スピーカーはオーディオアンプとどのように一致しますか？（過負荷の回避）

同様の質問のタイトルが尋ねられたことは知っていますが、それが私の質問に答えていないと思います（そして、質問を表現するより良い方法を考えることができませんでした）。

私は、アンプがスピーカーを正確にオーバーロードする方法と、その逆について少し混乱しています。

多くのギターアンプスピーカーは8Ωインピーダンスです。

私が正しく理解していれば、出力アンプは、どんな負荷がかかっていても、固定電圧信号出力を出力するはずです。この手順が間違っている場合は、修正してください。

固定電圧信号、（たとえば、+ -15V、すなわちそこにあるのであれば、スイングの30V）とスピーカーのインピーダンスは〜8Ωの場合は、その後、（私はそれが周波数によって変化しますが、この数字の周りにあると言うだろう理解）がどのようにインピーダンスがほぼ同じであっても、異なるアンプのコンボによってワット数は変化しますか？ワット数の高いアンプ/スピーカーの組み合わせで電圧が上昇するということですか？

たとえば、8Ωスピーカー用の10Wコンボと8Ωインピーダンス用に配線された4スピーカーキャビネットに接続された100Wアンプ（8Ωスピーカーの2つの直列ペアを並列接続）の場合、100Wは明らかに音量が大きくなります。それはつまり100Wアンプの出力電圧はもっとありますか？それ以外の場合、電圧とインピーダンスを一定に保つ場合、ワット数を増やすにはどうすればよいですか？

10Wアンプを4スピーカーキャビネットに直接接続するとどうなりますか？アンプに負荷がかかりすぎますか？それとも静かにプレイしますか？理論的には、電圧が同じでインピーダンスが8オームのままの場合、ワット数は同じ、つまり100Wの定格スピーカーで10Wでなければなりません。

もしそうなら、これは、本当です：私たちは10W 8オームのスピーカーを言うとき、私たちは（P = V ^ 2 / R、V = SQRT（PR））の最大ピーク電圧を扱うことができるわけ〜9Vを。一方、100W 8ohmスピーカーの場合、最大28Vのピーク電圧を処理できますか？

どのような状況でスピーカーを傷つけることができますか？強力すぎるアンプを接続することで？しかし、それは多くの人が推奨していることではありませんか？（スピーカーの少なくとも2倍のアンプ出力）。もしそうなら、アンプの電圧出力は固定されていませんか？どのスピーカーが接続されているかによって異なりますか？（インピーダンスが同じでも？）

どのような状況でアンプを傷つけることができますか？高すぎるワット数のスピーカーを接続することで？それから、なぜ大きなワット数のスピーカースタックスピーカー4つまたは少なくとも2つのスピーカーの組み合わせに接続された1 / 2WのギターアンプビルドのYouTubeにビデオを投稿する人がたくさんいるのですか？

多くの質問がありますが、単一の説明でそれをよりよく理解できると思います。このテーマには多くの神​​話があることを確認してください。しかし、それはアナログエレクトロニクスの問題でもあります。

スピーカーは、回路のZ負荷であり、周波数によってインピーダンスが変化する場合があります。スピーカーの主な目標は、動作するように構築された周波数範囲で安定したほぼ一定のインピーダンスを維持することです。このインピーダンスは、コイル抵抗にほぼ等しくなります。したがって、適切に設計されたシステムでスピーカーが動作している場合、Z負荷はほとんど純粋な抵抗負荷（ほとんどの場合8、6または4オ​​ーム）として見ることができます。

そうは言っても、音波を再生できるようにスピーカーに電力を供給する方法が必要です。スピーカーの磁気部分は、スピーカーを通過する電流に直接関係していることに注意してください。したがって、スピーカーは、電流を変化させて音を生成する一種の抵抗性負荷であると言えます（理解する簡単な方法）。したがって、抵抗性負荷の電流を変化させる方法は、抵抗性負荷に電圧を振ることです。

スピーカーまたは単純な抵抗器をアンプの出力に接続し、オシロスコープのプローブを負荷に接続すると、音楽が変化するのと同じように電圧が変化します（音波）。出力の定電圧ではありません。さもなければ、ローレンツの公式による磁気変動と力を生成するために現在の変動が必要になるため、音波を生成できません。

