PA用パワーアンプの自作について

質問

PA用パワーアンプの自作について

電気関係は初心者です
今まで楽器ようのシールドの自作しか
していません

いくつかの疑問の答えと初心者ならではの誤解をご指摘頂きアドバイスを
して頂きたいです、お願いします

野外ミニコンサートのPA機器を必要としていて、なんとか自作できないかと検索しておりましたが中々PA用大出力の自作サイトなりといったものが見つかりません、この際オーディオ用の自作キットを使い代用できないかと思い探していたら若松通商の自作キットで下記のものを見つけました

パワーアンプ完全自作キット100W×2

http://www.wakamatsu-net.com/cgibin/biz/pageshousai.cgi?code=49090035&CATE=4909

１、このキットを2台購入して
それぞれ一台づつモノラルアンプにして200W×2に出来るでしょうか？
2、私の考えでは入力の2chのそれぞれ＋と－を一つのXLR端子にハンダ付けします、出力の2chも同じように一つの端子にハンダ付けします
これでモノラルアンプになりますか？
これはいわゆるブリッジ接続というものでしょうか？ということは400Wに
なるのでしょうか？
3、スピーカーは4オーム25V時とテクニカルデータのとこに書いてありますがその際スピーカーは8オームを使用すれば良いのでしょうか？

4.また熱処理などは家庭用の扇風機を
当てて高温になりすぎないようにするつもりですが、これで対処できますか？
5.このアンプキットの写真ではボリュームの回路がないように見えますが、
どうしたらいいですか？増設できるのでしょうか？

アドバイスお願いします

回答No.2

iBook 2001（@iBook-2001） · ベストアンサー

はじめまして♪

お考えの方法は、残念ながら不可能です。

想定されているアンプキット、これは出力段がすでにブリッジ接続のため、スピーカー出力の４極をどの組み合わせでも接触させると壊れます。
（シャーシー側に接触しても、壊れます。）

論理的に、BTL(ブリッジ）としますと、４倍のパワーが得られます。
おっしゃる通り、１００Wの単体アンプ（ブリッジでは無いもの、さらにブリッジ化が出来るもの）と言う前提なら、理論値で４倍の４００Wを得られるはずですが、現実はそんなに甘くは無く、様々なロスや制約から、実質的に1.5倍から3倍強というのが一般的。
たとえば、、、
http://www.behringer.com/EN/Products/A500.aspx
ステレオ出力（8ohms）：125W×2(RMS)
ブリッジ出力（8ohms）：375W(RMS)
片側アンプの出力から見れば3倍、両チャンネル合計からみれば、1.5倍ですね。
（なお、４Ωのステレオ出力：185W×2(RMS)なので、ほぼ１倍、またブリッジでは４Ω接続禁止）

つまり、このアンプの場合、特別な理由が無ければブリッジの恩恵は少ない。
むしろ、８Ωのスピーカーを２組使って、４Ωとして４本スタックした方が効率が良い、とも言えます。

キットの、テクニカルデータは、最も好条件下の最大スペックです。
利用されているTAA4100を確認しますと、最大２６Vまでに規定されています、２５Vを変動無く供給出来れば良いのですが、わずか１Vでも高く成ると破壊します。

このため、キットの説明書には供給電圧を２０Vまで、として解説しています。

また、４Ωでワット数表記するのは、其の方が大きい数字を出せるから。
電源等が理論的に理想電源であれば、８Ωの出力に対して４Ωは２倍の出力と成ります。
もちろん、ここも理想論なので、現実はそんなに出力が得られない事が多い。
上のリンクアンプでは、１２５W（８Ω）から１８５W（４Ω）と言う事なので、1.48倍

まぁ、インピーダンスの違いやブリッジの状況から、このアンプは電源部があまり強力では無さそうだ、と推定されます。
（安価で、軽量、ハイパワーなんですから、まぁこんな物でしょう。）

また、熱処理との事ですが、デジタルパワーICの特徴として、熱を発しにくいという面が在ります、このため放熱板を省略する事もあるのです、ここに、ちゃんとした放熱版を付けておけば、ハイパワーの長時間運用も基本的には問題は無いでしょう。
強制送風しなくとも、自然対流で十分な放熱は得られるはずです。

しかし、野外利用と言う場合、日光に当たってはひとたまりも在りません、炎天下の自動車車体、あちち、あんな温度に成れば、通電していなくても熱破壊を招きます。

アンプも電源もスピーカーも、高すぎる熱は大敵ですよ。

私はスピーカー工作が好きで、アンプ等はこのようなキットもの位しか組み立て経験は在りませんが、素人PAとしての走りが２０年程前、少し本格的なコンサート形式には１０年程前から自前機材のボランティアで楽しんでいます。

