ラウドスピーカーにクラス AB アンプを選択する理由

クラス AB が解決するアンプ設計の中核問題

すべてのアンプ設計者は、同じ根本的なトレードオフに直面しています。低歪みを実現するには、オーディオ波形全体にわたってトランジスタが線形動作領域に留まる必要がありますが、トランジスタを継続的にアクティブに保つと、大量の電力が熱として浪費されます。 3 つの主要なトポロジはそれぞれ、そのトレードオフに関して異なる立場をとります。

クラス A は、両方の出力トランジスタを常に導通状態に保つことで歪みの問題を完全に解決しますが、多大な効率の犠牲を伴います。オーディオ信号がない場合でも、クラス A アンプは電源から全電流を引き出し、そのすべてを熱として放散します。効率がそれを超えることはほとんどありません 25～35% 、という意味です 100WクラスAアンプ が必要になる場合があります 300～400Wの電源 ラジエーターと同じサイズのヒートシンクを必要とするのに十分な廃熱を生成します。

クラス B は、各トランジスタを波形の半分 (正の半分を一方のデバイスに、負の半分をもう一方のデバイスに) だけオンにすることで効率の問題を解決しようとします。効率が向上 60～70% しかし、一方のデバイスがゼロクロス点でもう一方のデバイスにハンドオフする瞬間、短い不連続性、つまりクロスオーバー歪みが発生します。これは聞こえるため、総信号エネルギーの測定可能な割合を占める中程度のリスニングレベルでの音楽再生では特に不快です。

クラス AB は両方を解決します。小さい順バイアス電流により、両方のトランジスタがクロスオーバー領域全体でかろうじて導通状態に保たれるため、ハンドオフはスムーズかつ連続的になります。測定出力および可聴出力からクロスオーバー歪みがなくなり、効率が最高レベルまで回復します。 50～75%の範囲 通常の音楽プログラムレベルでは、よく設計されたクラス AB 回路の典型です。

歪み性能: クラスABがオーディオマニアグレードの明瞭さを達成する理由

ラウドスピーカーアンプにとって最も重要なオーディオ性能指標は、全高調波歪みプラスノイズ (THD N)、つまり目的の出力信号に対する歪みとノイズ成分の比率です。あ AB級スピーカーアンプ 適切に設計されたバイアス回路とグローバルな負帰還により、通常、THD N の数値を達成します。 0.002%～0.1% 定格電力範囲全体にわたって。

これを知覚的な文脈で言い換えると、音響心理学の研究では、音楽プログラム素材の可聴高調波歪みの閾値を約 0.3～1% 管理された条件下で訓練されたリスナー向け。 0.01% 以下では、AB 級アンプによってもたらされる歪みは単に聞こえないだけでなく、少なくとも埋もれます。 30dB以下 現実的な人間検出しきい値。これは、スピーカー自体、室内音響、録音チェーンのすべてが、アンプよりも聞こえるカラーレーションを引き起こすことを意味します。

上のグラフでは視覚化のために相対スケールを使用していることに注意してください。クラス AB とクラス A の THD N 数値は両方とも人間の可聴範囲をはるかに下回っています。実際的な意味は、次のいずれかを選択することです。 0.005% および 0.05% THD N スピーカーの再生には可聴的な影響はありません。意味のある比較は、特定の条件下で可聴閾値を下回るアンプトポロジと、可聴閾値に近づくか超えるアンプトポロジとの間の比較です。

クラス AB 設計における効率と熱管理

の効率 AB級スピーカーアンプ は固定された数値ではなく、最大定格に対する出力電力レベルによって変化し、この変動は熱設計と運用コストに実際的な影響を及ぼします。

実際の音楽プログラム素材での効率曲線

最大定格電力での連続正弦波テスト信号の下で、クラス AB アンプは約 100% の効率を達成します。 60～70% 。一般的な音楽番組素材では、波高率が 10 ～ 20 dB であり、供給される平均電力は 10 ～ 100× 低い ピークよりも、アンプはその定格出力の一部でほとんどの時間を費やします。これらの低い出力レベルでは、総電流引き込みに占めるバイアス電流の割合が大きくなり、平均効率がわずかに低下して約 50～60% 音楽再生中。これは、出力レベルに関係なく、クラス A の固定全電力消費よりも大幅に優れています。

ヒートシンク設計の結果

実際の例: 専門家 AB級スピーカーアンプ 配達する 500W（4Ω） ほぼ消散する 熱として200～300W 完全な連続出力の場合 - 熱抵抗が約 100 のヒートシンクが必要 0.15～0.25℃/W 周囲温度 25°C でジャンクション温度を安全限度内に維持します。同じ 500W を供給する同等のクラス A 設計では、電力が消費されます。 熱として1,000～1,500W 4 ～ 6 倍大きいヒートシンクまたは強制空冷が必要となるため、ラックマウントまたはコンパクトな設置形式では実用的ではありません。

