SPEAKER　NETWORK

カーオーディオ用スピーカーネットワークの製作(2021.2.7)

　現在使用している私の車（1989年式いすゞピアッツァ）のカーオーディオは、元からついていたテクニクス製スピーカーを真空管アンプで駆動しています。スピーカーは前後左右全部で4か所にありますが、ここ数年は前側のドアについている2か所だけを使用してきました。ドアについているスピーカーは低音域が苦手なようで、低周波発振器を接続して音を出してみると、130Hzあたりで不快な共鳴音がしました。（30年以上前の製品なので、経年変化も大きいと思います。）接続を変えて試してみると、後ろ側のスピーカーは、前側のスピーカーよりは低音域がよく出るようです。ただし、後ろ側からのみ音がするのは運転していて不自然です。せめて中高音は前側のスピーカーから出てほしいところです。

　そこで、ネットワーク回路で低音を後ろ側、中音域以上を前側のスピーカーに振り分けてみようと思いました。アンプも分けて4チャンネル化することも検討しましたが、消費電力が現状より増えるとバッテリー電圧が低下し、インバーターが警告音を出す頻度が高くなるので、アンプはそのままにしてスピーカーネットワーク回路で対応することにしました。特殊な事例ですので、あまり参考にならないかもしれませんが、興味のある方はご覧ください。

回路について

　前側のスピーカーに130Hzの信号が十分減衰して伝わるようにするために、クロスオーバー周波数は約600Hzにし、 12dB/octのネットワークを採用しました。回路定数の決定は、このページの計算式によります。スピーカユニットのインピーダンスとクロスオーバー周波数が決まれば、コイルとコンデンサの値を決めることができます。これだけでは面白くないので、もう少し勉強する意味で、自分で計算式を立ててエクセルで計算してみました。計算式はこちら。(2022.8.10 わかりやすい計算式に変更。古い計算式はこちら）この式をもとにエクセルでグラフを描いてみると、コンデンサ、コイルの値に誤差があると、高音と低音の合計出力の周波数特性が微妙にうねることがわかります。しかしながら、コイルやコンデンサの値を10％変化させても1dB以下のうねりなので、気にしないことにします。また、スピーカーのインピーダンスも変化させてみると同様に周波数特性が変化します。低音用と高音用を共に3Ωとした場合、クロスオーバー周波数付近で1dB近いディップが生じました。しかしながら、スピーカー自体の周波数特性も平坦ではありませんので、これも気にしないことにしました。なお、エクセルの計算では、アンプの出力インピーダンスは、使用しているアンプに合わせて1.739Ωとしてあります。

回路図

LPF、HPFの周波数特性シミュレーション	LPF出力とHPF出力の合成周波数特性（シミュレーション）
コンデンサ51.7μF(+10%)、コイル1.35mH(-10%)とした場合（シミュレーション）	スピーカーのインピーダンスを3Ωとした場合（高音用、低音用とも）（シミュレーション）

ケースの製作

　コストとスペースの関係から、コイルはコア付きコイルを採用し、コンデンサには、無極性電解コンデンサを使用しました。コイルは基板に非磁性体のアルミ製のボルトとナットで固定しています。念のためインダクタンスを測定してみましたが、ボルトの有無でインダクタンスに変化はありませんでした。ケースは、タカチのプラスチックケースTW-13-5-18Bを使用しました。ダッシュボードの物入れにちょうど納まりました。

ケース

基板

使用してみての感想

　休日に市内をドライブしながら新しいシステムの試聴をしてみました。低音は確かに豊かになった気がします。音像定位については、後方から低音が聞こえるために以前とは異なりますが、そんなに違和感はありません。ただ、古いスピーカーなので、スピーカーのエッジが痛んでいることがわかりました。エッジ交換をすればさらに良い音になると思いますので、近いうちに交換してみようと思います。

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