インピーダンス4Ωは、アンプにどのような影響がありますか。

Question

このスピーカーの仕様を見ていたところ、インピーダンスが4Ωでした。アンプとの相性問題を含めて、アンプに何らかの影響があるのでしょうか。
　また、スピーカーの能率についてですが、仕様では、「感度 (2.83V/1m):87dB」と記載がありました。これは、能率とイコールでしょうか。それとも、スピーカーのインピーダンスが低いと、音が出やすいということを考慮すると、8Ωのスピーカーと比較して、能率は、87デシベルよりも高くなるのでしょうか。なお、インピーダンス8ΩのB&W 705　S3　では、「感度　88dB spl (2.83Vrms, 1m)」とありますので、能率としては、87デシベルであるという理解でよろしいでしょうか。
　KEFがこのように低インピーダンスのものを製品化している理由は何なのでしょうか。参考になることがあれば教えてください。

core star · Accepted Answer

＞ねるとん２さん>インピーダンス4Ωは、アンプにどのような影響がありますか。8オームのスピーカーに比べてアンプの必要な電圧は低くなる代わりにたくさんの電流を流せる必要がある、となりますね。アンプの個別回路の電流負荷が大きくなるということです。あと、アンプに2組のスピーカーを並列接続する場合（出力AとBと2系統ある場合でも中はつながっているので同じです）、4オームのスピーカーを2組繋ぐと合成抵抗が2オームになり、抵抗が低すぎてアンプが対応しきれないという場合もあります。4オームのスピーカーが増えた理由は私は知りません。専門的なことは分かりませんが、能率と感度については私はどっちも一緒じゃんと思ってます。ただし、87dBとかだけ言った場合は単位がないので意味がない数字です。感度 (2.83V/1m):87dBというのは他の人も書かれているように、昔は 8オームのスピーカーで 1Wで鳴らした場合の1mの距離での音量をデシベルで表すことが多かったのですが、最近は4オームのスピーカーとかも増えてきたため、昔の基準と同じ電圧をかけた場合の音量で表すようにしたものです。2.83Vというのは 8オームだと1Wになりますが、4オームだと2Wです。逆に8オームで1Wの時の電流は 0.35アンペアですが、その電流で4オームで鳴らすと1.41Vになり、0.5Wの出力となります。V = IR, P [W] = IV = I x I x R1 [W] = I x I x 8, I = (1/8)^(1/2) = 0.3536 [A]     8オームで1Wで鳴らした時の電流V = IR = 0.3536 x 8 = 2.83 [V] 8オームで1Wで鳴らした時の電圧V = IR = 0.3536 x 4 = 1.41 [V] 4オームで1Wで鳴らした時の電圧P [W] = IV = I x I x R    = 0.3536^2 x 4 = 0.5 [W]    8オーム1Wの時と同じ電流で4オームのスピーカーを鳴らした時の出力ちなみに4オームのスピーカーを1Wで鳴らした場合は 3dB小さい数字になります。感度 (2.83V/1m):87dB （4オーム） は 感度 (1.41V/1m):84dB （4オーム）と同じであり、84dB/W, mと同じ意味です。ワット数で考えるか、電圧で考えるかの違いですね。電圧で考えた方がおそらくアンプのボリューム位置が同じで比較できるから分かりやすいのだと思います。ただし、スピーカーによっては周波数によって抵抗がかなり変わる場合もあるので実際はそう単純でもなかったりします。同じでdB/Wmの 8オームのスピーカーに比べて4オームのスピーカーだとボリューム位置は低くて済みますが（=電圧は低くていい）、その代わりに電流がたくさん必要でむしろアンプには負担が大きいと考えるのが普通だと思います。ポータブル機器などでインピーダンスが低い方が鳴らしやすいと言ったりするのは電池駆動だったりで電圧が上げにくいポータブル機器ではインピーダンスが高いと電圧が足りなくなりがちだからですね。ただしヘッドホンなんかでも高級機の能率低めの低インピーダンスの平面磁界ヘッドホン（13オームとか）はむしろ電流が足りなくなって鳴らしにくいことの方が多いですね。100V駆動の家庭用機器（ブレーカー付近含む）と比べて12V駆動の自動車だとバッテリーにつながっている電源ケーブルが異様に太いのは電圧が低いため電流をたくさん流してワット数を稼いでいるためです。アンプでも同様にスピーカーの抵抗が低いと低い電圧で電流がガンガン流れちゃうのでその電流に耐えられる設計にする必要が出てきます。アンプの場合、8オームでの出力に対して4オームの出力が2倍になっているものはアンプの回路の最大許容電流の制限がかからずに理論値通り2倍になっているので余裕がある設計ということになりますね。Accuphaseの上位機なんかは電源がしっかりしていて2オームまでリニアパワーで倍々になるって売りにもしていますね。比較的鳴らしにくい平面磁界スピーカーのマグネパンなんかは4オームの時に8オームの2倍の最大出力になるアンプを推奨したりしています。