日光に当たってトラブル、という事が一度あります、町内会の運動会で、私が２時間程仕事に出ていた時、テントを移動して機材が、、、お昼に戻ったら、音が出ないとみな大騒ぎ、、、
（おいおい！おまえらなぁ、、！！！　）

その他に、屋外のちょっと大きなスペースで、県内外のアカペラグループが出演したコンサートでは、５０W+50Wのアンプと、２００W+200W(ブリッジで６００W)というアンプを持ち出し、２時間のリハーサルでプロデビューしてこのステージには出ないという、メンバーまとめ役の方が、「音質的な問題で、大出力アンプのほうが、音量制限が低い、前回使ったほうの小型アンプにしてくれ。」という結果に鳴った事があります。

PA用の安いアンプ（上記リンク制品では在りません、違うブランドの古い機種、、今も売ってるけど。）
の場合、ピークランプが点灯すると極端に音が崩れてしまう、ミニコンサイズの小型パワーアンプはYAMAHAのA100aと言う物でしたが、ピークランプがほぼ点灯したまま、針メーターは７０Wを漉している、そんな状態で本番3時間以上、トラブったら、すぐアンプ交換出来るよう、準備はしていましたが壊れなかった。もちろん日光が当たらないように、他のスタッフにも手伝ってもらいウチワであおいで、、、でもね、終了後、アンプが熱過ぎて３０分経過してから撤収にかかりました。このアンプ、今年もイベントでしっかり活躍、ギター演奏会やカラオケ大会、運動会も大丈夫。
壊れていてもおかしく無いけど、まだ正常に動いてくれている、ちょっとしたチッチャイ化け物のようです（笑）

音量は、アンプのパワーが２倍に成ると＋３dBが得られます。
５Wから１０Wで＋３dB、１００Wから２００Wでも＋３dB

このため、スピーカーは自作機なんですが、とにかく音の浸透性が良いもの、スペック的にも能率が高いもの（出力音圧レベル：○○dBという部分）を考えて、小パワーでも大音量が、屋外では室内の１０倍のパワーが必用という考え方で、スピーカーを構築しています。

スピーカーの効率が６dBも違えば、アンプのパワーは４倍の違い、逆に考えますと、１／４でも同じ音量が得られる、と言う方向で私の素人PA機材が構成されていたりしますよ。

それから、パワーアンプキットの場合、リンク先のカラー写真には電源アダプターとケースとボリューム、入出力端子類が備わっています、その後の基盤キットの説明には基盤外のパーツや配線が無いようですね。

私は、真空管アンプキットも、トランジスターアンプやトランジスター式のパワーICのモノや、デジタルパワーでは２０２０のキットを組み立て経験が在ります。あくまでも趣味と言うか遊びの範囲ですが、鈍な物でも「電源部」をじっくりと強化して行くと音質アップが得られます。

PAと言う場合、トラブって音が止まる、と言うのは最悪の事態、私の場合は職業でもありませんし、あくまで素人という立場ですが、音が出なく成った時のバックアップ機材は常に考慮しています、プロなら機材交換なんて言う事だけで、失格なんでしょうけれどねぇ。

悪い事は言いません、３万未満の既製品PAアンプをご活用ください。
そもそも、バランス伝送のXLR接続と、民生用のアンバランス接続は全く別モノで、正しく変換すればこの部分だけでも相当な費用の機材が必用に成る、、と考えて下さい。

お礼

回答ありがとうございます
貴重な体験談、楽しく読ませて頂きました、
きめ細やかなアドバイスも大変参考になりました、

やはりお金を貯めて既製品を購入しようと思います

もしよろしければ重ねてアドバイス願いたいのですが3万以下の安いPAアンプというと、新品ではベリンガーかクラッシックプロの製品になると思うのですが、ヤフオクなどで
中古のヤマハやラムサなどの有名メーカーを購入するのとどちらがよいと思われますか？

回答No.5

iBook 2001（@iBook-2001）

再び　　iBook-2001です。

大先輩の John_Papa[ファン登録中]様もおこしで、安心安心♪

音量評価のdB値は聴かせたい範囲等を想定するのには重要部分ですね。

一般家庭内での音楽再生、オーディオファンの場合、試聴位置で平均８５dB程度とも言われます。
パルシッブな瞬間最大を考慮しますと、１００倍の＋２０dBという、１０５dBの音量も綺麗に聞こえてほしいと言えます。