それに加えて、ワット数はシステムで消費される電力です。瞬時電力は、P = UIまたはP =ZI²によって計算されます。そのため、スピーカーを流れる電流が大きくなると、消費される電力も大きくなります（また、その一部が音波に変換されるため、消費電力も大きくなります）。

また、ボリュームコントロールを考慮する必要があります。これらの例は、アンプが常に最大増幅（0 dB）で動作している場合にのみ適用できます。このように、より強力なアンプは、より強力でないアンプと比較して出力でより高い電圧を生成する必要があります（両方とも0dB）。瞬時電力もP =U²/ Zで計算されるため、電圧とインピーダンスが同じで電力を増やすことはできません。

接続するとき（アンプ+スピーカー）、いくつかの詳細に注意する必要があります。

• アンプ出力：決定されたインピーダンスでスピーカーにどれだけの電力を供給できるかを示します。これは、生成できる最大電力です。ボリュームの20％でオンにした場合、フルパワーを提供しないことに注意してください。また、音楽が振幅波を変化させるため、0dBでも常にフルパワーを生成することはないので、すべての信号の積分によって平均パワーを計算する必要があることに注意してください。

• アンプの最小インピーダンス：これにより、出力に接続できる最低インピーダンスがわかります。より高いインピーダンスをそこに接続してもかまいません。スピーカーシステムで大きすぎる音を取得することはできません。一般的に、インピーダンスの高いスピーカーを接続すると、音はきれいになりますが（歪みは少なくなります）、音量は小さくなります。一方、より大きなシステムが必要な場合は、許容される最低のインピーダンスを接続する必要がありますが、おそらくより多くの歪みが生じます。システムの一部に害を及ぼす可能性があるのは、過剰な熱であることに注意してください。そして、熱は、電力に直接関係するジュール効果によって生成されます。したがって、特定のポイントよりも音量を上げないため、許容されるよりも低いインピーダンスを接続することも可能です。このように、インピーダンスが低い場合でも、フルボリュームで高いインピーダンスと同じ電力を生成します。2オームのスピーカーを4オームの最小アンプに接続することで、非常に小さな音量でそれを見ることができます。それは機能し、何も害を与えません。

• スピーカーインピーダンス：既に述べたように、スピーカーが機能するように設計されている周波数範囲で、メーカーが到達して安定を維持しようとする公称インピーダンス。

• スピーカー出力：これは、スピーカーが許容できるように構築されている最高の出力です。もちろん、それを測定するために人々がどのように使用するかについては常に疑問があり、実際、RMS POWERのような用語については誤解があります。これを行う一般的な方法は、平均パワーPを持つ信号にスピーカーを接続し、長時間それを許容できるかどうかを確認することです。それを達成できる最大のP値は、名目上の平均出力です（これも簡単な説明です）。

