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電流でスピーカーを駆動して音楽を聴いてみる実験
2011/1/23
2013/11/12
世の中のスピーカーは
世の中の殆ど全てのスピーカーはダイナミック型と呼ばれる方式で、永久磁石の磁極間に挿入されたボイスコイルを動かし、その動きをボイスコイルと直結された振動板（コーン紙）に伝えることにより音を発生させています。つまり駆動原理は所謂フレミング左手の法則つまりローレンツ力であって、駆動力はボイスコイルに流れる電流に比例するわけです。本質的には電圧ではなく電流がスピーカーを駆動しているということです。
世の中のオーディオアンプは
また世の中の殆ど全てのオーディオアンプは、音楽信号を電圧として出力し、音楽信号に比例した電圧をスピーカーに印加しています。そして、その印加電圧をスピーカーのインピーダンスで除算した電流が、その瞬時にスピーカーに流れ、上記のように、その電流によって生じるローレンツ力により振動板（コーン紙）を振動させ、音を出している訳けです。
ということは電流出力アンプが理想的？
スピーカーのインピーダンスが常に一定なら、電圧ドライブでも電流ドライブでも結果は同じなんですが。ところが、スピーカーのインピーダンスは全然一定ではなく周波数その他によって大きく変わります。電圧駆動方式では流れる電流はスピーカーのインピーダンスの影響を受けますが、電流駆動方式ではインピーダンスの影響を全く受けず真にボイスコイル駆動力をダイレクトに操作することになるので、正に理想的駆動方法とも言えそうなんですが・・
追記・電流出力アンプ（電圧−電流変換回路）の基礎はこちらです
ABCDEFG・電子回路メモ書き・電流出力アンプ（電圧−電流変換回路）の基礎考察
そこで
そこで今回、普段聴くことが無い、完全に音楽信号に基づく（比例した）電流をスピーカーに流して音楽を視聴してみました。言い方を変えると、電圧電流変換回路を用いてスピーカーを駆動したということです。
こんな感じです。
ソースはiPodを用いました。曲は大好き宇多田ピカちゃんです。
実験回路図（追加）
OPアンプはアナデバのAD823ANでバッファアンプ（パワーアンプ部）は2SB1335A/2SD1855A
によるダイアモンド回路を用いました。
試聴結果
一言で言うと、ポンポンカンカンとした締りの乏しい音です。通常の電圧駆動に比べると耳障りな感じです。まあ、やっぱり、電圧駆動用に音作りされたスピーカーを全く異なる電流駆動したのですから仕方ないのかも知れませんが、その最大の原因は電流駆動方式（電流出力アンプ）ではスピーカーを制動することが出来ないからだと考えています。スピーカーはアクチェーター（駆動機）であると同時にジェネレーター（発電機）でもあり、ボイスコイルが動くと自動的に発電します（ファラデーの電磁誘導の法則）。その発電を回生しないとコイルの動きにブレーキが掛からず不必要な残振動を伴うのです。
また電圧出力アンプ（定電圧出力型増幅器）は出力インピーダンスが極めて小さく（原理的には0Ω）て回生ブレーキを掛けるのに都合がよいですが、電流出力アンプ（定電流出力型増幅器）は出力インピーダンスが極めて大きく（原理的には∞Ω）で回生ブレーキを掛けることができないのです。
補足
ついでに言うと電流出力アンプは実用するには技術的に工夫しなければならない案件が色々ありそうです。最も分り易い例では、出力にスピーカーを繋がない状態では、出力電圧は無限大に発散（実際は電源電圧限界で飽和）してしまうことになりますし、またアンプの出力インピーダンスが非常に高いため、高い周波数領域ではコイルのインピーダンスが高くなり、よってトータルとしての系のインピーダンスも高くなってしまい不安定要因（ノイズの影響や異常発振など）となるなど課題が色々あります。しかしながら、やはり、ある意味、理想的駆動方式でもあるので、スピーカーユニットと合わせたシステムとして新たにコンセプト設計から考え直せば非常に面白いようにも思います。
初投稿：2011/1/23
追記：2013/11/12
