オーディオ彷徨録~JBL4331AからALTEC620A~

今までのオーディオの改良や音楽の遍歴に、今後の改善も紹介。いい音に繋がる方法を色々模索したことや、好きな音楽を紹介する。

620Aの604-8Gの カットオフ付近でのトーンバースト波の周期評価によるカットオフ再確認

2021-02-27 09:41:32 | スピーカー評価
 前回は、カットオフ2.5KHzでは電気的な波の周期(0.4mS)より紙のコーンのウーハーは周期が遅く、軽い金属ダイヤフラムのツイータは電気的な波の周期より短くなり、両方鳴らして合成した場合は電気的周期に近くなるが、より低い1KHzまでのカットオフ周波数ではどうなるのか確認してみました。
 2.5KHzのサイン信号を1波出しても、ウーハーは1波の1.5KHzを出し、同軸は1波の2.78KHzを出し、両方で駆動したら2.1KHzを出すということが判った。
 今回は1KHz~2.5KHzまでの1波トーンバーストの周期を各ユニット別にグラフ化して傾向を分析し、更にそれらから得られた知見でカットオフを変えてみた場合の聴感でベストなカットオフを探ってみました。
 3/2 青字追記し、■2)のF特に両方駆動を追加しました。
 
 ■1)620A(604-8G)のF特 (フィルタ無しのユニット)
 先ずは、各ユニットが裸(NW無し)でどの程度まで出ているか帯域を確認してみました。マイク位置は10cmの距離で超ニアー。


 上段が、R(右)側で、下段が、L(左)側、左はウーハーで右が同軸ツイータです。
 ウーハーは、2.5KHzまで、同軸ツイータは1.5KHz以上は出ているのかなというところです。

 ■2)620A(604-8G)のF特 (低QレシピーNo.22でのデジチャン使用時)
 これは、

  上段が、R(右)側で、下段が、L(左)側、左はウーハーで中央が同軸ツイータ、右は両方駆動です。
 ウーハーは、裸では2.5KHzまでフラットでしたが低QレシピーのLPFをかますと1.8KHzから下がります。同軸ツイータは裸では1.5KHz以下で下がる感じでしたが、低QレシピーのHPFをかますと1.8KHz以下で下がるようにスロープが急峻化するところです。
 R側は1.8KHzが若干ピークがありますので、HPFのカットオフを1.8KHzにすればフラットには近づきますがF特よりは風波数(周期)の偏差を下げる方が音的には優先するのでこのままとします。

 ■3)620A(604-8G) R側のLFとHF 低Qでのカットオフ1~2.5KHzでのトーンバースト波形周期のグラフ
 前回の■2)、■3)のデータをグラフ化すると、横軸はカットオフの周波数ですが、

 ピンク線がLF(ウーハー)青線が電気信号黄色線がHF(同軸の1波目)水色線がHF(同軸の2波目)紫線がステレオ駆動した場合です。
 紫色のステレオの周期(周波数)は青色の電気信号のそれとほぼ近いですが、1KHzでは黄色の同軸が下に乖離し過ぎており、逆に2.5KHzではピンク色のウーハーが上に乖離し過ぎています。ですので周期を正しく再現するにはクロス領域は1~2KHzの間である必要があります。

 ■4)620A(604-8G) R側のLFとHF 低Qでのカットオフ1~2.5KHzでのトーンバースト波形の単体ユニットの周期のアップ&ダウン率
 ウーハーは電気的信号より周期が長くなるが、そのアップ率は前回の■2)、■3)から、1KHz(20%アップ)、1.5KHz(36%)、2KHz(60%)、2.5KHz(67%)となる。
 同軸ツイータは逆に電気的信号より周期が短くなるが、そのダウン率は、1KHz(52%ダウン)、1.5KHz(40%)、2KHz(36%)、2.5KHz(10%)となる。
 これをグラフ化すると、横軸はカットオフの周波数ですが、

