スピーカー、ヘッドフォンの解析
コーンスピーカーやヘッドフォンの完全なブロック図を示し、インピーダンスＺの意味を示した。
参考文献
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①コーンスピーカーのブロック図、どうして電圧駆動か？
https://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n397460
②ヘッドホンアンプの出力とか、インピーダンスについて（前半）
http://sandalaudio.blogspot.jp/2016/07/blog-post.html
③ヘッドホンアンプの出力とか、インピーダンスについて（後半）
http://sandalaudio.blogspot.jp/2016/07/blog-post_9.html
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④スピーカーの物理学 Ⅰ
http://www.ne.jp/asahi/shiga/home/MyRoom/9416transient_impedance.pdf
⑤スピーカーの物理学 Ⅱ
http://www.ne.jp/asahi/shiga/home/MyRoom/9522soundimpedance.pdf
⑥スピーカーの物理学 Ⅲ
http://www.ne.jp/asahi/shiga/home/MyRoom/9722dynamicspeaker.pdf
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⑦スピーカーシステムの参考書 -これも書店にないが断トツでこれ-
http://audiodesign.co.jp/blog/?p=765
⑧音響システムの開発
http://www.nhk.or.jp/strl/publica/rd/rd126/PDF/P14-25.pdf
⑨
オーディオアンプは電流駆動がなぜ主流にならなかったんですか？ -オー- 工学 | 教えて!goo
追加・・・
コーンスピーカーのブロック図、どうして電圧駆動か？
https://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n397460
スピーカー、ヘッドフォンのインピーダンスＺについて
https://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n412155
ヘッドホンアンプの出力とか、インピーダンスについて（前半）
http://sandalaudio.blogspot.jp/2016/07/blog-post.html
ヘッドホンアンプの出力とか、インピーダンスについて（後半）
図１
図２
図３にコーンスピーカーの完全なブロック図を示す。
図３ コーンスピーカーのブロック図
Ｋ１はＳＰの推力定数
Ｋ２は逆起電力定数
K1=K2
Ｋ３はＳＰのコーンのエッジばね定数
ＭはＳＰ可動部の質量
ＤはＳＰ可動部の粘性定数
Ｘｍはコーンの放射インピーダンス
ＺｓｐはＳＰのコイルインピーダンス
ＺａｍｐはアンプのＯＵＴ抵抗
Ｖはアンプ電圧
Ｐはコーンの抗力
SPの低域での共振は、
ーMω^2+ｊDω＋K3
が最小となる周波数ｆ０でで起こるものです。
図４ スピーカーのブロック図
図５ Ｘｍの周波数特性（文献⑤から）
図４は図３を変形したものである。ここで、アンプを電圧源Ｖと直列のインピーダンスＺａｍｐと考えている。さらに、機械インピーダンスを図５の赤矢印で示した部分のみで近似すれば、つまり、機械インピーダンスをｓＸｍと近似すれば、インピーダンスＺｅは、
－－（１）
となる。また、可動部分の受ける抗力Ｐ（音圧）とＶの関係は、
－－（２）
となる。（２）式において、低域共振周波数ｆ０以後では、
Ｐ／Ｖ≒Ｋ１＊Ｘｍ／（（Ｚｓｐ＋Ｚａｍｐ）（Ｍ＊Ｘｍ））
と近似できる。機械インピーダンスは、図５によれば、
２πａ／λ＝１
ａ：コーンの半径
付近で一定になるので、Ｐ／Ｖの周波数特性はこれ以下の波長で落ち始めることがわかる。つまり、ここがこのスピーカーの高域の限界ということになる。λまで周波数特性をフラットにしたい場合、
ａ＜λ／（２π）
にしなければいけない。つまり、高い周波数まで伸ばすには、ａを小さくしなければならない。
ホーンでも同じことが言え、開口部分の半径ａで高域での落ち始める周波数が決まる。低域はホーンの長さで決まる。
（１）式の最後のものは、高い周波数での近似である。Ｚｅは、一般に言われるスピーカーのインピーダンスである。６Ωとか８Ωとか言われるもの。Ｇ２の分母が共振周波数ｆ０で小さくなるので、Ｚｅは共振周波数ｆ０で大きくなる。これは図１，２に示されている。
（２）式の分母の
Ｇ１＝１／（Ｚｓｐ＋Ｚａｍｐ） －－（３）