エラーゴン · Accepted Answer

＞ねるとん２さんシンプルに言うとこんな感じですね。4Ωのスピーカーを使用する場合、アンプにいくつかの影響があります。1. 電力供給: 4Ωのスピーカーは電気的に負荷が低いため、アンプはより多くの電力を供給する必要があります。これにより、アンプがより高い電力を消費し、熱を発生させる可能性があります。2. 安定性: 一部のアンプは4Ωの負荷に対して安定性が低い場合があります。特に低品質なアンプでは、4Ωの負荷に対応できないことがあります。これにより、歪みや不安定な動作が引き起こされる可能性があります。3. インピーダンスマッチング: アンプとスピーカーのインピーダンスが一致しない場合、信号伝達の効率が低下し、電力損失が発生する可能性があります。これにより、音質が劣化する場合があります。総じて、4Ωのスピーカーを使用する場合、アンプにはより多くの電力供給が必要であり、安定性やインピーダンスマッチングに注意する必要があります。スピーカーメーカーが4Ωのスピーカーしか提供していない理由はいくつか考えられます。1. 効率と出力: 一部のスピーカーメーカーは、4Ωのスピーカーを提供することで、より効率的な電力の利用や高い出力を実現することを重視している場合があります。これは、4Ωのスピーカーが電気的に負荷が低く、より多くの電力を吸収できるためです。2. マーケティング戦略: スピーカーメーカーは、特定のニッチ市場や需要に焦点を当てている場合があります。そのため、4Ωのスピーカーの提供により、特定の需要に対応することができる可能性があります。3. テクノロジーの選択: メーカーが特定の技術や設計アプローチを採用している場合、それに適合するインピーダンスが4Ωである可能性があります。この場合、メーカーはその技術を最大限に活用するために、4Ωのスピーカーを提供することがあります。総じて、スピーカーメーカーが4Ωのスピーカーしか提供していない理由は、様々な要因によるものですが、効率や出力、マーケティング戦略、テクノロジーの選択などが関与している可能性があります。また、スピーカーメーカーが4Ωと8Ωのスピーカーを提供する理由はいくつかあります。1. 選択肢の提供: 異なるインピーダンスのスピーカーを提供することで、顧客に選択肢を与えます。一部のアンプやシステムは特定のインピーダンスに最適化されているため、顧客が最適なスピーカーを選択できるようになります。2. アンプとのマッチング: 一部のアンプは4Ωの負荷を扱いやすい場合があります。そのため、4Ωのスピーカーを使用することで、アンプとのマッチングを最適化できます。一方、他のアンプは8Ωの負荷により適している場合があります。3. 効率の最適化: 一部のシステムでは、4Ωのスピーカーの方がより効率的に電力を利用できる場合があります。特に、大きな音量や低い周波数での再生を必要とする場合、4Ωのスピーカーが好まれることがあります。総じて、異なるインピーダンスのスピーカーを提供することで、顧客がそのシステムや環境に最適な選択をすることができるようになります。能率はそのまんま87dbでしょう。鳴りやすさでは、イクリプスよりも高いでしょう。まあ、自宅の視聴距離含めて、アコースティックデザインすると良いでしょう。