 両ユニットのクロスする周波数(~1.6KHz)でのみ単体ユニットの領域での周期のアップ&ダウン偏差が40%を超えない範囲に抑えられる。
 両ユニットの周期偏差40%以下を優先させた場合は、1.6KHzがカットオフとして最も良いことになる。ALTECの公称カットオフは1.5KHzなのでそこまで評価していたと言うことか。(グラフ中の黄色の▲点は同軸の付帯波の第2波ですが概ね度同軸の1波と傾向は同じですがダウン率は小さい。)

 両方駆動した場合は、水色の線ですがカットオフ2KHzまではアップ率が10%以下、2.5KHzでも17.5%ですので両方駆動している状態のカットオフでは乖離は少ない。

 ■5)同上で電気的信号との周期比
 横軸はカットオフの周波数ですが、

 これを見ると、電気的な周期からの偏差を20%以内にするには、ウーハーは1KHz以下、同軸は2.3KHz以上である必要があります。
 このグラフから、偏差20%を超える1KHz~2.3KHzの間については、両方鳴らすという選択肢があります。■1)からカットオフ付近の音圧がほぼイーブンの所では周期の偏差を両方駆動にすることで無くすことができますが1KHzでは同軸の偏差が大きく、2.5KHz付近ではウーハーの偏差が大きくなります。従って、1KHz~2.3KHzの更に領域を狭くしていくと言うのが周期をカットオフ付近で1に近づける為の1つの方法と言うことになります。(グラフ中の水色の×点は同軸の付帯波の第2波ですが概ね度同軸の1波と傾向は同じですがダウン率は小さい。)

 現状、ウーハーのカットオフは1.8KHzまで引っ張っているので周期比は1.5倍位まで上がっていて、同軸のカットオフは1.5KHzまで下げているので周期比は0.6倍位つまり偏差は4割と言うことになります。概ね1~2.3KHzの間は両方のユニットが混じりますので周期がある程度両者の中間に収束する効果が見込めます。

 そういうことを考えると、知人に協力してもらって聴感重視で到達した現状の低Q(=0.642)レシピー(ウーハーはLPFで1.8KHzまで引っ張り、同軸はHPFで1.5KHzまで下げる。グラフ下の⇔が両カットオフ点)が正にその方向になっていることが判ります。尚両ユニットのオーバーラップ領域は、□で示していますが、これは単体ユニットが~ー6db以上になる領域を取っています。

 ■6)聴感でのカットオフ周波数の設定再確認
 聴感&前回の■2)の付帯波の少なさを優先させて1/25以降は、2.5KHzカットオフにしました。2KHz以下は電気的周波数より低めにシフトしていることになります。聴感上はウォームトーンで非常に聴きやすいが細部がぼやけます。
 レシピーとしては理論的な周期偏差の最適周波数1.6KHzも作ってはいます。これも2/2から聴いて見ましたが、こちらはカットオフ2.5KHzで引っ込んだスネアーが前に出てきて、ハーシュネスを感じます。鋭い切れ味があるのですがどうもバランスが悪い。
 結局2/9からは、従来の低Q(=0.642)レシピーNo.22(ウーハーはLPFで1.8KHzまで引っ張り、同軸はHPFで1.5KHzまで下げる)が、上記の両方の欠点を解消できると聴感では感じそれに戻っています。聴感で特に感じるのは、ピアノやスネアーやバスドラ等の打楽器の弾み感が大きく改善されている事で、原因は主にウーハーに遅延をかけていること及びカットオフのオーバーラップと思います。
 低Q(=0.642)レシピーNo.22:2Way L:無し、M(ゲイン0db):HPF無し&LPF1.8KHz(Q=0.642)遅延はR161mm L143mm、H(ゲインー5db):HPF1.5KHz(Q=0.642) アドオンで2405Hをー12db同軸比で落とし1次パスコン2.2μF
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620Aのパッシブネットワークのクロス周波数詳細確認とトーンバースト波形のユニット別周期

