致のスピーカーを効果的に実行するには、現在持っているものと並行して、さらに3つの最終出力譜表を追加する必要があります。次に、各スピーカーをそれぞれの出力に接続できます。これにより、スピーカーを並列化することで、ボリューム/ボルトの機能が向上しますが、電流を引きすぎてアンプが吹き飛ばされたり、スピーカーのインピーダンスが最も低いスピーカーが吹き飛ばされたりすることはありません。すべてが1つのチャネルで並列化されました。

- - - - - - - - - - Added Schematic - - - - - - - - - -

これは、既存のコンポーネントのほとんどを使用して、オーディオ入力のローパス/ハイパスを組み合わせ、DCオフセットとPWM超音波ノイズを取り除く回路の回路図です。また、並列スピーカー駆動出力、電源とグランド間のOlinのデカップリングコンデンサ、およびLM324ANのデカップリングも含まれています。

注：独自のフィードバックループを使用して、各プッシュ/プルユニットを個別のオペアンプ出力から駆動する方が間違いなく優れていますが、LM324ANがさらに2つ必要です（4つの「最終出力」セクションすべてを実行するには、1OUTからのフィードを使用します）。各「ファイナルアウト」は、OpAmps 3と4〜1のように配線され、OpAmpペアごとにスピーカーが1つあります）