そのため、スピーカーをアンプに接続する場合は、これらの変数を監視して、何かを損なうかどうかを確認する必要があります。一般的に、強力すぎるアンプを接続すると、スピーカーを傷つける可能性があります。300 W / 8オームのスピーカーがあり、800 W / 8オームのアンプを接続するとします。前にも言ったように、それは音量ダイヤルにも依存します。このシステムの音量が低いときは、何も害はありません。しかし、出力の平均電力が300Wを超えるボリュームの特定のポイントに達すると、おそらくスピーカーを傷つけ始めるでしょう。また、非常に強力なスピーカーは非強力なアンプを傷つける可能性があるとも言われます。または、非強力なアンプは強力なスピーカーを駆動できません。何が起こるかというと、800W / 4オームのスピーカーを備えた20W / 4オームのアンプを使用できるようになりました。それらを接続することができ、正常に機能することに注意してください。これは、音量の小さいより強力なアンプを接続するようなものです。問題は次のとおりです。おそらく、ボリュームを最大にして音を出す必要があるでしょう。これは、フルボリュームが何度も0dB以上（および歪み）を意味するため、アンプに損害を与える可能性があります。アンプの過剰な熱は、アンプの出力を損傷する可能性があります。もう1つの一般的な問題は、この音量での歪みがスピーカーを損傷する可能性があることです。これは、スピーカーが動きで動作するように構築されているために発生します。多くのスピーカーには、熱を放散し、空気の流れを確保して冷蔵するための穴があります。歪みが発生するたびに、スピーカーの可動部分が少しの間停止することがあります。コイルが過熱し始めます。これは、フルボリュームが何度も0dB以上（および歪み）を意味するため、アンプに損害を与える可能性があります。アンプの過剰な熱は、アンプの出力を損傷する可能性があります。もう1つの一般的な問題は、この音量での歪みがスピーカーを損傷する可能性があることです。これは、スピーカーが動きで動作するように構築されているために発生します。多くのスピーカーには、熱を放散し、空気の流れを確保して冷蔵するための穴があります。歪みが発生するたびに、スピーカーの可動部分が少しの間停止することがあります。コイルが過熱し始めます。これは、フルボリュームが何度も0dB以上（および歪み）を意味するため、アンプに損害を与える可能性があります。アンプの過剰な熱は、アンプの出力を損傷する可能性があります。もう1つの一般的な問題は、この音量での歪みがスピーカーを損傷する可能性があることです。これは、スピーカーが動きで動作するように構築されているために発生します。多くのスピーカーには、熱を放散し、空気の流れを確保して冷蔵するための穴があります。歪みが発生するたびに、スピーカーの可動部分が少しの間停止することがあります。コイルが過熱し始めます。多くのスピーカーには、熱を放散し、空気の流れを確保して冷蔵するための穴があります。歪みが発生するたびに、スピーカーの可動部分が少しの間停止することがあります。コイルが過熱し始めます。多くのスピーカーには、熱を放散し、空気の流れを確保して冷蔵するための穴があります。歪みが発生するたびに、スピーカーの可動部分が少しの間停止することがあります。コイルが過熱し始めます。

要するに、アンプとスピーカーの任意の組み合わせが可能になるはずです。あなただけのボリュームの世話をする必要があります。トラブルが発生したくない場合は、同じインピーダンスのスピーカーよりも少し劣るアンプを手に入れ、音量コントロールの70％から80％を超えないようにしてください。ボリュームダイヤルにdBスケールがある場合は、最大0dBで使用してみてください。

これで質問が解決したことを願っています。悪い英語でごめんなさい。

インピーダンスの整合は、ソリッドステートアンプと真空管アンプの両方で問題になる可能性があります。

真空管アンプの場合、真空管はスピーカーを直接駆動できません。インピーダンス整合トランスを介してスピーカーを駆動する必要があります。真空管を損傷することはかなり困難ですが、インピーダンスが一致していない場合、トランスまたはスピーカーが損傷する可能性があります。真空管アンプでは、真空管は大きな電圧（100ボルト）の駆動には適していますが、大電流の駆動には適していません。そのため、8オームまたは4オ​​ームのスピーカーを駆動するには、チューブの高電圧出力をスピーカーの高電流出力に変換するためのトランスが必要です。チューブに接続された一次側には、非常に細いワイヤが多数回巻かれています。スピーカーに接続された2次側の太いワイヤの巻き数は少なくなります。チューブは電流源として機能します。スピーカーが接続されていないか、インピーダンスが高すぎるスピーカーが接続されていない場合、真空管はトランスに非常に高い電圧を与え、トランスの巻線の絶縁を損傷する可能性があります。スピーカーのインピーダンスが低すぎると、チューブが巻線に過剰な電流を流し、巻線が熱くなる可能性があります。どちらも理想的ではありません。一般に、トランスの2次側には、スイッチで適切なインピーダンスを選択するのと同じくらい簡単にマッチングを行うために、一般的なスピーカーインピーダンス用に2つまたは3つのタップがあります。

ソリッドステートアンプの場合、内部で高電圧を生成することにより、無負荷のアンプが損傷するという同様の問題が発生する可能性があります。原因は同じです。出力トランジスタは電流源として機能し、インピーダンスが高すぎると高電圧になります。最近のアンプは一般に、この問題を完全に回避するように設計されているか、出力端子に恒久的に接続される内部負荷を持ち、アンプが見るインピーダンスに上限を設けています。

