クロスオーバー計算機
スピーカーのクロスオーバー周波数に合わせ、一次パッシブ高域・低域フィルターの部品値を求めます。
スピーカークロスオーバー部品計算
クロスオーバー周波数と公称インピーダンスを入力し、容量とインダクタンスを推定します。
パッシブ型スピーカークロスオーバーについて
クロスオーバーは音声信号を分割し、各スピーカーユニットに適した周波数帯域を送ります。簡単なツーウェイのパッシブ回路では、直列コンデンサーがツイーター用の一次ハイパス経路を、直列コイルがウーファー用の一次ローパス経路を作ります。選んだクロスオーバー周波数では、各理想分岐のリアクタンスの大きさが公称インピーダンスと等しくなり、一般的な一オクターブ当たり六デシベルの電気的傾斜が得られます。
容量は、一を二、円周率、周波数、インピーダンスの積で割って求め、ファラドからマイクロファラドへ換算します。インダクタンスは、インピーダンスを二、円周率、周波数の積で割り、ヘンリーからミリヘンリーへ換算します。周波数はヘルツ、インピーダンスはオームで入力します。周波数を上げると必要な両方の部品値が小さくなります。インピーダンスを上げると容量は小さく、インダクタンスは大きくなります。
この計算は抵抗性負荷を持つ理想的な一次フィルターを表します。実際のスピーカーのインピーダンスは周波数によらず一定ではありません。ボイスコイルのインダクタンス、エンクロージャーの負荷、共振、ユニットの機械的・電気的挙動により、インピーダンスと音響出力が変わります。ユニット固有の応答、物理的位置のずれ、極性、聴取軸上の位相も合成応答に影響します。そのため、数学的に正しい部品の組み合わせでも、測定と調整なしで平坦な音響クロスオーバーになるとは限りません。
計算値に近い標準部品を選び、電圧、電流、抵抗、電力の定格が適切か確認してください。信号経路にはフィルムコンデンサーがよく使われ、コイルの直列抵抗は設計に対して十分低くする必要があります。ユニットの安全な動作帯域外にクロスオーバーを設定しないでください。特にツイーターは振幅と発熱を抑えるため、より急峻なフィルターや高い周波数が必要な場合があります。結果は予備設計に使い、インピーダンスデータ、周波数応答測定、シミュレーション、試聴で回路を確認してください。二次、三次、四次の設計には追加部品と異なる係数が必要なので、この一次計算機から直接値を推定することはできません。
クロスオーバーの計算例
入手可能な部品値に丸める前の、理想的な一次フィルターの計算値です。
| 入力 | 部品値 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 2,000 Hz、8 Ω | C = 9.9472 µF; L = 0.6366 mH | 八オームのツーウェイスピーカーでよく使う出発点。 |
| 3,000 Hz、4 Ω | C = 13.2629 µF; L = 0.2122 mH | 低インピーダンスのシステムでは大きな容量が必要です。 |
| 500 Hz、8 Ω | C = 39.7887 µF; L = 2.5465 mH | クロスオーバー周波数が低いほど大きな部品値が必要です。 |
一次クロスオーバーの部品値の求め方
- 両ユニットの安全な動作帯域が重なる範囲で周波数を選びます。
- スピーカーの公称インピーダンスをオームで入力します。
- 「部品値を計算」を選び、理想的な容量とインダクタンスを求めます。
- 実用的な部品値に丸め、測定で音響応答を確認します。
よくある質問
ツイーターにはどの部品を接続しますか?
計算したコンデンサーをツイーターと直列に接続して一次ハイパス分岐を作ります。周波数が低いほどインピーダンスが増し、低域エネルギーを抑えます。
ウーファーにはどの部品を接続しますか?
計算したコイルをウーファーと直列に接続して一次ローパス分岐を作ります。周波数が高いほどリアクタンスが増し、高域の電流を減らします。
測定したクロスオーバーが異なるのはなぜですか?
スピーカーのインピーダンスと音響応答は理想抵抗と異なり、周波数で変化します。ユニットの位相、レベル、箱、配置も音響クロスオーバーに影響します。
この値を二次クロスオーバーに使えますか?
いいえ。高次設計は係数が異なり、各分岐に複数のリアクタンス部品を使います。選択した Butterworth、Linkwitz-Riley などの特性に対応する式やソフトを使ってください。
公称値と測定値のどちらを使うべきですか?
公称インピーダンスは初期見積もりに便利です。実設計では、予定するクロスオーバー周波数付近の測定インピーダンスがより有用な出発点になります。