2wayフルレンジスピーカーにネットワークの追加

質問

ヤフオクで落とした安物の2wayスピーカーですが、ツイーターには低域をカットするためのコイルとコンデンサが入っていることを確認しましたが、ウーハーの13cmフルレンジスピーカーはそのまま使用しているため、高音が煩く感じます。
そこで13cmフルレンジスピーカーに4000Hz 12dB/octのネットワークを追加して対策したいと思っています。
自分でネットワークの追加方法を調べたのですが、なにぶん初めてなのでこれで良いのか教えてください。
ちなみに13cmフルレンジスピーカーは6オームでした。
よろしくお願いします。

コンデンサとコイルの値は、以下のページの12dB/oct（-3dBクロス）のチャート表の4000Hzの4オームと8オームの値を参考にして6オームの値を算出しました。
http://www.dynavector.co.jp/lecture/crossover/12dbcross.html

　　　　　コイル　　コンデンサ
4オーム　0.23(mH)　　7(μF)
8オーム　0.45(mH)　　3.5(μF)

6オームのコイルは(0.23+0.45)÷2=0.34mH
同様にコンデンサは(7+3.5)÷2=5.25μF

コレに該当する部品を探したところ、同一の値のものが見つからなかったので、コンデンサは以下の部品を直列に使って5.5μFで使用する。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04636/
オーディオ用無極性電解コンデンサー３．３μＦ５０Ｖ８５℃　ニチコンＭＵＳＥ・ＥＳ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04635/
オーディオ用無極性電解コンデンサー２．２μＦ５０Ｖ８５℃　ニチコンＭＵＳＥ・ＥＳ

コイルも0.34mHのものが見つからなかったので、0.33mH(330μH)のものを使用する。
トロイダルコイル　３３０μＨ９Ａ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06731/

回答No.3

John_Papa · ベストアンサー

こんにちは。

ネットワークの計算は下記のページ下方の「各種ネットワークの計算」
http://www.asahi-net.or.jp/~ab6s-med/NORTH/SP/netwark.htm
によると６Ωウーハー4000Hzの場合　0.44mH　6.17μF　と出ます。
クロスオーバーの考え方にもいろいろありますし、一概にどれが正解とも言えません。
（ページの最初にあるのは補正回路入り計算ですので参照しないでください。）
実際には、クロスオーバー付近のインピーダンスを測定して、実インピーダンスに対するコイル・コンデンサの値を求めるべきなのでしょうけど。
（一般にスピーカーのインピーダンスは使用帯域で最も低い値が表示されます）
コンデンサも許容誤差5％～10％で販売されてますし、高精度なものでも1％程度の誤差はあります。数値の細部にこだわらず大雑把に決めても良いです。
あなたの選ばれたコンデンサは、なんと許容誤差20％ですね。
コイルとコンデンサーそれぞれ倍の値になったところで、カットオフが1オクターブ下がって2000Hzになるだけです。2000Hzも下がる、ではなくてたった1オクターブ下がるだけという見方をしてください。人間の可聴帯域20Hz～20KHzは10オクターブの幅があります。

それから、コンデンサ3.3μと2.2μで5.5μを作る場合は、コンデンサを並列に並べます。直列ではありません。
また、コイルは磁力線を発生し、隣接するコイルと干渉しますので、隣接して並べるとコイルの向き合わせ方で極端に大きくなったり小さくなったりします。市販のネットワークも一般的には干渉が最も少ないコイル直角配置してあります。（実測して干渉を利用する場合もあります）

まずは、ツイーターのクロスオーバーがいくらに設定されているか、上記ＵＲＬの計算結果と照らし合わせて、クロスオーバー周波数を割り出してください。メーカーも計算通りではなくズルいことします。結果オーライならそれで良いのです。これでＯＫなのかと楽しむくらいの広い気持ちを持ちましょう。
その上で丁度ぴったりというパーツはなかなか難しいと思いますが、もう一度パーツを選びなおしてください。我々には特注品は無理ですので売っているパーツに合わせるしか手が有りません。

なお、現状はフルレンジに12dB/octのクロスオーバーでツイーターが組み合わされているようですが、その場合はクロスオーバー付近で90度の位相ズレが発生しますが、ウーハーはフルレンジである為、特性に大きな破たんは来しません。ツイーターの極性は正相でも逆相でもＯＫで好みで変えることができます。
しかし、低域も12dB/octのクロスオーバーのネットワークを使うと、ウーハーもツイーターとは逆方向に90度の位相がズレますので、ウーハーとツイーターのズレは逆相の180度となり、クロスオーバー周波数で±打消しが発生します。同軸型などウーハーとツイーターの距離が近い程この周波数が極端に出なくなります。これを解決するためにツイーターの＋－をわざと逆に繋ぎ換えます。
ここが一番の注意点ですね。

