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2020年6月13日 (土)

YAMAHA AST-1 周波数特性3 

Photo_20200613152901

グラフはAST-A10の無負荷(スピーカーを接続してない状態)のボリューム位置を変化させたときの周波数特性です。

50Hz周辺で最大ブースト量7dBとなっていて、ボリューム位置により変化はありませんでした。

小音量時、つまりボリュームを絞っている位置によりブーストするようなラウドネスの補正をかけているわけではありませんでした。

 

 

 

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オーディオ」カテゴリの記事

コメント

無負荷でこの特性という事は定抵抗負荷ならもっと低域がブーストされるはずなので、やはりYSTは相当な量の低域強調が電気的にされるシステムなんですね。ぜひAST-S1のインピーダンス特性も重ねて描いて欲しいなとおもいました。
HiFiマニアの方には殴られそうですが、ボトムさえしなければそれでも構わないという考え方もあると思います。 実は今 私の机の上で鳴ってるDayton ND91パッシブラジエター箱では容積1.3Lの箱に41gものウェイトを付加したPRを2個付けてて、低域で+15dBの電気的ブースト掛けて鳴らしてます。 このサイズで38Hz〜20kHzまで底突きすることなく十分な音圧で鳴らせるのですが、さらに音量を上げるとSPユニットよりPRの方が先にボトムしてしまいます、マジで外見に見合わない大出力アンプが必要です(笑)

HIROさん
コメントありがとうございます。

AST-S1のインピーダンス特性測定いたします。今測定データを検証しているところですが、電流検出正帰還で発振ギリギリまでブーストしたときの周波数特性を測定しました。この状態がヤマハが言っていた見かけ上の超電導状態となりますが、20dB程度の鋭いピークが発生しています。また、バスレフポート帯域の正弦波、方形波でのトーンバースト波形をオシロスコープでモニタしました、そのときの電圧、電流量からインピーダンスを実測いたしました。よくアンプのカタログに”スピーカーのインピーダンスは瞬間的に低くなるのでアンプには強力なドライブ能力が求められる”のような記述がありますが、果たしてどのくらい変動するのかを測定しました。確かに変動いたします。その変化量が大きいととらえるか? 電圧駆動でもダンピングファクターが十分大きいのでそれに見合った電流量は供給していますが、電流検出正帰還ではこのインピーダンス変動に瞬時に応答してターボブーストのように電流を増強しています。これを必要ととらえるか必要悪と考えるか? で電流検出正帰還が必要なのかの考え方が分かれるように思います。いろいろ考えているとHIROさんのようにアンプがスピーカーの特性を補正してあげるのがいいと思います。

スピーカーの動的な特性は興味深いです
例えば底突きしたり手で動きを抑えてしまうとインダクタンス分が減って電圧駆動だと普段より大電流が流れて時には燃えてしまいますが、電流駆動ならそれは起きません。無音からいきなり大振幅になるような場合やポートの共振で振動板の動きが抑制されている状態では慣性や制動のためにインピーダンスが下がるので電流駆動だと控えめな駆動というか一定の駆動力になってしまうような気がしてて逆じゃないのかな?って思ってます。 そう単純でもないと思えますし逆起電力も考えに入れる必要がありそうですね。
ダンピングファクターが低い球アンプで強く制動を掛けているスピーカーが上手く鳴らない事が多い経験との関連とか謎のままの事がたくさんあってなかなか究明できないですね・・・

HIROさん
コメントありがとうございます。

とても参考になります。

なるほど。スピーカーに加わる電圧によって動きたい位置にない時にはインダクタンス分が減ってより大きな電流が流れるのですね。
電流検出正帰還(YAMAHAのASTも同じ方式)は果たしてMFB(motional feedback)と言えるのかとちょうど考えていたところでした。

電流検出正帰還はスピーカーのインピーダンスが低下すると、さらに電流を流すのですが、インピーダンスが低下しているということは動きたい位置にいない状態なので、その位置に行くためにさらに電流を流してあげる動作となります。ですので、MFB(motional feedback)が成立していると考えられます。