2021-02-17 14:55:22 | スピーカー評価
 今回は、過去に調べたが詳細という点では今一歩という所があったので少し突っ込んで調べました。

 ■1)620Aのオリジナル・パッシブネットワークのクロス周波数
 これについては過去に調べて1.8KHz~2KHz附近のアバウトなデータを出していました。今回はWSでカーソルを使えばデジタル的に周波数が出るのでそれを確認してみました。マイク距離は11.5cmと近づけてパッシブNWで同相接続して測っています。オリジナルの同相接続では以前のアップで示したようにカットオフ附近で位相が逆になるのでディップでクロス点が判ります。LT Spice解析でも2次以下のフィルタでLPFとHPFを加算するとカットオフでディップしますがこのことと上記ディップは合っています。逆相接続(及びLT Spice解析で減算する)とほぼフラットになる。

 マイクはホーンの真ん前11.5cmの所に設置しています。データは、

 L側はFc=1733Hz、R側は、Fc=1647Hzとなりました。1.7KHz前後となります。従来推測で言っていた1.8KHzや公称1.5KHzとは違います。また真空管アンプなら以前にアップしたLT Spiceの解析で示しましたように出力インピーダンスが高いのでスロープの肩の周波数が近づいてきて、場合によってはディップが無くなります。

 ■2)620AのLPF&HPFカットオフ2.5KHzでの2.5KHzの1波トーンバースト波形のユニット別周期 (RDA560のデジタルチャンデバのフィルタを使用)
 これについては、連続波とは異なり1波しか出さないので当然コーン紙はその質量による慣性で周期(=1/周波数)は長くなるはずで、同軸ツイータは金属ダイヤフラムなのでコーン紙よりは周期は短くなるはずでその程度を把握すると言う趣旨です。以下のトーンバースト波形をアップした時に、ウーハーと同軸ツイータでは波長が違っていたので確認してみました。

 WSの上に記載していますが、周期は本来2.5KHzなので電気的には、0.4mSです。下記左側がウーハー、真ん中2つが同軸ツイータ、右側がウーハー+同軸 更に右端が電気信号の場合です。
     ウーハー      同軸ツイータ1波目  同軸ツイータ2波目      ウーハー∔同軸         電気信号
 R側  0.67mS      0.36mS          0.36mS          0.47mS           0.4mS
 L側  0.70mS      0.36mS          0.36mS          0.51mS           0.4mS
 予想した通り、コーン紙のウーハーの方は同軸ツイータのダイヤフラムより重いので遅れるがツイータの方は電気波より早い。タイムアライメントを合わせて両方鳴らした場合はその中間となります。
 これを見ていますと、電気的な波の周期(0.4mS)より紙のコーンのウーハーは周期が遅く、軽い金属ダイヤフラムのツイータは電気的な波の周期より短くなり、両方鳴らした場合は電気的周期に近くなると思われます。

 ■3)620A(604-8G) R側のLFとHF 低QでのLPF&HPFカットオフ1~2KHzでのカットオフ周波数での1波トーンバースト波形
 これは、以下。フィルタのカットオフ周波数と1波トーンバーストの周波数は同じに合わせています。

 左のウーハーの波形とタイムアライメントで合わせているのは、中央の同軸の赤〇で囲んだ波です。(R側16.1cm、ウーハーを遅延)
 上段が 1KHz(1mS)、中段が 1.5KHz(0.67mS)、下段が 2KHz(0.5mS)で、周期を纏めると、
        ウーハー   同軸ツイータ1波目  同軸ツイータ2波目    ウーハー∔同軸        電気信号
 1KHz    1.2 mS     0.48mS        0.75mS        1.01mS          1.0mS
 1.5KHz  0.91mS     0.4 mS        0.53mS        0.72mS          0.67mS
 2KHz    0.8 mS     0.32mS        0.48mS        0.54mS          0.5mS
 波形的に見ると、2.5KHzの同軸ツイータ波形のみ、+ピークが1個に収まっていますが、2KHzでは2個+α、1.5KHz以下では2.5個あるので同軸の波形と言う意味では2.5KHz以上でないと波形が汚い。またウーハー∔同軸の波形も2.5KHzが最も美しい。
 次回は、上記周期データをグラフ化して分析し、カットオフの最適値を探りたいと思います。
 2/20 青字追記 これを考慮すると、極端な振動系重量(或いはコンプライアンス)の差がある2つのユニットをクロスする場合はカットオフ周波数での周期が電気的周期とずれる、つまり周波数の再現度が劣化することになり例えば2231Aを使う場合等はカットオフ周波数には注意が必要。
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JBL4331AのRDA560によるマルチアンプ駆動(2)3131Aの解析