なお、ちなみに4000Hzは人間がうるさいと感じる高音にあたります。
4000Hz 12dB/octのネットワークでうるささが残る場合、コイルだけウーハー直列に残してコンデンサを外せば2100Hz 6dB/octになりますので耳につく帯域の削減にはなるかと思います。
少し削減しすぎだと感じたら、取り外したコンデンサをコイルと並列にすれば3000Hzあたりの帯域フィルターなります。（すべて上記URLでの計算情報に基づきます）
そんなことも必要と感じたら臨機応変にやってみてください。
もちろん数値は、スピーカーの周波数ごとのインピーダンスが判らないので机上の空論ですけどね。
あとは、失敗を恐れず、コイルやコンデンサの値にはあまりこだわらず（ただし左右均一にはこだわって）楽しみながらチャレンジしてください。

補足

参考にしたホームページに初心者でも簡単だと出ていましたが、実際にはそうじゃないみたいですね。

私も「各種ネットワークの計算」 http://www.asahi-net.or.jp/~ab6s-med/NORTH/SP/netwark.htmで計算したところ、確かに６Ωウーハー4000Hzの場合　0.44mH　6.17μFになりました。

ヤフオクで落としたスピーカーはYAMAHA　NS-2です。
そして、このスピーカーのスペックは以下のとおりです。

方式 2ウェイ・2スピーカー・バスレフ方式・ブックシェルフ型・防磁設計
使用ユニット 低域用：13cmコーン型
高域用：2.5cmドーム型
再生周波数帯域 60Hz～30kHz
クロスオーバー周波数 4kHz
出力音圧レベル 90dB/W/m
インピーダンス 6Ω
許容入力 40W
最大入力（EIAJ） 120W
外形寸法 幅190×高さ312×奥行211mm
重量 4.3kg
付属 スピーカーコード（4m）
http://audio-heritage.jp/YAMAHA/speaker/ns-2.html

このスピーカーのスペックに記載されたとおり、クロスオーバー周波数が4000Hzなので、4000Hz 12dB/octでフルレンジ側もネットワークを組もうと思いました。
※　このスピーカーの兄貴分にあたるNS-5も4000Hzがクロスオーバー周波数なので、4000Hzが妥当なのかもしれません。

ヤフオクで数千円で落とした安物スピーカーなので、高価な部品を使ってネットワークを構築する気はありません。
そこで、コンデンサは教えて頂いたとおり、以下の２つを並列に接続して6.9μF。
メタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ２．２μＦ２５０Ｖ　２２５
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05981/
メタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ４．７μＦ２５０Ｖ　４７５
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05982/

コイルは秋月のトロイダルコイル　４７０μＨ９Ａ。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06732/
ネットワーク用のコイルは高価なので、秋月のこのコイルを使った実例を探したところ、ありました。
きちんと狙ったところで減衰しているみたいです。
だからこのコイルでも大丈夫だろうと予想しています。
http://meridianstar.blog15.fc2.com/blog-entry-127.html

教えて頂いたノウハウの書かれたHPを読みましたが、良く理解できず、混乱しています。
とにかく深く思い悩むより、実行してみようと思います。

回答No.7

gunsin

＃１です。
分割周波数の地点は製造メーカーの思想があり、試聴を
重ねてからの発売ですから、購入されるユーザーの好み次第
と言った処でしょう。

聴覚頼りで調整するのは、時間と経費の無駄が多くなります。
MySpeakerで測定すると、作業がスムースになります。
http://www.asahi-net.or.jp/~ab6s-med/NORTH/SP/myspeaker/index.htm
http://www.yung.jp/bony/?p=2483
測定用のマイクが宜しいのですが、カラオケ用マイクでも、大体の傾向
が解かりますよ。

補足

こんな方法があるんですね。
マイクを持っていないので、デジカメの動画で撮影して音声を分離してこのソフトで分析すれば良いのかな。
調べてみます。
ありがとうございました。

回答No.6

kyabetu-sishou

私はネットワークにハンダを使用しないで、
みんなハーモニカ端子でネジで圧着しております。

そして、コンデンサーをつけるときは、
ハーモニカ端子のプラスとマイナス側の両方に
「ワニ口クリップ」付のケーブルを使用して、
コンデンサーを次々取り換えていきます。
http://www.cable-harness-ex.com/products/cat17/cat51/IMG-1724.html
このようなものです。