長期にわたる運用コスト

商業環境に設置されたサウンドシステムの場合 - 稼働中 1日あたり8～16時間 — クラス A に対するクラス AB の効率上の利点は、直接電力コストの節約につながります。サウンドシステム 10チャンネルの500W増幅 クラス A で動作すると、約 15～20kW 継続的に;クラス AB の同じシステムは約 6～8kW 一般的な音楽プログラムの負荷の下では、およそ 1 分の節約になります 年間9,000～12,000kWh 1日12時間営業体制です。

実際のスピーカー用途におけるクラス AB とクラス D の比較

クラス D は過去 10 年間で大幅な進歩を遂げ、現在では特定の用途においてクラス AB の真の代替品となっています。各トポロジがどこで優れているか、そして他のトポロジがどこで利点を持っているかを正確に理解することで、十分な情報に基づいたアンプの選択が可能になります。

クラス AB が最大の価値をもたらす現実のアプリケーション

クラス AB 増幅の実質的な優位性は、可能な限り低い重量やバッテリ駆動動作ではなく、オーディオの忠実度、信頼性、長期的な価値が主な選択基準となるアプリケーション カテゴリで最も明らかです。

スタジオモニターアクティブアンプ

アクティブ スタジオ モニター (録音された音楽が世界中のリスナーにどのように聞こえるかを決定するミキシングとマスタリングの決定に使用されるリファレンス ツール) では、アンプのカラーレーションを可能な限り低くする必要があります。あ AB級スピーカーアンプ アクティブなモニターでは、寄与度は以下になります 0.02%THD 信号チェーン全体にわたって、モニターが独自の歪みシグネチャーで問題を隠すのではなく、録音を忠実に明らかにすることを保証します。また、クラス AB の一貫した減衰率により、タイトで制御された低音再生が実現され、ミックス エンジニアが正確な低周波数の決定を行うことができます。

ライブコンサートやイベントの音響増強

プロのツアーアンプラックは、大規模な会場の音響強化に必要な出力を兼ね備えているため、数十年にわたってクラスABテクノロジーに基づいて構築されてきました。 チャンネルあたり 2,000W ～ 5,000W — 熱シャットダウンやコンポーネントの故障なしに、数時間のパフォーマンスを通じて持続的な高電力レベルで動作する信頼性を備えています。このトポロジのよく理解されている障害モードと簡単な保守性は、複数の同時ショーで機器を管理するツアー制作会社からも高く評価されています。

常設会場に設置されたAV

礼拝堂、講堂、会議施設、放送スタジオは、アンプが確実に動作することが期待される設備の代表です。 10年から20年 最小限のメンテナンス介入で済みます。 AB 級アンプはこの要件を一貫して満たしています。トポロジにより出力デバイスにスイッチング ストレスが発生せず、AB 級バイアス回路の長期ドリフトは十分に理解されており、日常のサービス中に簡単に修正でき、修理部品は最初の設置日から長期間にわたって入手可能です。クラス AB の設置の重量は恒久的なラック設置では問題になりませんが、音質と信頼性の利点は十分に発揮されます。

プレミアムコンシューマーオーディオ

消費者向けオーディオ市場の高級品、つまり高性能 2 チャンネル システムやホーム シアター システム用の統合アンプやパワー アンプでは、聴衆が他のすべての考慮事項よりも音質を優先するため、クラス AB が依然として主要なトポロジーです。アンプに数千ドルの費用がかかり、その何倍もの費用がかかるスピーカーを駆動するシステムの場合、クラス D の効率の利点は意味のある購入基準ではありません。適切に実装されたクラス AB デザインの透明性と音楽的な魅力がそれです。

適切なクラス AB アンプの選択: 評価すべき主な仕様

利用可能なものから選択する AB級スピーカーアンプs 対象となるアプリケーションの要件に照らして、いくつかの特定の技術パラメータを評価する必要があります。一般的な電力定格だけでは意味のある比較には不十分です。

電力定格を評価するときは、常に同じ条件下で測定した仕様を比較してください。つまり、両方のチャンネルを同時に駆動して（ステレオユニットの場合）、指定された負荷インピーダンスに定格THDでの連続（RMS）電力を入力します。一部のメーカーは、連続定格よりも大幅に高いピークまたは音楽電力定格を公表していますが、これらは他のメーカーの連続定格値と比較できません。

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