イヤホン端子からアンプ無しでスピーカーを鳴らす方法

質問

テレビやノートパソコンのイヤホン端子からアンプ無しで直接スピーカーにつなぐとなんとか実用になる音量が得られますが意見が欲しいので質問します。

　以前のテレビやデスクトップパソコンではトランスで8Ωから32Ω位に変換すると音量がUPする方法を試していましたが小さなスピーカーでは絶対音量が不足していたのでアンプキットを購入して増幅して聞いておりましたが、最近の機器はイヤホン専用アンプが付いている？みたいで結構な音量が得られることがわかりました。

　SPL90ｄB(1W)のスピーカーなら1ｍWで60dBの会話レベルの音圧が得られる計算になり実用になりますが100円ショップの耳元スピーカーはSPL感度が低いので音量が小さすぎます。

イヤホン端子からアンプ無しで直接スピーカーにつなぐ方法をしている方で、音量、音質、その他試聴状況や音量アップ方法など教えて頂きたいのでよろしくお願いします。

回答No.2

HAL2（@HALTWO） · ベストアンサー

＞最近の機器はイヤホン専用アンプが付いている？みたいで結構な音量が得られることがわかりました。

いや、前世紀(笑) の時代から入っていますよ。

PC 等の Digital 信号を扱う機器では Digital Audio 信号を Analog 信号に変換する DAC (Digital Analog Converter) Chip が入っているのですが、この IC (Integrated Circuit) Chip は DAC 回路と Amplifier 回路とを 1 つの Chip 内に集積した複合 Chip になっているのが普通です。

DAC 回路の出力は 1V または 2V あり、出力 Impedance は 500Ω とか 1kΩ とかになっていて、このままでも数mW の電力がありますので、後段の Amplifier 回路で「電圧増幅」ではなく「Impedance 変換 (電流増幅)」を行うだけでも Earphone を駆動できるようになります。

Earphone には定格 Impedance が 16Ω なんてものもありますので DAC Chip の出力は出力 Impedance を 8Ω 以下にまで下げているものが多く、これに抵抗を咬ませることによって定格 Impedace 10kΩ の Line 出力と定格 Impedance 16Ω の Earphone 出力とを得ているようです。

DAC 回路出力が 1V あって、後段の Amplifier 出力 Impedance が 8Ωであれば最大 125mW の出力を得ることができ、90dB SPL W/m 以上の感度を持つ 16cm 径といった Full Range Speaker Unit を用いて Speaker 正面 1m 以内で耳を欹てて聴くような Style で聞けばかなり細かい音まで聴くことができます。……実際、定格出力 0.785V の真空管式 Open Reel Tape Recorder の Earphone 出力を感度 93dB SPL W/m の PIONEER PE20 Full Range Speaker Unit に繋いで聴いていたのが私の Audio 経験の Initiation でした。

しかし、Impedance を変えるという Passive な手法では電圧(V)×電流(A)＝電流(A)×電流(A)×抵抗(Ω) で得られる電力値を変えることはできず、音響 Energy の増大は Speaker 感度 (dB SPL W/m) の向上以外に手がありません。

＞以前のテレビやデスクトップパソコンではトランスで8Ωから32Ω位に変換すると音量がUPする方法を試していましたが

これも Passive な手法ですので Transformer の電力損失分を考慮すれば効果はないのではないかと思います。…… Transfomer は電圧を「上げる/下げる」代わりに電流を「減らす/増やす」変換を行いますので、変換効率が 100% であれば入出力電力に差異は生じないものの、必ず損失がありますので、入力電力に対して出力電力が減少してしまいます。

Transformer を使用することによって出力音圧が増大するのは「Transformer によって Amplifier 側から見た Speaker の定格 Impedance を引き下げ、結果として Amplifier の駆動電流を引き上げて Amplifier 出力を増大させる」というものだろうと思います。……10W/8Ω 出力の Amplifier に 4Ω の Speaker Unit を繋げば (Amplifier が破壊されない限り) Amplifier は 20W/4Ω を出力しようとしますので……。

現在の PC や TV などは出力 Impedance が 1Ω 以下まで耐えられる IC Chip を用いていますので、複数の Speaker Unit を並列接続することで音響 Energy を増大させることができるのですが、Amplifier IC Chip に電源を供給する回路が定格最大出力の 2 倍以上となる出力を保証できる電源電力を供給できるのかが問題となります。……Audio 用 Amplifier では大抵の場合 Circuit Breaker が働いて Amplifier の破壊を防ぐようになっているものですが……。