動きたい位置にいないのはバスレフポートの負荷がかかっているからであり、その帯域にMFBをかけるのでバスレフポートを強力に駆動できるということになりますね。

電流駆動というとスピーカーのインピーダンスより高いインピーダンスのアンプで駆動する方式ですね。確かにコーン紙を抑えても安全と言えますね。foが40Hzくらいの20㎝ウーファーを密閉エンクロージャーに入れて鳴らすと高域はインピーダンスが上昇してくれるので、割とフラットに鳴るのではと思っています。
びっくりしたのはYAMAHAのサブウーファーに使っているA-YST2という技術なのですが、バスレフポートは電流検出正帰還と思いますが、スピーカーのfoより上は電流駆動にしているらしいです。ですので電流検出負帰還ですよね。


こんな面白い実験記事をあげてるblogがあるとは気づかず、出遅れてしまいました。
10年以上前に負性インピーダンス駆動も含めてMFBをいろいろ実験していた者です。

負性インピーダンス駆動はスピーカのインピーダンスカーブをスピーカの挙動(ボイスコイル速度)によるものだと決めつけて動作するMFBですから、インピーダンスの谷はスピーカがあまり動いてないと判断(?)してブーストしちゃうんですよね。
アマチュア的にはインピーダンス補正素子を入れて中高域(f0共振の影響のない帯域)のインピーダンスをフラットにして使いたいと思っちゃいます。

で、AST-1ではバスレフ中心周波数の50HzをMFBでブーストしたものをイコライザでさらにブーストし、スピーカの挙動じゃなくて単にインピーダンスの谷にすぎない200HzはMFBで誤ってブーストしてしまう分を減衰させて相殺してるんですね。納得の特性です。

今日このblogを見つけたのでまだゆっくり見てませんが、後で楽しく読ませてもらいます。

大福丸さん

コメントありがとうございます。

MFBの実験をされていたとは恐れ入ります。負性インピーダンス駆動以外の事なども教えていただきたいと思います。
なるほど おっしゃる通り負性インピーダンス駆動はスピーカのインピーダンスカーブをスピーカの挙動(ボイスコイル速度)によるものだと決めつけて動作するMFBですね。とても参考になります。同じスピーカーをスピーカーを手でおさえて動かないようにしてインピーダンスを測定すると純抵抗に近い特性になるのでしょうね。スピーカーが動くと逆起電力が発生しインピーダンスが高くなる。共振周波数では振動板自体が動きたくなるのでとくに高くなる。
逆起電力はアンプの動作に悪影響を及ぼすという事が言われてますが、インピーダンス特性から考えると逆に助けてくれているようにも思います。

私は負性インピーダンス駆動の概念をよく認識していなくて、ブリッジ型MFBの実装方法のひとつが電流検出電圧正帰還だと考えているんですね。

アンプ出力電圧を一方は抵抗2本(8KΩと100Ωとか)で分圧、もう一方をスピーカと低抵抗(8Ωと0.1Ωとか)で分圧すると、分圧した2点はスピーカが動かなければ同電位だけど動けば逆起電力によって電位差が生じます。
この電位差をVC(ボイスコイル)速度に比例する電圧と考えて、これを負帰還するのがブリッジ型MFBです。

差分アンプで電位差を取り出して負帰還するのではなく、抵抗2本で分圧した方を負帰還(アンプの普通の負帰還回路ですね。)、スピーカと低抵抗で分圧した方を正帰還することで、結果的に差分の負帰還と同じ効果を得るわけです。

(できれば高利得の)普通のアンプの出力電流を低抵抗で検出して正帰還する(VRとかで入力信号とミックスする)だけで簡単に作れるけど、実はブリッジ型MFBアンプになってるということですね。

こういう考え方でVC速度負帰還の動作イメージがあるので、負性インピーダンス駆動ってピンとこないんですよ。
(もっと頭が良ければ「同じじゃん!」って思えるのかな。。。。)

ご説明ありがとうございます。
まず、電流検出電圧正帰還という言葉ですが、とても明確だと思います。
電流帰還という言葉だけが出回ってしまって、高速OPアンプの電流帰還、電流検出して負帰還でも正帰還でも電流帰還となってしまっている。
そこで私は電流検出正帰還としていましたが、正確には電流検出電圧正帰還ですね。


ブリッジ型MFBよくわかりました。
通常のMFBですと、変位、速度、マイクなどで目標が定まるのですが、負性インピーダンス駆動ですと単にバスレフポート帯域を強力に駆動する。車でいうターボチャージャーのように感じています。そこに目標はない。ですのでサーボとは言えない。ブリッジ型MFBは由緒正しい?MFB一族出身ですが、他のMFB方式のようにリニアリティ改善などはあまり効果がないところでしょうか?