ネジを絞めたり取り付けたりが面倒ですので、
このワニ口クリップでコンデンサーを挟んでいます。
そして、並列にするときも、このワニ口クリップ付きのケーブルなら
簡単に複数接続できます。

そして、数値が決まったら、使用したいコンデンサーを
ハーモニカ端子に圧着しています。

ハンダを使用しない理由は、また数値を変える可能性があると思うからです。

補足

なるほど、このやり方なら楽ですね。
ハーモニカ端子にコイルとワニ口クリップ付きのケーブルを付けてネットワークを構築する。
さらにこのネットワークをバスレフのポートから外に出してしまえば、いちいちスピーカーを分解しないでコンデンサーを取り換えて音を確認できますね。
今までどのように確認すれば良いのか悩んでいましたが、具体的になりました。
ありがとうございました。

回答No.5

kyabetu-sishou

私もネットワークを自作して使用してますが、
納得ができるものになるまで、すこしづつ変更して2年間ほどかかって
イジルところが今のところありません。

ネットワークって正直、頼りにするのはネットワーク計算書みたいなものしかないですが、
ユニットの周波数特性やインピーダンスでこれが正解っというものがないです。
しかもツイーターの数値が決まっている場合、ウーハーとのつながりもありますから、
ツイーターが取り付けられている場合はツイーターを前後に移動できませんので、
その都度ツイーターのプラスマイナスを逆につなげてみたりして、
ウーハーと繋がりを確認したほうがいいと思います。

ウーハーを中途半端なところで切ったときに、
ウーハーからキン！っという高音が響く場合があります。

なので、私がやったほうほうはコイルを固定して、
あとは安いコンデンサーを次々に取り換えていきます。
おそらく、みなさんそのような方法をとっていると思います。

「2.2」「3.3」「4.7」っとい具合に並列にいれるコンデンサーを変えていきます。
コンデンサーの数値を変えていって、大きな音でもウーハーから
イヤな音が出ないように調整するのが一番早い方法だと思います。

大体のコンデンサーの数値がきまったら、
微調整で数値の小さいものをつけるのも楽しいです。
0.47とか、0.33など。

補足

なるほど、素晴らしいアイデアです。

初めから決め打ちでフィルムコンデンサを取り付けるのではなく、安い電解コンデンサをいくつも買って、容量を増やして音を確認していけば良いわけですね。
この方法でやってみます。

ところで、コンデンサを複数並列に取り付けるときは、何か工夫をしていますか？
例えば、3本のコンデンサの足をハンダ付けする場合、細いワイヤーで縛ったり、何か固定してからハンダ付けしないとポロッと1本だけ足が外れたりするのではないかと思います。

>なので、私がやったほうほうはコイルを固定して、
>あとは安いコンデンサーを次々に取り換えていきます。
>おそらく、みなさんそのような方法をとっていると思います。

>「2.2」「3.3」「4.7」っとい具合に並列にいれるコンデンサーを変えていきます。
>コンデンサーの数値を変えていって、大きな音でもウーハーから
>イヤな音が出ないように調整するのが一番早い方法だと思います。

>大体のコンデンサーの数値がきまったら、
>微調整で数値の小さいものをつけるのも楽しいです。
>0.47とか、0.33など。

回答No.4

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

計算上ではオッケーですね。

計算だけでは、コイルとコンデンサーの組み合わせ方は、行く通りも導き出せますが、実用的な値（入手出来るもの）で行なうのが「常識」になります。（そもそも、コイルもコンデンサーも、それぞれに「誤差」が在るので、基本的に「近似値」で組みあ合わせる事で、問題ない。）

スピーカー自体は周波数によってインピーダンス値が変化する（ほうが一般的）なので、計算通りに「減衰」してくれるかどうかは、かなり疑問も出て来ます。

私なら、最初はコイルのみの６dB/octというハイカット（ローパス）を試してみますねぇ。
この方が、位相変化による悪影響が少なくて済みますし。。。。

まぁ、ユニットのインピーダンス特性によっては、コイルのみだと半分の3dB/octにすら成っていない、というケースも出て来ますので、ターゲットの4kHzではなく、2kHzや1kHzを計算上でのターゲットとしたコイルを用いるのも「アリ」だと思います。

安価なパーツで試してみて、もしも高価で良さそうなパーツを使いたいのなら、試行／試作、カット＆トライの後で、好ましい音に鳴った容量のパーツを購入した方が、結果的には安価でより好みの音に近付けるはずですし、私も基本的にこのような方向でイロイロなスピーカー工作を楽しんでいますよ。