2021-02-07 10:01:16 | ネットワーク
 JBL4331AをRDA560でマルチアンプ駆動する評価をするに当たって、標準のネットワーク3131Aを解析してみることにしました。3131Aについては、2017年3月1日に各ユニットの特性評価の中で少し触れているのですが中味が皆目判りませんでした。今回下記ブログ(ガラクタ再生工房 JBL4331A)の情報を参考にして、LT Spiceで少し調べてみました。
 http://www.sk.aitai.ne.jp/~k-chihiro/jbl4331a.html
 2/7青字追記 先ほど”美の壺”を見ていたら京都の町屋でした。京都に実家がありますが家の近くにはああいう格子はもう少ないですね。音楽はマイルスのRelaxin’から”I Could Write A Book”。この頃のミュートが良いねえ!その後はC/フラー”Five Spot After Dark”やトレーンの"Ballads”から”All Or Nothing At All”。うーん中々趣味の良いセレクションです。

 2/10赤字追記 2/7のクラシック音楽館は私のお気に入りのシューマン・ピアノ協奏曲を熊倉優 指揮で藤田真央さんのピアノでした。この曲で印象的なのは、2016・5・15のパーヴォ(熊倉さんの師匠)指揮のカティア・ブニアティシヴィリのピアノ。彼女は繊細にして大胆に弾き切った。彼女はこの曲について、天才にして精神的な問題を抱えていたシューマンはクララに恋をしていて全てが美しく見えるのにそれが長く続かないのではないかという強迫感がありそれがカデンツァのみに現れているという独自解釈をしている。対する藤田さんもロマンティック過ぎてはいけない、ストゥラグル・葛藤を表さないといけないと言っているがカデンツァにそれを感じているのかもしれない。私は強烈なオーラを発し、情熱的なブニアティシヴィリの方がお気に入りです。

 ■1)3131AのJBLが開示している回路図
 これは2017年3月1日のアップでも載せていましたが、

 INT(内部)端子は、左側の一番上REDが+で一番下BLACKがアースで、今スイッチの→が繋いでいる回路がINTで単一アンプ駆動用。マルチアンプ用のEXT(外部)端子は、左側のLF INPUT(ウーハー用)とHF INPUT(同軸ツイータ用)で、今→がタッチしてない方の〇に繋がった時がEXT駆動です。

 ■2)INT駆動時のLT SpiceによるF特
 LF側は青線で、HF側は緑線です。

 右側が回路図です。上がHFで下がLFです。
 HFを見ますと、2次に近いHPFがありますが、コイルがL2とL3で分割されています。L2+L3は1.55mHですが比率はどこにも開示していませんので適当に1:2位にしています。この中間からC4とR2の直列を経由してR8(同軸ツイータ)に信号が行きます。R3とR5は16Ωのアッテネータで分割はー24dbになるようにセットしました。これは同軸ツイータの感度が118db/WMでウーハーの感度が93db/WMなので差が減衰量で25dbなのでほぼ合わせた。
 LFは、単純な2次のLPFなのでー12db/Octと思っていましたが、Measコマンドで2KHz-4KHzの傾きを出したら、-10.5db/Octでした。これはウーハーR6に並列に入っているZobel回路の影響です。
 HFは、10KHzから20KHzは+5.96db/Octでブーストされてます。ハイ・ブースト回路が上記ブログの通りあります。どこの回路かは書いていませんが、C4とR2の直列分が少なくとも影響しています。