が大きいとき、Ｖ－Ｐ特性はダンピングが効くことになる。アンプが強い負帰還であると、これは電圧駆動になるので、この共振は抑えられる。これが、音が固くなると言われる現象なのである。帰還量は小さい真空管アンプでは、Ｚａｍｐが大きくなり、ｆ０の共振が出てくる。これが音が柔らかくなる、と言われるのである。共振がでると、低音は豊かになるが、反応が遅くなる。つまり、後を引くのである。バスドラムの音は豊かになるが、切れが悪くなるのである。
消費電力Ｐは、
Ｐ＝Ｖ＾２／Ｚｅ －－－（４）
であり、銅損
（Ｚｓｐ＋Ｚａｍｐ）＊Ｉ＾２
をＰから引いたものが、音に使われる電力になる。
（１）式において、高い周波数では、
Ｐ／Ｖ≒Ｇ１＊Ｋ１＊Ｘｍ／（Ｍ＋Ｘｍ）
＝Ｋ１＊Ｘｍ／（（Ｚｓｐ＋Ｚａｍｐ）（Ｍ＋Ｘｍ））
－－（５）
と、近似できる。ここでＭ，Ｘｍを不変にした場合、Ｚａｍｐ＝０とすれば、ＺｓｐとＫ１はコイル巻き数に比例するから（５）式は巻き数に依存しない。一方ＺｅはＺａｍｐに比例する。つまり、巻き数や、コイル線径を加減することで、Ｚｅや動作電圧を変えられる。つまり、おなじパワーでも、高電圧で低電流のものから、低電圧で高電流のものまで作れる。高電圧用では、アンプのＺａｍｐ（ヘッドフォンアンプでは、静電気保護用に入れる）の影響を受けずらくできる。
とにかく、Ｚａｍｐがスピーカーに与える影響はおおきい。これがすべてアンプのせいとか、スピーカーとの相性とか言われているのであるからおもしろい。Ｚｅが小さいほど影響を受けやすい。
■参考
アンプ聴き比べ(5万円～100万円、ほぼ差なし！)
http://iberia.music.coocan.jp/column_audio_amptest.htm
スピーカーケーブル比較試聴『２スケアVCTF(0.26mm×37本) vs 0.18mm単線』のスピーカー再生音を録音♪
https://www.youtube.com/watch?v=NLugQcuFwXk
コメント引用
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何故なのか、まったく理解できませんが、写真で細いひょろーっとした線の時の方がなんとなく効いていて心地よいです。
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ーー＞細いと、電気抵抗が大きく、真空管に近いため
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こんなに違うんですね。どちらかと言うと単線の方がリアルな声なのでは?と思えました。バラ線は高音の広がりが顕著ですね。自分の好みでは単線の方が聴き疲れなさそうでいいかなと思いました。どうもでした。
音色（周波数特性）が違いますね。
どっちがリファレンスかはさておき、0.26mm×37本の方が高域が目立つ。
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ーー＞多線は電気抵抗が小さい為、ループゲインが大きくなり、高域が出て、ｆ０共振が抑えられているため。
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好みは単線ですね。
単線ってエナメル線でしょうか?
ＡＭＰから直つなぎで?何㎝?
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ーー＞低音がｆ０共振ででているからですね。
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YouTubeの音だと差が分かりにくいですが、生で聴くと0.18mm単線は高音がザラつきます。
といっても、ブラインドで聴いたら判別できないくらい微妙ですが(笑)
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ーー＞０．１８ｍｍの高音がざらつくのは、ループゲインが小さく、負帰還がよくない性ですね。
べつな意見ですが、わたしもこうおもっています。
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バナナなプラグって・・ アンプからの電線＞バナナプラグ端子へのハンダ付け＞バナナプラグ先端と端子への金属接合＞その先はSP内部ですが おそらくハンダ付けが ２回。 これだけ 異種金属があると ケーブルよりそっちが大きい。 ケーブルは、差がわからないなら、差がわかる良いケーブルを探すのが王道ですよ
最近初めて自作しまして、スピーカーユニットから直にアンプをつなげたとき大変驚きました。やっぱりターミナルとか余計なものなのかなあなんて、おもいました。あと、バナナプラグは無はんだが多いです。ねじ回しで止めるだけ。
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接点は重要です。