私も負性インピーダンス駆動という言葉があまりピンと来ていませんでした。が、8Ωのスピーカーに対してある帯域では見かけ上4Ωスピーカー分の電流が流れる。これは電流検出正帰還してない例えば1KHzの帯域と比較して、
電圧ブーストしている50Hzは電圧を2倍かけているので電流が2倍となっている。アンプが-4Ωで駆動しているので、8-4 = 4Ωとなる。スピーカーは4Ω負荷の電流が流れる。
というとってもわかりにくい表現だと理解しております。

ブリッジMFBも通常のMFBと本質的には変わりません。制御対象はVC速度(≒振動版速度)です。
スピーカの磁気回路自体をVC速度センサとしても利用するので、専用センサより精度で不利ですが、ちゃんと実装すれば改善効果はあります。

大電流を流して磁石が熱くなったり、そもそも大振幅になるとVCにかかる磁束密度が変わってしまうので、リニアなセンサとは言い難い。ただし熱くなるような大電流を流さず巨視的には変位ゼロとみなせる小振幅で使用するなら実用にならないことはありません。

で、問題なのはVC速度MFB(負性インピーダンス駆動)で正確に動作させた振動版でバスレフポートを駆動するメリットがあるのかどうかです。
MFBをやる人はスピーカは密閉で使うものです。(たぶん)


YST(AST)のキモは

①密閉でサブウーファを作ると大口径大振幅が必要なので、バスレフポートを使う。
②バスレフポートの共鳴によって振動版が振り回されて(?)正確に動けなくなるのを防ぐために、MFB(負性インピーダンス駆動)で振動版をしっかり駆動する。

ことだと思いますが、①は理に適うとして②に本当に意味があるのか?単にバスレフスピーカをEQでフラットにすれば同じなんじゃないのか?という疑問があるわけです。

技術的には懐疑的なのですが、所有したことのある「YAMAHA TIFFANY-7」の低音はバスレフ嫌いの私にも悪くないと思えました。
②の効果もあるのかもしれません。

大福丸さん
コメントありがとうございます。

とても参考になります。

制御対象はVC速度(≒振動版速度)なのですね。以前受講したセミナーにPanasonic Industry '94 Exhibition テクニカルセミナーで、音響帰還形スピーカーシステムがありまして、
その時の資料で確認しましたところ、おっしゃる通り速度に比例を記載がありました。

MFBを使用すると振動版が正確に動くので小さい容積に密閉型でも低域までレスポンスできますね。(JVCのSX-DW7等)

負性インピーダンス駆動とバスレフについてですが、ASTの説明からですが、通常の駆動だとスピーカーのインピーダンスが制限していてバスレフポートを強力にドライブできない。
なので、負性負性インピーダンス駆動として見かけ上のインピーダンスを低くして強力にドライブするということです。(実際はその帯域に多く電圧をかける)

バスレフスピーカをEQでフラットにするのとの比較ですが、周波数特性は変わりありませんが、時間軸で見た時にスピーカーが動き出す瞬間に大きな電圧をかけることができます。
EQでフラットにするやり方ではできません。負性インピーダンス駆動をしたスピーカーはバスレフポートから吹っ飛んでくるような低音がでますが、この効果があると思っています。

MFBアンプでバスレフポートを駆動する意味について私の頭の中でピンときてないだけで、聴感上では「バスレフにしては悪くない」とメリットを感じています。
たぶんYAMAHAのYSTの説明もそんなにおかしくはないのでしょう。

音圧は振動板加速度に(ほぼ)比例するのでVC速度MFBを十分かけてVC速度をフラットにしたスピーカの音圧は1次のハイ上がりになります。なので1次のローブーストで加速度(∝音圧)をフラットにして使用します。
ビクターのMFBサブウーファも(たぶんフォステクスのも)概ねそんな感じです。

ちなみにホーンスピーカはホーン負荷による制動で振動板速度がフラットになり、ホーンによるローブーストで音圧がフラットになるのが理想ですが、そんなに理想的に動作してるかどうか......

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