＞テレビやノートパソコンのイヤホン端子からアンプ無しで直接スピーカーにつなぐとなんとか実用になる音量が得られますが意見が欲しいので質問します。

2 つ以上の Speaker Unit を並列接続する、或いは Transfomer を介して Speaker Unit の定格 Impedance を引き下げる、という手法しかないだろうと思いますが、Amplifier (PC や TV の出力回路) を破壊する Risk と引き替えですので、御奨めはできません。……安全性を考慮するのであれば 4 台を直並列で繋ぐ手法でしょうね。

素直に下参照 URL のような商品を入手した方が確実でしょう。

私は

http://item.rakuten.co.jp/maximum-japan/aaud006/

の 1 世代前の Amplifier (当時はほぼ半値でした) を自作 Super Woofer 用に愛用していますが、数W の連続出力を持続させてもビクともしない上に殆ど発熱しない性格に満足しています。

下参照 URL の Amplifier は使ったことがないのですが、回路そのものは私の Amplifier と大差ないものですので 1 年やそこらで壊れるものではないと思いますし Bass Treble の Tone Controller が付いている分、便利なのではないかと思います。

ただし L/R Speaker 出力 Cable を 1 つにまとめたりは「絶対に」しないように(^_^;)……この手の Class D (T) Amplifier は左右 Speaker Cable をまとめて Monaural 出力にすると壊れます。……Monaural にしても出力が 2 倍になるわけではないので Monaural Speaker には片 Channel のみ繋いで、Monaural 合成は Amplifier の前で行ってください。

私は 2 年前に Speaker Cable での Monaural 化で 1 台目を壊してしまいましたが、2 台目の Amplifier は毎日数時間使用している環境で未だに何の問題もなく使い続けています。

恐らく不具合が出るとすれば貧弱な Volume Controller Knob がガリって来るのが最初ではないかと思っているのですが、この値段ですので「不調になったら買い換える」方針で愛用しています(^_^;)。

素敵な Audio Life を(^_^)/

参考URL：

http://www.amazon.co.jp/Lepai-デジタルアンプ-LP-2020A-TA2020-020-12V5Aアダプター付属/dp/B00793TFWA

お礼

大変詳しい回答をありがとうございます。
パソコンではイヤホン（ヘッドホン）専用ICが普及していたのですね。
　私は今もあると思いますがコンポ、ラジカセ、ギターアンプなどで内蔵スピーカー出力アンプをイヤホン端子に切り替えて100Ω以上の保護マッチング抵抗をつけた回路を見ることが多かったので、パソコンも同じかな？と思い違いをしていたようです。
　一部のICカタログをみると、出力インピーダンスは16Ω以上で数十mWが出せる設定もあるのですね。
納得しました。
　イヤホン（ヘッドホン）端子と呼ぶよりも小出力アンプ端子と呼んで、定格出力mW,インピーダンス16～600Ω、出力インピーダンス15Ωなどと表示してくれたら良く分かるのにと思います。
　トランスでインピーダンスマッチングしてする方法は最大パワーをひねり出したい回路ですが、ICに負担がかかる方法であまり良くないのですが、何とかアンプ無しにできないかな？と考えたものです。
　以前はご紹介のデジタルBTLアンプと同じようなAMPで聴いていたのですが、実際に10W以上は必要ないことが分かり、今は8Ω:1W位のNJM2073D　AB級BTLやPAM8403、HT6808デジタルBTLで十分な音量で聴いていることが多いのです。
　貴重なご意見をありがとうございました。

回答No.4

久保 泰臣（@omi3_）

インピーダンスマッチングは当然として、

反射板を工夫すれば、
音量が大きく聞こえる一点をつくることはできるでしょうね。

エネルギー保存則的には、無駄ですし、
電池ボックス+アンプが安価すぎますからね。

長い回答をしてくれた方々に感謝を。

お礼

反射板とは思いつきませんでしたが、なろほど可能性ありで良いアイデアですね。考えてみます。
又、普段聴く音量であれば電池でアンプ駆動しても数ヶ月長持ちするのを私も経験しています。
アンプの電源はUSB端子(5V)からとっていますが、電池の方が音質には良さそうですね。