プローヴァ · Accepted Answer

＞ねるとん２さんgood questionですね。能率の指標は昔はdB/W/mでしたが最近はdB/2.83V/mが使われますね。ざっくりいうとどちらも同じアンプで音を出した時の音の大きさの指標になりますが細かい差はあります。例えば8Ωスピーカーに2.83Vを加えると、P=I・V=V/R・V=V・V/R=2.83x2.83/8=1Wになります。この場合dB/W/mと同じですね。4Ωスピーカーに2.83Vを加えると、P=2.83x2.83/4=2Wになります。つまり、4ΩのスピーカーはｄB/2.83V/m指標だと実際は2W食わした時の音の音の大きさを示すことになるので、dB/W/mではなくdB/2W/m相当になるってことになりますからdB/W/mで表現するより能率数値は高く見えるってことにはなります。でも、実際に同じアンプで駆動したときの音の大きさを正確に示すという点では、インピーダンス影響も加味したdB/2.83V/mの方が聞こえる音の大きさ指標として正確という言い方はできると思いますね。一方で、インピーダンスはアンプの最大出力に影響を与えます。電源部に十分余裕のあるアンプなら8Ωで最大出力100W出るアンプなら4Ωで最大出力200W出ますが、非力なアンプなら4Ωでも150Wしか出ないかも知れません。でもこれはあくまで最大出力の話であって、普通の音量（電源の余裕範囲内）で聞いているなら、スピーカーの能率dB/2.83V/m通りの音の大きさの差が出るということになります。最近dB/2.83V/mの指標が用いられるのは、インピーダンスに関係なく同じアンプでの音の大きさの指標になるからですね。またメーカーや機種によってインピーダンス値が異なるのは完全に設計都合です。インピーダンスの大小で変わってくるのはアンプの最大出力だけであって、実際に聞く音量では音質に影響は与えませんから。昔フォステクスなどは同じユニットでインピーダンス違いのものを何種類かだしていましたが、これは複数ユニットを並列接続や直列接続などする際の自作派の都合に合わせてのラインナップでした。音質はインピーダンスが違っても同じでした。スピーカーのスペックは、技術に明るい人が見れば、スピーカーの成り立ちを想像する手掛かりになる場合はあります。±3dBの周波数範囲の広さは周波数特性のフラットさの指標、最大入力と能率は音の大きさの指標にはなります。でも数値を見たところで実際の音は想像できません。スレ主さんの場合小型フルレンジでの音の小ささが悩みなので能率と最大入力は良くチェックすべきですね。

次世代スーパーハイビジョン · Answer

もう結構ですよ。ひずみ率の話は最初からしていませんから。低インピーダンスは電流を多く流す必要があるんでデバイスを選ぶという事を述べているんで。

cantake · Answer

＞ねるとん２さんこんにちは、詳しくはないので誤っていたら済みませんが、アンプの仕様の一例で最大出力は4Ωで100ｗ、8Ωで50ｗとなっていますので、スピーカーのインピーダンスが低いと多くの電流を流すのでアンプ側は負担がおおきくなるという関係と思います。オームの法則能率が良い（高い）と小出力アンプでも大きな音が出せます。今の能率が低いスピーカーは半導体アンプの進歩に合わせて、スピーカー製作側でも構造や素材も融通が利くようになったと思います。（複数のユニットの場合は能率は計算値らしいです）スピーカーのインピーダンス（抵抗値）は周波数で違いますので、フルレンジスピーカーユニットの特性を見ると感じとれます。この例では最低値が4Ωというでしょう。複数ユニットの場合はネットワークを介して組み合わせています。現在のスピーカーはコンピュータで動的解析されて箱を含めて製作されていますので、購入する人はご予算内で好みの聴感やデザインで選べば良いと思います。音の大きさではアンプも半導体アンプなら問題は無くて、真空管アンプはきつい場合があると思います。