屋外の場合、基本的に地面と言う部分しか反射音係数が無いので、理論通りに距離差の二乗に反比例する。と言える状況ですね。

聴いてほしいリスナー位置が、１０mなら、通常の１mでの測定値に対して、１／１００の音量（－２０dB)となります。

さらに、高音域は正面には届き易く、周辺には聞こえにくいという角度差もある。
低音域は周辺に拡散し、有る程度の距離が離れると理論値通りにきこえにくくなる。

屋外においては、この点を十分に考えておくようにしてくださいね。

もはや、想定したアンプキットが考え方の方向では絶対不可能と言うのはご理解頂けていると思います。
その後の、運用に関し、より実用的に具現化し易いか。そういう視点で、精査して見る事をオススメ致します。

お礼

回答ありがとうございます、
すいません返事が遅れました
大変貴重なアドバイスありがとうございます、参考にさせて頂きます、

このキットでのシステムの構築は
諦めました、

いろいろ検討してみます

回答No.4

John_Papa

No.3です。

舌足らずでごめんなさい。
＞パラレル接続をするというのは二つの出力に4つのスピーカーを繋ぐということでしょうか？

アンプは、通常２ｃｈですね。１ｃｈにつき２台のスピーカーをパラレルに接続すると、２ｃｈで合計４台のスピーカーになるという意味です。

８Ωのスピーカーのパラレルは４Ωですので、多くのアンプは４Ω負荷に対応できます。
８Ωで100dB/w/mのスピーカーを接続して１ｗで鳴らせば100dB/mの音圧が出ますが、これに８Ωで100dB/w/mのスピーカーをパラレル接続すると、何も設定を弄らなければ106dB/mの音量になります。
負荷は4Ω２ｗ（一台あたりは８Ω１ｗ）になってますが、4Ω２ｗなんてアンプには全く余裕の負荷です。
これが、２ｃｈ有りますので+6ｄBの112dBの音量になり、あと何倍アンプの出力が供給可能か、ということで最大音量が決まります。アンプが4Ωで２００ｗ供給可能なら、前回答の最大音量132dBという計算になります。
実際には、スピーカー位置のズレがあるので、この通り綺麗に音圧が加算される事はありませんが、音響エネルギーとしてはこの計算に従います。野外で１０ｍ離れれば20dB（聴感上十分の一）減衰しますが、一本のスピーカーから計算される１００ｄBより、エネルギーから計算した112dBの方が実際に近いわけです。
なお、この数値は最大音量ですので、平均音量はこれより10～20ｄB小さくなることに、ご留意ください。

お礼

丁寧でわかりやすい回答誠にありがとうございます、
なるほど奥の深い世界ですね
勉強させて頂きありがとうございます

いろいろとスッキリしました
ご回答を参考にして間違いのない機材選びをしたいと思います

回答No.3

John_Papa

こんにちは。

既に先輩回答に有るとおり、
BTL（Bridged Transless ブリッジトランスレス)出力のアンプキットですので、これ以上のブリッジ接続は無理です。

野外ミニコンサートのPAを行うとしたら、家庭用のコンセントから電源を取ることが普通でしょう。
家庭用のコンセントは許容電流が最大１５Ａまでで、２口合わせても２０Ａまでです。これ以上使うとブレーカーが落ちます。
ブレーカー落ちはアマチュアＰＡで、かなり多い事故です。
従って、出演者の楽器を含めて２０Ａ（２０００Ｗ）の電源容量以内でシステムを組み上げておく必要があります。

スペック上アンプの消費電力は、最大出力の１／８の時に消費する電力が記載されています。
通常の使用では、この数値で計算すれば問題ないです。
しかし２０００Ｗぎりぎりであれば、リミッターやコンプレッサー等の圧縮系エフェクターを掛けすぎたり、サブウーハーを追加したりすると、いままでなんとも無く使用できていた装置でブレーカー落ちを経験する事になります。
その時点で、イベントの進行が止まります。

出力に対して消費電力の少ないＤ級アンプを使うのは良い選択です。
アンプの軽量化や省電力により、ＰＡ用アンプはプロ・アマを問わずＤ級が主流になっています。この為、やや消費電力の多いＢ級動作の中古アンプがヤフオクなどで売られています。ジャンク品でなければオーディオマニアが購入するには絶好の機会ではありますが、１系完結のホームオーディオならともかく、今後、モニターやサブウーハー、メインの増設など機材の発展を考えるとＤ級アンプを選ばれる事をお奨めします。
アンプにも寿命があり、炎天下で酷使された中古アンプなどまっぴらごめんですが、中古品では経歴がわからないのもオークション品に躊躇させる一因です。また、オークションに出品されるＤ級アンプはなにか訳ありなのではと考えてしまいます。