 ■3)LFのZobel回路の影響 ( https://nw-electric.way-nifty.com/blog/2012/10/zobel-6efb.html を参照しました。)
(Zobel回路の用途は①アナログアンプの出力段にCR直列回路では、発振止めの役目でカットオフ周波数(Fc)は300kHz~②スピーカの高域インピーダンス補正の場合はFcは1kHz~20kHz と2種あり。今回はFC~0.8KHzなので②)

 LFのC2とR4はZobel回路(カットオフは、796Hz)でその影響を確認してみました。R4をカットした場合が以下で

 この場合は、Measコマンドで2KHz-4KHzの傾きを出したら、LFの青線は-12.1db/Octでした。これは2次の正常な減衰率ですのでZobel回路で1.6db傾きがなだらかになったということです。

 ■4)HF側のC4とR2の直列分の影響
 前回のアップでよく判らなかったのがこのC4とR2の直列分です。これもR2をカットしてみました。

 予想通りハイブーストはなくなりましたがHFの緑線はハイダウンになっています。C4とR2の直列分がハイブーストの主体のようですがL2とL3の中間タップからアッテネータに入力を入れているのもハイブーストに影響していると思われます。

 ■5)HF側のL2とL3の比率の影響  L2<<L3の場合
 L2=0.15mH、L3=1.4mHの場合は、

 数KHzのフラット領域が、-20db(3.5KHz)ですが、■2)のL2=0.55mH,L3=1mHのー26.4db(3.5KHz)に比べ6.4db上がっていて、10KHzから20KHzのブーストも2.8dbです。

 ■6)HF側のL2とL3の比率の影響  L2>>L3の場合
 L2=1.4mH、L3=0.15mHの場合は、

 肝心のHPFの平坦部(数KHz)が無くなって直線的に上っています。1KHzからの傾きも~4.9db/Octです。

 ■7)HF側のL2とL3の比率の影響  HPFの平坦部のフラット化
 HPFの平坦部のフラットになる条件を出してみたら、L2=0.2mH、L3=1.35mHの場合でした。

 この場合、HPFのフラット部でー20.8db(5KHz-8KHz)です。2KHzでー21.5db、10KHzでー20.4dbなので2KHzから10KHzの同軸ツイータの主領域ではほぼフラットです。実機はこの辺りかと推測しますが、実際のインダクタンスを測ってみたいものです。尚1KHzではー25dbとやや落ちています。尚、10KHzから20KHzのブーストは3.5dbです。
 これで例えばクロスオーバーを推定するとLPFのー3dbポイントは、625Hzですので公称800Hzですが若干低い。実体はこの辺りかもしれません。

 ■8)HF側の平坦部のフラット化で中間タップではなくHot側からC4とR2の直列分に信号を流した場合
 この場合は、

 HF側は、数KHz~10KHzまでのフラット部が無くなって、数KHzからリニアーに増加します。中間タップから L2<<L3の比率で出すことによってHF側のフラット部を形成していると思います。

 ■9)上記の場合でR2をカットした場合
 この場合は、HF側はRが並列になっていますが単純な2次のフィルタですので

 HF側は緑線で20Hz-40Hzの傾きは12db/Octですので2次フィルタです。

 ■10)3131A HFのEXT端子
 これは、

 巻き線アッテネータ15・R4の前に固定抵抗R1・R2のL型アッテネータが入ります。更に元のCの2倍の33μFが入っておりCが1個なので1次のHPFとなります。10Hz-20Hzの傾きを.Measコメントで出すと、6.0db/Octです。10KHzでー6.3dbでクロスをー3dbとすると、620Hz(-9.3db)です。■7)のLPFの推定クロスが625Hzですのでほぼ同じです。ここまで下がっていれば使えないことは無いですが抵抗が無駄に入りすぎです。

 Rを並列にしたコイルの中間タップから出たCとRの直列回路を使ってハイ・ブースト回路を組むのは非常にマニアックな方法で3131Aの設計者は遊び心溢れたアイデアマンと思います。またRDA-560を使ってマルチアンプをするのであれば両ユニット直結すべきと実感しました。
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