極端な事例ですが、１６センチフルレンジと、小型ホーンツイーターの２ウエイでは、計算上からはフルレンジのハイカットは９００Hz（６dB/oct)、ツイターは５kHz（１２dB/oct)という組み合わせに落着いたケースもある。

ネットワークは、ほんとに不思議な物で、最低限の基本と安全を考慮した上であれば、一般論の常識に拘らず、いろいろ試して聴いてみる事で、意外な組み合わせが見つかったりしますからね。

まずは、基本的な設計、それを基準とするべき、この意味では「元々、ハイカットしていない」という部分を在る程度考慮して置くのも良いと思います。

がんばって下さい♪

補足

これ、良いですね。
コンデンサも一緒に購入しますが、ネットワークを作成するときはコイルだけで回路を作って確認してからコンデンサを追加します。
ところで、一度ハンダ付けすると外すのが大変ですよね。
以前の音がどうだったのかな？なんて思ったときに簡単にコンデンサを付けたり外したりできないのかな。

>私なら、最初はコイルのみの６dB/octというハイカット（ローパス）を試してみますねぇ。
>この方が、位相変化による悪影響が少なくて済みますし。。。。

回答No.2

denwaha4126

ネットワークてのは公式で一意的に決るものじゃない。
かといってユニットのデータが無いから、それ以上の考察も出来ない。

とりあえず、これ読んで
定数はともかく、その選んだパーツが不的確であることが分かると思う。
http://www001.upp.so-net.ne.jp/network/filelibrary/networkpartsknowledge.html

秋月なら フィルムコンデンサ（ポリプロピレン 250V）がある。
コイルは他で探したほうがいい。

それから
コンデンサの容量を増やすなら、直列じゃなくて並列にする。
本気で間違えたなら、もう少し勉強が必要かな～

補足

ヤフオクで落としたスピーカーはYAMAHA　NS-2です。
そして、このスピーカーのスペックは以下のとおりです。

方式 2ウェイ・2スピーカー・バスレフ方式・ブックシェルフ型・防磁設計
使用ユニット 低域用：13cmコーン型
高域用：2.5cmドーム型
再生周波数帯域 60Hz～30kHz
クロスオーバー周波数 4kHz
出力音圧レベル 90dB/W/m
インピーダンス 6Ω
許容入力 40W
最大入力（EIAJ） 120W
外形寸法 幅190×高さ312×奥行211mm
重量 4.3kg
付属 スピーカーコード（4m）
http://audio-heritage.jp/YAMAHA/speaker/ns-2.html

ヤフオクで数千円で落としたスピーカーなので、高価なパーツでネットワークを構築する気はありません。
そのような制約の中で教えて頂いたことを参考に調べてみました。

「各種ネットワークの計算」 http://www.asahi-net.or.jp/~ab6s-med/NORTH/SP/netwark.htmで計算したところ、６Ωウーハー4000Hzの場合　0.44mH　6.17μFになります。

コンデンサは教えて頂いたとおり、以下の２つを並列に接続して6.9μF。
メタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ２．２μＦ２５０Ｖ　２２５
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05981/
メタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ４．７μＦ２５０Ｖ　４７５
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05982/

コイルは秋月のトロイダルコイル　４７０μＨ９Ａ。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06732/
ネットワーク用のコイルは高価なので、秋月のこのコイルを使った実例を探したところ、ありました。
きちんと狙ったところで減衰しているみたいです。
だからこのコイルでも大丈夫だろうと予想しています。
http://meridianstar.blog15.fc2.com/blog-entry-127.html

回答No.1

gunsin

安物のスピーカーとの事なので、売らんが為に、飾りで
ツィーターを付けていて、音のバランスなどを考慮していない
製品なのでは・・・
高音域が気になるのでしたら、ツィーターを外してみたら如何でしょう。
それからネットワークの検討をされても遅くはないかと・・・

ウファー側にネットワークを入れる事を検討されて居る様ですが、
口径１３ｃｍのスピーカーにネットワークを入れるのは、よして
ツィーター側にアッテネーターを入れて減衰させた方が音質面で
宜しいかと・・・
4000Ｈzで分割するのは、耳の感度が敏感な周波数なので、
通常はしません。
https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/newreport/soundquality/soundquality_2.htm

お礼

補足に補足を付けられないので、こちらの欄で途中経過を報告します。
ツイーターを外しましたが、中高音が煩いのは相変わらずでした。
ネットワークの検討をします。
ありがとうございました。

補足

ツイターターを外すことは簡単にできるのでやってみようと思います。
YAMAHAのNS-2ですがクロスオーバー周波数が4000Hzなんです。
この仕様の方が特殊なのかも。