出力インピーダンス測定法 　　平成１７年　５月１６日 　　　
  1. はじめに

    　メインアンプの出力インピーダンス（以下Ｚｏ）はスピーカーの制動に大きな影響を及ぼす重要なファクターである。 したがって、自作アンプのＺｏ、あるいはダンピングファクター（以下ＤＦ）を知っておくことは大切と思い、その測定法について比較実験を行った。
    　一般に、メインアンプのＺｏ測定には「ＯＮ−ＯＦＦ法」が使用されているが、この測定法は真空管アンプのように負荷抵抗値が変わると利得が変化する場合には、Ｚｏ測定値にある程度の誤差を生じる。 正確な値を求る方法として「電流注入法」があるが、ここでは「ＯＮ−ＯＦＦ法」と「電流注入法」による測定を行い、双方の比較を試みる。

  2. ＯＮ−ＯＦＦ法３例

    　第１−１図〜第１−３図は「ＯＮ−ＯＦＦ法」の例である。 第１−１図の方法では２個直列の８Ω抵抗のうち上段側を少し小さい値に変更すれば誤差は少なくなるが、あまり小さいとＥ1とＥ2の差が少なくなり、電圧の測定精度が悪いと誤差となって現れる。 また、第１−２図の方法では８Ω並列に接続する抵抗値を大きくした場合、第１−１図の場合と同じ現象が起きる。 第１−３図は負荷開放と規定負荷を接続した状態のアンプ出力端子電圧を測定する方法であるが、最も簡単である。



  3. 試験用アンプによる電流注入法

    　正確を期するためには「電流注入法」によらなければならないが、特に低出力インピーダンスの試験用アンプが必要となる。 第２−１図、第２−２図は電流注入による出力インピーダンス測定法である。第２−１図の方法では試験用アンプの負荷抵抗となる　ｒ　は可能な限り小さい値（０.４Ω以下）が要求される。 試験用アンプが真空管式の場合は出力管のプレート損失が非常に大きくなるので注意が必要である。 　ｒ　を大きくすればその点は解決出来るが、　ｒ　は被測定アンプの負荷抵抗に直列であるから、負荷が基準抵抗値から外れて誤差を生じる。 これでは何のための電流注入法か判らない。 また、第２−２図のように　ｒ　を省略した場合、試験用アンプの内部抵抗が負荷に加算される。 以上の２通りの方法はメインアンプが２台あれば、お互いを試験用アンプとして測定が可能である。



  4. スライダックを使用した電流注入法

    　低出力インピーダンスアンプの代わりにＡＣ１００Ｖ電源が利用できないかと考え、実験を行った。 測定周波数は６０ＨＺしか使えないが、概ね３０ＨＺから１０ＫＨＺの範囲では出力インピーダンスがほぼ一定であることに着目すれば、６０ＨＺのみの測定で十分と思われる。 第３−１図、第３−２図はそれぞれ第２−１図、第２−２図の低周波発振器と試験アンプをＡＣ１００Ｖと５００ＶＡスライダックに置き換えたものである。 スライダックの低圧域（1.５Ｖ以内）のインピーダンスを測定したところ０.３Ω程度の値を得た。 （ＯＮ−ＯＦＦ法にて測定）　なお、０.３３Ωの抵抗を取り付けた状態でその両端電圧が１.６５Ｖ以上になると電流値がスライダック定格の５Ａを超えるので注意が必要である。 また、０.３３Ω抵抗は２０Ｗ以上の容量を使用しなければ、測定中にかなり熱くなる。 なお、この実験では、０.３３Ω１０Ｗ型を４本直並列にし、０.３３Ω４０Ｗにて使用した。
    　 　この方式も上の場合と同じく０.３３Ωの抵抗を取り付けた場合と省略した場合の２通りについて測定を実施した。



  5. 測定結果及びまとめ

    　下表は、１７ＫＶ６Ａ×６ＳＥＰＰＯＴＬアンプとＥＬ−３４ＵＬＰＰアンプについて上記各方法により測定した Ｚｏ、及び ＤＦである。 なお、ＥＬ−３４ＵＬＰＰアンプは試験用アンプによる電流注入法は実施していない。 また、試験用アンプによる電流注入法の測定には７０ＨＺのサイン波を使用した。 スライダック電流注入法と比較するためには６０ＨＺを使用すべきであるが、残念ながら発振器の６０ＨＺ出力が少し不安定であったので、７０ＨＺに変更したが、その影響はほとんど無いと思われる。
    　ＥＬ−３４ＵＬＰＰアンプの場合は、いずれの方法もほぼ同じ結果となった。 １７ＫＶ６Ａ×６ＳＥＰＰＯＴＬアンプの場合、測定法により少しばらつきがあるが、電圧の測定誤差の影響ではなく、ほかに原因があると思われる。 ＳＥＰＰＯＴＬアンプとＯＰＴ付きＰＰアンプの違い、及び、２台のアンプにＮＦＢ量の差があることが影響していると考えられる。 第１−３図の方法が一番誤差が大きいと予想していたが、意外と正確な（電流注入法との比較）測定結果が得られた。
    　「ＯＮ−ＯＦＦ法」でも実用上十分な精度で測定可能と思われる。 しかし、被測定アンプの種別、動作状態等が異なれば、上記３通りのＯＮ−ＯＦＦ法では誤差が少し大きくなる場合がある。 やはり、正確なＺｏ測定は、低出力インピーダンスの試験用アンプを使用した「電流注入法」によらねばならないが、今回テストしたＡＣ１００Ｖとスライダックを使用した「簡便電流注入法」も十分使用可能である。

    　ＯＮ/ＯＦＦ法による出力インピーダンス計算Ｅｘｃｅｌシート に測定したＥ１、Ｅ２を必要なセルに入力すれば出力インピーダンスとＤＦ値を求めることができるので活用して頂きたい。


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