ハイインピーダンスについて

質問

ハイインピーダンスの意味を調べる為にいろいろなサイトを
見ていたのですが、下記の文章でわからない箇所があったので
どなたかわかりやすく説明していただけると助かります。

「一般的なスピーカは、4Ω、8Ωなど抵抗値の低いものが使用されています。このようなスピーカをアンプから離れた場所で使用した場合、配線の抵抗によって音が小さくなってしまいます。ハイインピーダンススピーカを使用しますと、配線の抵抗の影響を受けにくいため、配線が長距離になる場合に適しています。ただし、ハイインピーダンススピーカを使用する場合、対応しているアンプが必要になります。」

この中の「ハイインピーダンススピーカを使用しますと、配線の抵抗の影響を受けにくいため」この部分がわかりません。
ハインピーダンススピーカーに対応したアンプの出力が高い
から。なのかな・・・と思っていますが実際はどうなのでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.2

dummyplug · ベストアンサー

オームの法則くらいはご存じだとして解説します。

（以下、数値は計算しやすいように適当な数にしていますので実際の回路とは違います。）
例えば、アンプの出力が4Vだとします。4Ωのスピーカを繋ぐと4÷4=1Aの電流が流れます。スピーカには4Vで1Aですから4×1=4Wの出力を得られます。
次に、アンプからスピーカに至る配線がちょっと長くなったとします。それでその配線の抵抗が4Ωあったとします。アンプの出力は4Vですが、つながっているのは4Ωのスピーカと4Ωの配線が直列になっているので合わせて8Ω。流れる電流は4÷8で0.5Aと半減。スピーカの両端の電圧は0.5A×4Ωで2Vとこれまた半減。出力は0.5A×2Vで1Wと先ほどの1/4になっています。

ここで同じ配線でハイインピーダンスのスピーカ、64Ωのものを用意したとします。アンプの出力はこのスピーカで4W出力が得られるように16Vです。
まず直結したケースで4W出力であることを確認しましょう。アンプからは16V。スピーカが64Ωなので16÷64で0.25Aの電流。電力は0.25A×16Vで4Wです。
それでは出力に4Ωの長い配線を繋いでみます。64Ωのスピーカと4Ωの配線が直列で合わせて68Ω。電流は16V÷68Ωで約0.235Aです。スピーカ両端の電圧は0.235A×64Ωで15V。電力は15V×0.235Aですから3.54Wくらいです。
元が4Wですから一割減くらいでしょうか。4Ωスピーカの場合は1/4（75%減）でしたから雲泥の差ですね。

実際に計算してみるとこんな感じですが、ざっくり言うと「スピーカのインピーダンスに対する配線のインピーダンスの比率が小さくなるので影響を受けにくくなる」ということです。「対応しているアンプが必要となります」というのはいろいろな意味がありますが、上の例のように出力電圧を高くしないと同じパワーを出せないというのもその一つです。

本当はもうちょっと深い話もありますけれど、とりあえず質問に書かれていたくらいの意味はこんな感じです。

お礼

実際に数値を入れた計算式を書いていただき、ものすごく
よくわかりました。いままでいろいろ質問してきましたが
ここまでわかりやすく回答していただけたのは初めてです。
大変感謝しています。ありがとうございました。

回答No.3

007goo

もう少し具体的に・・・
学校などの構内放送機材はハイインピーダンスで構成されています。
理由は、
1.配線効率やメンテナンスの関係でスピーカーを多数並列に配線する必要がある。=インピーダンスが低いとロスが増える。
2.総配線距離が長くなる。=インピーダンスが低いとロスが増える。
3.スピーカーの数が回路で一定にすることが難しい==インピーダンスが低いと回路のバランスを取るのが難しくなる。
といった理由からです。
アンプ側は大体1KΩ位、スピーカーはMAX10KΩ1W位のものが多いようです。
（実際は8Ω位のスピーカーと、インピーダンス変換用のトランスを組み合わせてある場合が多いようですが）
1回路に何個も並列に配線すると、当然インピーダンスは落ちますので、抵抗を並列に繋ぐのと同じ原理です。8Ωあたりで構成すると、遠くへ行くほど音が小さくなったり、アンプの終段に負荷がかかりすぎ、焼いてしまったりとろくなことがありません。
それと、いくら銅でできていても、配線距離が何100mにもなれば、路線抵抗も高くなり、抵抗を入れたと同じになりますので、同様に遠くへ行くほど、ロスが増えます。
そんな理由で、構内放送機材はハイインピーダンスで構成されています。

お礼

具体的なハイインピーダンスのスピーカシステムの利用方法を
教えていただき大変勉強になりました。ありがとうございます。

回答No.1

gonbee774

配線の抵抗を考えたとき、アンプの出力は配線の抵抗とスピーカーで分圧されてしまいます。

配線の抵抗がR、スピーカーのインピーダンスがRspであれば、実際にスピーカーに加えられる（有効な）電圧は、アンプの出力電圧の

　Rsp/(R+Rsp)

倍となり、Rspが大きいほど有利（Rの影響を受けない）になりますね。