アンプの出力に関しては、ほとんどのアンプには実際に電圧、電流、電力の3つの出力制限があります。インピーダンスが小さい場合、電流制限に達します。インピーダンスが大きすぎる場合、電圧制限に達します。適切なサイズのインピーダンスを選択して、電流制限と電圧制限の両方に同時に到達すると、おそらく電力制限に到達します。電圧制限は、アンプの電源電圧によって決まります。電流制限は、出力駆動トランジスタによって決まります。また、電力制限は一般に熱制限です-長すぎると、アンプが過熱します。

スピーカーを傷つけるにはいくつかの方法があります。1つはあまりにも多くの力を入れています。もう1つは、設計周波数範囲外の周波数で電力を供給しすぎることです。例えば、低音をトゥイーターに通さないでください。もう1つはアンプのクリッピングです。アンプの電圧または電流制限に達すると、波形の上部が遮断され、多くの高周波高調波が生成されます。これらは、動作するように設計されていない周波数でスピーカーコーンを激しく動かしてスピーカーを損傷する可能性があります。また、クリッピングが対称ではない場合、コーンはスピーカーに出入りすることができます。それが十分遠くに出ると、コイルはスピーカーの磁石の溝から離れ、戻ってきたときに溝を逃すと損傷する可能性があります。

インピーダンスに応じて、アンプに過負荷または過負荷をかけることにより、アンプに害を与えることができます。4Wスピーカーを1 / 2Wアンプに接続しても、アンプがスピーカーのインピーダンスを駆動できる状態であれば問題ありません。あまりうるさくありません。

まず第一に、スピーカーのインピーダンスがフラットに近い場所にあることは非常にまれです。通常、インピーダンス曲線は次のようにあいまいに見えます。

ピークはf _sで、スピーカーの自由空気共鳴です。定格インピーダンスは、共振を超えるインピーダンス曲線の最初の最小値です。通常、DC抵抗はそれより少し低くなりますが、通常はそれほど低くなりません（たとえば、インピーダンスが8オームのスピーカーの場合、6オーム程度になる場合があります）。ただし、DC抵抗は他の要因の影響も受けます。たとえば、より多くの電力を処理することを目的としたスピーカーでは、通常、ボイスコイルの太い線がDC抵抗を減らしますが、高周波ではインピーダンスにほとんど影響しません。

そのドライバーをボックスにマウントする場合、通常、キャビネットとそのポートの共振周波数を反映する、より低い周波数で少なくとも1つ（多くの場合は数個）の小さなピークを追加します。

電圧が一定である（またはそれに近い）という考えをどこから得たのかわかりません。他の回路と同様に、P = I * Eです。たとえば、8Ωスピーカーを介した1ワットは2.83ボルトです（P = E ² / R なので8の平方根）。おそらく、ほとんどのアンプは最大電圧スイングの定格になるという事実を考えているのでしょう（しかし、通常は16ボルトよりも高いでしょう）。

10ワットのアンプを4つのスピーカー（同じインピーダンスを維持するためにおそらく直列並列）に接続した場合、ほとんどのスピーカーは少なくともある程度非線形であるため、通常は少なくとも少しの効率が得られます。たとえば、スピーカーの定格は、1ワットで92 dB SPLです（一部の標準テスト条件の下）。理論的には、2ワットの入力で95 dB SPL、または10ワットの入力で102 dB SPLを生成する必要があることを意味します。実際には、3 dBまたは10 dB以上の入力が通常3 dBまたは10 dB以上の出力を生成することはありません。アンプからの電力を1つではなく4つの独立したスピーカーに分離することにより、この効果を最小限に抑えることができるため、アンプからの電気出力の所定量に対して（わずかに）より多くの音響出力が得られます。

