スピーカーには様々な種類があり、価格も大きく異なります。 スピーカーは構造によって電気式、電磁式、圧電式などに分けられますが、その中でも電気式スピーカーは電気音響特性が良く、構造がしっかりしていて低コストであるため、様々なオーディオ機器に広く使われています。

スピーカーは作品の周波数に合わせて、スピーカーなしの低音、中音とスピーカー、そして同時にトゥイーターに分けられます。

スピーカの構造は以下の通りです。

スピーカーの動作原理は、まず、スピーカーのボイスコイルに交流電流を流し、ボイスコイルが入力電流の作用で交流磁界を発生させ、ボイスコイルを永久磁石の中に入れる。

ボイスリングがペーパーコーンに接続されているので、ボイスリングの動きがペーパーコーンの前後の振動を駆動し、ペーパーコーンの振動が空気の振動を促進し、人間の耳は空気の振動を感じて音を出すことができる。 これはスピーカーを介して動作し、スピーカーに入力された電流を音に変換する。

conference call speaker and microphone

スピーカーへの入力交流電流が大きいと、ボイスコイルに流れる交流電流が大きくなり、磁界が強くなり、スピーカーのペーパーコーンの振動振幅が大きくなり、大きな音に対応し、逆に、スピーカーへの入力交流電流が小さいと、スピーカーの音が小さくなります。

スピーカーの周波数特性

まず、直流電流をスピーカーに入力すると、スピーカーのペーパーコーンにも変位が生じますが、ペーパーコーンは振動せず、このとき空気も振動しないので、スピーカーからは音が出ないことから、スピーカーが直流電流を音に変換できないことがわかります。

入力されたスピーカーのAC動作電流が異なる時間の周波数を通るとき、スピーカーのペーパーコーンの振動周波数が異なるだけでなく、スピーカーのペーパーコーンの振動信号周波数と入力スピーカーのAC動作周波数は同じです。

入力電流の周波数が高いほど、スピーカーからの音の周波数は高くなり、入力電流の周波数が低いほど、スピーカーからの音の周波数は低くなります。

理論的にも現実的にも、同じスピーカーで高音と低音の両方を兼ねることはできないことが証明されているので、ウーファー、トゥイーター、ミッドレンジの3つのスピーカーがあります。

ウーファーのペーパーコーンを大きくし、外周部を柔らかくすることで、ウーファーが低音部のみで機能するようにします。 そして、これらのトゥイーターの働きと同時に、スピーカーの開発特性に合わせて、トゥイーターがその周波数帯のトゥイーターでしか働かないようにトゥイーターを作り、駆動するスピーカーの高音域と低音域の技術的特性のバランスを取ることができました。

複数のスピーカーを使用する場合は、スピーカー端子の極性を区別することが重要です。2つのスピーカーを直列または並列に接続すると、2つのスピーカーコイルに流れる電流は、コイルの頭の部分とボイスコイルの端の部分とで異なる方向に流れるため、1つのスピーカーコイルが逆に振動すると、2つのスピーカーが逆方向に振動することになり、空気の振動のエネルギーの一部が相殺されてしまいます。

したがって、同一機器に複数のスピーカーを使用する場合は、それぞれのスピーカーのペーパーコーンが同じ方向に振動するように、極性を考慮して直列または並列に接続する必要があります。