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Pure Digital Audio

デジタルオーディオ、ホーンスピーカー、真空管アンプによるピュアオーディオシステム

ヘッドホンを鳴らすには、1000Wのアンプが必要だ

我が家では1000W級の大パワーアンプでヘッドホンを鳴らして楽しんでいる。そんなもの必要ないという人に考えてみていただきたい。ヘッドホンはスピーカーに較べて遮音性も良く、小さな音から大きな音まで大変リニアに再生してくれる。大きな音量を出す必要は無いが、ダイナミックレンジという観点ではスピーカーよりはるかにリニアに音を再生してくれる。それは皆さん同意いただけると思う。

さて、そのダイナミックレンジの大きな再生装置であるヘッドホンをうまく鳴らすのにどういったアンプが必要なのかを良く考えてみたい。

1000Wというと巨大に感じるが出力電圧で考えると高々90Vである。(負荷8オームで考えて)

一方、CDのダイナミックレンジは16ビットだから64000倍。つまり最低の音を1mVで表現したとすると、最大の音は64Vになる。これはほぼ1000W級アンプの出力電圧に近い。

アンプなど電子回路設計の立場で考えると1mVなんてノイズに埋もれてしまってアンプで再生できるようなレベルではない。(音が鳴ったときにはグランドレベルの変動だけでも10mVくらいのノイズは当たり前)
 
パワーアンプのS/N比はおよそ100dB これは信号とノイズの比が10万倍である事を示す。
これはCDのダイナミックレンジ(64000倍)に近い値。つまりCDの音をきちんと再生するには、パワーアンプ並みのS/N比が必要である。

では、出力が1Vしか出せないアンプが有ったとして100dBのS/N比を確保するにはノイズはどれくらいでなければならないか? 1mVの1/100である。これが単なるシャーと言うノイズのレベルなら実現可能かもしれないが、信号が流れているときのグランドレベルの振れと考えると、回路設計をした事のある方ならこんなの到底無理である事は自明だろう。

私は無音時のノイズレベルと音が出ているときの信号レベルを比較したS/N比の話をしているのではない。実際に音が出ているときにグランドレベルの変動などを含めて、信号レベルとノイズレベルの比率が100dB確保できるかどうかの話をしている

出力10Wのアンプは出力電圧は9V。これだと100dBのS/N比を確保するにはノイズレベルは1mVの1/10である必要がある。さてこれが本当に確保できているのだろうか?

大いに怪しい。では、アンプで100dBのダイナミックレンジを確保するにはどうしたらよいか? 最大出力値を上げるしかない。つまり100Vに近い大きな出力電圧を出せるアンプでないと、CDのダイナミックレンジは再生できない事になると思う。

そう考えると、CDを聞くためにヘッドホンを十分に鳴らすには、1000W級のアンプが必要という結論になりはしないだろうか? これはひとつの極端な計算例だが、いずれにせよ、小出力電圧のアンプではうまくヘッドホンは鳴らないというのは事実のように思う。

これは私の経験:”ヘッドホンを鳴らすにも大きなパワーのアンプの方が音がのびのび鳴っているように感じる” また ”A級アンプは音はきれいだけれど詰まった感じがする” に一致している。

  1. 2010/04/06(火) 13:50:06|
  2. アンプ
  3. | トラックバック:0
  4. | コメント:2
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コメント

こんにちは。
コメントありがとうございます。

私は電力や音圧(音の大きさ)のことを話題にしているのではなく、ノイズレベルとの差を考えるとCD音源のダイナミックレンジをきっちり再生する事を考えるとそれぐらいの出力電圧レベルが必要になっちゃうよと申し上げたかったのです。(そのことをどう考えるべきなのか問いかけたかったのです)

ヘッドホンで大きな音を出すのにそんなパワー(電力)が必要なはずはないですよね。

LM3886のアンプでも±25Vくらいの電源を使っているので、結構電圧的には駆動力高いです。

±15VのOPアンプでヘッドホンを駆動して良い音を聞いたことがありません。それは単に電圧駆動しか出来ないOPアンプだから音が悪いのか、電源電圧が低いからなのかわかりませんが。。。(多分両方でしょう)

我が家のヘッドホンは、DENONのAH-D2000なので、25Ωですね。
私はアンプの出力に6オームと2オームの抵抗を直列にしてかまし1/4に分圧し、そこにヘッドホンを繋いでいます。普通のアンプでヘッドホンを聞くにはこれが一番音が良いようです。

ダイナミックレンジの広いヘッドホンアンプを設計するには二つ方法が在ると思います。
一つは、普通のアンプの出力可能電圧を上げて出力を抵抗で分圧してノイズレベルを下げる。
もう一つは、出力可能電圧は上げずにノイズレベルを下げたローノイズアンプを設計する。

どっちが良いかですね。私には後者は出来ないので、前者で考えています。

おそらくエルサウンドさんのヘッドホンアンプはゲインを落としてローノイズアンプにしてあるのではないかなと想像します。(聞いたことはありませんが良さそうに感じます)


  1. 2011/09/10(土) 14:47:39 |
  2. URL |
  3. cocoパパ #-
  4. [ 編集 ]

電圧V×電流A=出力W。そしてインピーダンスΩ。最後に能率dB/1Wat10mm

ヘッドフォンもスピーカーの一種ですが、お使いになっているヘッドフォンのインピーダンスは何Ωですか?32Ωくらいかな?

また、そのHPの能率は、1W入力したときに10cm離れている所では何dBの音圧を得られるのでしょうか?
ちなみに一般的なCDプレーヤーの最大出力電圧は2Vくらいです。
  1. 2011/09/10(土) 12:46:14 |
  2. URL |
  3. てっちゃん458 #nL6A2.tM
  4. [ 編集 ]

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cocoパパ

Author:cocoパパ
 30年前の本当に楽しかったオーディオを取り戻しませんか?自分でいろいろなことをやってみて、どんどん良い音を探していた楽しいオーディオを。最近は色々な技術がメーカーのノウハウになってしまって、ちっともオーディオがたのしくありません。自分で作り上げられる楽しいオーディオを取り戻しましょう。


また、
オーディオは総合技術・芸術だと思っています。スピーカー、アンプ、音源(PCやD/Aコンバータ)、電源、部屋、音楽など全てがうまく整って初めて良い音で鳴るようになります。一朝一夕に実現出来ることではありません。


つまりオーディオほどハードルの高い趣味は無いと思います。車と違い、いくらお金を出しても買ったとたんに良い音がでることはまずありません。いかに使いこなすかは買った人ががんばるしかありません。そんな事に役に立つノウハウを書いていけたらと思っています。
  
ここでは、私が知ったいろいろなノウハウを公開したいと思っています。

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