新品で１台（２ｃｈ）で２万円未満のＰＡ用アンプもあります。
電気関係の初心者さんが組み立てるより信頼性は高いです。
http://www.soundhouse.co.jp/shop/ProductDetail.asp?Item=181%5ENU1000%5E%5E
http://www.soundhouse.co.jp/shop/ProductDetail.asp?Item=181%5EEPQ450%5E%5E
http://www.soundhouse.co.jp/shop/ProductDetail.asp?Item=181%5EEPQ900%5E%5E
（後者２種はＤ級アンプではありません。最高者は消費電力食いすぎです。）
ここまではべリンガーだけみたいです（笑）が、予算に合わせて消費電力を参考に購入されるのが良いでしょう。なおＤ級アンプでも1000W超級の大出力アンプだとそれなりに闇電力を消費しますので、家庭用電源ではスイッチを入れただけでブレーカーが落ちる場合もあります。

音量を増やす手段は、パワーアンプの出力に頼るよりは、能率の良いスピーカーに変えるほうが望ましいです。
１００Ｗが２００Ｗになっても、スピーカーが同じなら、たかだか３ｄＢのアップに過ぎませんので。
能率100dB/w/mのスピーカーに100Wのアンプを組み合わせると120dB/mの最大音量が得られます。
これが、２セットなら6dBアップの126dB。同じスピーカーをパラレルにして計４本使えば、理想アンプ（負荷インピーダンスが半分になれば出力が倍になるアンプ）の場合、132dBという計算になり、アマチュアＰＡとしては充分な音量と言えるでしょう。
メインがこの程度で済めば、ステージモニターやサイドモニター・サブウーハも余裕で置けるし、エレピやシンセなどにも電源供給可能です。ギターアンプ程度まではＯＫだけど、大きなベースアンプだとブレーカー落ちする事もあるでしょう。が、アマチュアＰＡではそこまでのベースアンプは対象外でしょう。

こんな感じで、特に電源に制約を受けるアマチュアＰＡでは、アンプの出力（実際問題は消費電力）は控えめに、スピーカーを選ぶ時には能率100dB/w/mをガイドラインにされると良いと思います。

お礼

回答ありがとうございます

具体的なご意見、ご指摘大変参考になります

なるほど電源供給の問題もあるのですね、気をつけます、
やはり初心者ですんで中古などと冒険はせず新品のものを購入しようと
思います

重ねてご指導いただきたいのですが
スピーカーを効率のよいものに変えるとのご指摘ですがスピーカーをパラレル接続をするというのは二つの出力に4つのスピーカーを繋ぐということでしょうか？
となるとパワーアンプが推奨4オームだとしてスピーカーを4つ繋ぐと2オームになりますよね？これはパワーアンプの負担がかかって故障しませんか？

回答No.1

kimamaoyaji

無理です、まずこのアンプのキットはBTLのD級アンプです、BTLとは2個のパワーアンプを使って、正位相と、逆位相を増幅してスピーカーのプラスとマイナスに加えることで、大きな電力を得る方式です。またD級アンプはスイッチングによるPWMで駆動しているので、許容誤差がおそらくですが100万分の１秒程度、並列でずれれば無論ショートして焼損します、一億分の一秒ずれても音はひずみますし、発熱は大きくなりますから電気的系列使用は不可能なので、物理的並列使用、つまりスピーカーを倍にするしか方法はありません2個なら4個にするということです、またピーク値が100Wなので100Wの時点では音の歪は10％くらいになり、バリバリに音が歪みますよ、通常は1/10が一番歪まない出力ですから、常時200Wを出したいなら、業務用の1KWか２KWのPAを使うしかないでしょう、当然素人に作れるようなしろものではありませんし、常時100Wもかけられるスピーカーはやはり、業務用のスピーカーになります。
野外コンサートならそのくらいの、スペックでないと、演奏途中で、壊れて終わりでしょう。
エレキのオーバードライブ音でアンプとスピーカーが昇天なんてのは十分に起こります、だからこそコンサートなどはプロ用のステージ機器を使うのです。
下手な工作するなら、レンタルで借りたほうが安全で安いですよ、コンサート開始曹操、アンプとスピーカーが昇天して終わりじゃ、話にならないでしょう。

お礼

回答ありがとうございます
なるほどこれできっぱりと
諦めがつきました
やはりお金を貯めて既製品を
購入しようと思います