BOWS · Answer

なんか　うまくまとまらないので雑談的に書きます。◎スピーカーのインピーダンスはいいかげん　スピーカーのインピーダンスって周波数によって変動していて　一般的にいちばん低いところを示すんですが、かなりいいかげんです。https://soundfort.hatenablog.com/entry/2021/12/speaker-impedance　本当は、周波数/インピーダンス特性グラフをカタログに載せて開示するべきですが、周波数特性はともかくインピーダンス特性まで開示している例はあんまり見たことがないです。　インピーダンス実測値とスピーカメーカーの仕様値は　メーカーによって違うでしょうけどかなりいいかげんなんで　あまり気にしてもしょうないです。◎４Ωのスピーカーが増えてきたのは、アンプの電源電圧がだんだん下がってきたせいではないかと邪推します。　例えば、カーオーディオの１２Vバッテリーを使う場合、インピーダンスが低いほうが出力が稼げます。　昔は、トランス電源で巻線比変えて電源電圧を作れたのでアンプ回路の電源電圧が５０～８０Vってよくありましたが、ACアダプタ駆動のアンプも増えてきたこと、パワーICを使う場合、上限電圧が３６Vくらいのが多いこと、D級ICはもっと低いのが多かったりします。　アナログアンプだと電源電圧に対して出力電圧が低くなるんで出力下がりますが、D級アンプだと　電源電圧＝出力電圧にできるので低電圧でも出力が稼げるんで電源電圧が下がってきたのでしょう。◎アナログアンプは限界に達しなければOK　アナログ出力のアンプに関しては　出力素子（トランジスタ、FET）で損失する電力の設計上の上限や出力電流の上限があって　それを守れば動作します。　また、電源の設計と出力素子の設計によって来まる出力電流の上限があります。　これは設計上の熱損（A～B級など）、電源電圧、放熱設計、周囲温度等があって個々のアンプによって　どれが先に限界に達するかによって違います。　市販のアンプはやばい状況になると動作する保護回路があるんで　過剰に心配する必要はなくて　保護回路動作しなければOKと思っていてよいです。◎D級アンプは　スピーカーのインピーダンスによって設計が違う　アナログアンプは　極論すれば限界に達しなければどんなインピーダンスのスピーカーに接続しても動作は変わらないんですが、D級アンプは事情が違います。　D級アンプは300KHz以上でスイッチング動作しているので　そのままスピーカーに垂れ流すと　無音でも一発でツィータが焼損するんで　可聴周波数だけ通すローパスフィルタ（ポストフィルター）をアンプICとスピーカーの間に入れます。　このローパスフィルタの定数が、スピーカのインピーダンスによって定数が違います。　添付の図は　YAMAHAのD級アンプIC YDA138のデータシートの抜粋ですが、パワーICの製造メーカーによって明確にスピーカーインピーダンスとフィルターのLとCの値の対応が規定されています。　実際に、フィルターの定数とスピーカーのインピーダンスがミスマッチした時に不具合が起こるか？　音質の低下はあるか？と言うと　よく使う　TDA7498EとYDA138に関しては、はっきりした差がないというのが僕の印象ですが　他のICはいじったことが無いのでわかりません。　余談ですが、D級アンプのポストフィルターに使いL,Cの素子の質は　ものすごく音質に効くキーパーツで　D級アンプ改造する時に真っ先にいじります。　この素子の選定が　スピーカーのインピーダンスによって違うので　設計時に終わってますが、スピーカーのインピーダンスに影響があることになりますかね。

里いも · Answer

＞ねるとん２さんこんにちは、真空管アンプ時代は8-16Ωが一般的でしたが、半導体になってから特にヨーロッパのスピーカーは８Ωが標準になっているように感じます。半導体アンプからすれば４Ωがマッチングしやすく、車のオーデオが4Ωに統一されてることを見ても分かります。スピーカーケーブルが3-5mなど長くなる場合、4Ωは8Ωの倍の電流が流れるので太目のものをおすすめします。87dbは能率と考えていいと思います、それは（４でも8でも）SP端子へ2,83Vを印加し（多分１０００Hz）1m先にマイクを置いた場合87dnの出音がするということです。1dbの違いなどは、測定誤差やマイクの違いもあるので無視できる数値です。

core star · Answer

済みません、誤記があったので訂正と追記です：誤：> V = IR = 0.3536 x 4 = 1.41 [V] 4オームで1Wで鳴らした時の電圧正：> V = IR = 0.3536 x 4 = 1.41 [V] 8オームで1Wで鳴らした時の電流を4オームのスピーカーで流す時の電圧追記：ちなみに 8オームのスピーカーでは2.83Vで1Wですが、4オームのスピーカーでは2.83Vでは2Wで、2.00V で1Wになります。V=IR2 = I x 4I = 2/4 = 0.5 [A]P [W] = IV = I x I x R = 0.5 x 0.5 x 4 = 1.0 [W]同じ1Wの出力でも8オームの0.35A に比べて4オームのスピーカーでは 0.5A とより多くの電流が流れます。8オーム1Wのときと同じ電流だと4オームのスピーカーでは0.5Wにしかなりません。

エラーゴン · Answer

＞ねるとん２さん当方は、プロの開発者じゃないので、ただの素人解説です(笑詳しくは、KEF/プロショップか、オーディオショーなどで、メーカー開発者に聞くと良いでしょう。KEF/素人よりも、詳しく教えてくれると思います。

プローヴァ · Answer

＞次世代スーパーハイビジョンさんダンピングファクターの話はおっしゃる通りですが、歪率の観点からは別の話になるでしょう、とお伝えしたかっただけですが、ダンピングファクターの話しか理解されていないようなので話にならないようです。もう結構ですよ。

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