スピーカーにダメージを与えるアンプが強すぎる限り、それは異なります。スピーカーを完全に圧倒した場合、はい、それは起こり得ます。たとえば、500ワットのアンプを小さな3インチスピーカーに接続し、最大出力に近い位置まで上げた場合、スピーカーはほとんど必然的にかなり早く故障します。設計によっては、最初に何が失敗するのかを確認するのが少し難しいです-ボイスコイルを過熱し、ワイヤが単純に蒸発するか、設計よりも強力な磁場を生成し、プッシュ/プルする可能性がありますスピーカーコーンは意図したよりも遠くにあり、サラウンドを破壊します（私の経験では、ボイスコイルの障害はより一般的です）。

もっと一般的なのは、定格電力を超えてアンプを駆動してスピーカーを破壊することです。バイポーラアンプは非常に厳しいクリッピング特性を持つ傾向があるため、これは特に問題となります。ただし、ここでは、意図的にさまざまな形式のディストーションを生成することが非常に一般的であるという事実によって保存されているため、特にギターアンプとスピーカーを扱う場合、物を破壊する可能性はそれほど高くありません（とにかく非常に迅速に）。通常のステレオのようなものでは、クリッピングは通常、信号の高周波を急いで大幅に増加させます-その結果、ツイーターに意図したよりもはるかに多くの電力がかかり、非常に迅速に破壊される可能性があります。

アンプの損傷は異なります。短い要約は、スピーカーのインピーダンスが低すぎるとソリッドステートアンプの故障が一般的に発生するということです。それは、アンプが供給できるよりも多くの電流を引き込もうとするため、過熱し、出力トランジスタが溶けてしまいます。

逆に、真空管アンプは、スピーカーのインピーダンスが高すぎると、より頻繁に破損する傾向があります。アンプは、スピーカーが出力をロードするように設計されています。スピーカーから十分な負荷がなければ、アンプは意図したよりも高い電圧を生成します。スピーカーワイヤが緩んだ場合、ほぼ瞬時に無限インピーダンスになります。設計に応じて、保護回路が作動してアンプをシャットダウンするか、アンプを修理する前に最後に聞こえる音は、出力管が燃え尽きる際の大きな音です。

スピーカーの仕様は少し地雷ですが、アンプの場合はより簡単です。アンプの定格が10W RMSの場合、それは特定の歪みレベルで指定された負荷（通常は2Ω〜8Ω）に供給できる正弦波電力です。通常、歪みは、アンプがクリッピングの開始時に正弦波を供給しているためです。

したがって、+ /-10 Vの内部電源レールがある場合、8 ohmの負荷にある程度の小さなクリッピングを加えて17.9 Vp-pを供給できます。同じアンプでも、ほぼ同じ出力振幅で4オームの負荷を駆動できる場合があります。この場合、アンプは20Wアンプであることを指定できます。

アンプの出力インピーダンスは非常に低くなる傾向があり、これは一般に負帰還を使用するトランジスタアンプの場合です。帰還は負荷に関係なく出力を一定に保つ傾向があります。ただし、アンプがスモークするポイント（負荷インピーダンスが低下した場合）または電流制限回路が作動して、アンプを破壊から「保存」します。

スピーカーの場合、定格があり、この定格がパワーアンプが指定されているのと同じ形式のユニットになることを願っていますが、そうである必要はなく、リンゴとリンゴを比較する必要があります。スピーカーの定格には、定格の周波数応答も含まれますが、低音（スピーカーの定格電力）をトゥイーターに押し込んで生き残ることはできず、深いサブポンプも使用できないため、これは注意することが重要です低音を標準の低音ドライバーに入れ、それが生き残ることを期待します。

クラスABのソリッドステートオーディオアンプは、既にカバーされている電流とボルトの範囲内でスピーカーのインピーダンスについて適度に柔軟ですDは別の話です。通常、関心のある最高のオーディオ周波数よりも高く、スイッチング周波数よりも低いカット周波数を持つローパスフィルターがあります。カット周波数30KHzとスイッチング周波数150KHzの例です。オーディオバンド。4オームのアンプで16オームのスピーカーを実行すると言うと、フィルターがピーキーになり、フィルターがフィードバックループの外側にあるとひどく聞こえたり、物に損傷を与える可能性があります。クラスDを実行している場合、自分が何をしているのかを本当に理解していない限り、スピーカーの障害をいじらないでください。