色々ヒントをありがとうございました。

回答No.3

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

スピーカー工作も趣味の一つで、いろいろと試して見る事が子供の頃から好だった者です。

イヤホン／ヘッドホン出力は、多くの場合、スピーカーが採用している４Ωや８Ωではなく、３２Ω程度を想定して造られたアンプ出力が多いのは間違い有りませんね。

この意味で、トランスによりインピーダンス変換は、一つの手法として、良い手段でしょう。
（私が試した事は有りませんが、、、、）

私の場合は、スピーカーユニットを直列接続とし、８Ω２本で１６Ω、３本で２４Ωという具合の実験は経験しています。
（我家のプラズマテレビ、イヤホン端子からという場合は、２本の１６Ωで、まぁまぁ十分な音量が得られました。）

さて、安価な耳元スピーカーとの事ですが、SPL90ｄB(1W)　と言う状況で、測定距離は？？
理論計算上では、距離差の二乗に反比例して音圧は低く成ります。
スピーカーユニット単体等は、JIS規格等の、1Wで１m地点に置ける無響室での音量を表記します。
（単位が、　dB/w/m）

耳元用と言う事で、１０センチでの音圧レベルであるならば、１m地点では距離差が１０倍、音量差は１００倍、dB値で言うと－２０dBと換算します。

１mWで６０dBのはずが、実際には４０dBほどならば、出力パワーは１００倍の１００mWが有れば良い計算に成ります。
しかし、アンプ出力とは、能力最大値で、平均音量としては最大パワーの半分以下、多くの場面で1/5程度で考えておくようにします。そうしますと、イヤホン出力が５００mW以上、できれば２倍程度の余裕を見て、１０００mW(つまり1W)は欲しい所ですね。

出力パワーが低い場合、どうしてもスピーカー側の効率で音量を稼ぐしか有りません。
真空管アンプしか無かった時代の、ヴィンテージスピーカーなどが、非常に高効率ですが、巨大で高価なのは、そういう側面もあったのでしょう。

http://audio-heritage.jp/ALTEC/speaker/a2.html
こういうスピーカーを使えば、大きな映画館（遠い人は１０mとか２０m）でも１０W程度のアンプでも、大音響が得られたんでしょうね。

軽く動き易い振動板で、より多くの空気を振動させよう、というのが、上記URL先の巨大スピーカーに発展したんでしょう。

現代でも、音質重視より、効率重視という、スピーカーは存在します。
比較的安価な１０～１６センチ口径のスピーカーユニット群の中には、９０dB/w/mをクリアする物があります。
トランスを用いますと、どうしてもトランスの変換効率というロスが有るはずですので、ユニット本数でインピーダンスを高めにして、出力回路が理想とする範囲に収まるようにした方が良いでしょう。

最近のスピーカーでは「耐入力」を高めるため、駆動コイルを太い電線にして重く成ったり、放熱等の観点から磁気ギャップ（隙間）を大きめにして次期効率を下げたり、という方向の製品も多いのですけれどね。

なにか、ヒントにでも成れば幸いです。

お礼

スピーカーを直列につないでインピーダンスを上げる方法を試されたのですね。
ただ複数台使うと各ユニットを正面に向けないと高音が干渉により減少しますが再挑戦するつもりです。

　ご紹介のSPL110dBのスピーカーは巨大ですごいですね。家庭で使っている人がいればすばらしい。（＾＾）
SPL100dB位38cmSP160リットルのSR用スピーカーをアンプ無しで直接イヤホン端子につないで聴くとがんがん鳴ってアンプで鳴らしたときと同じ音量が出ています。
でも重低音が出ないスピーカーなのでアンプなどでバスブーストしないと駄目なのでいやになっています。

　今は2リットル以下で50Hzまでフラットにしたいと7cmスピーカーで挑戦しているので、どうしてもSPLが70dB以下になり、イヤホン端子に直接つなぐと音量が不足して悩んでいます。
それでアンプで鳴らしていますが1W以上入れるとやかましいので10mW位で聴くことが多いのです。

おおいにヒントになりました。ありがとうございます。

回答No.1

dondoko4

イヤホン端子以外なら可能。

補足

イヤホン端子以外に音を出すには光ケーブル出力、LINE　OUT、スピーカー出力端子くらいしか思いつきませんが、私のテレビやノートパソコンには付いていません。
他にどのような端子が考えられるでしょうか？