半導体アンプに高インピーダンス負荷接続。

Question

一般的なトランジスターアンプ等のスピーカー負荷はだいたい4Ω～１６Ωですが、そこに高負荷（例えば２Ω）をつなぐと電流が流れ過ぎて出力段を壊してしまうのはわかるのですが、逆に３２オームあるいは数百オームの負荷を接続して運転した場合アンプにとってなんらかのダメージは生じることがあるのでしょうか、それとも単に出力が低下するだけでしょうか？

ハイパワーアンプに装備してあるスピーカー出力スイッチでメインスピーカーをＯＦＦしている時は単に出力オープン状態なのでしょうか？ヘッドホンジャック付きの高出力アンプを見ていて考えていました。

ハイパワーアンプに装備してあるスピーカー出力スイッチでメインスピーカーをＯＦＦしている時は単に出力オープン状態なのでしょうか？ヘッドホンジャック付きの高出力アンプを見ていて考えていました。

iBook-2001 · Accepted Answer

再び iBook-2001です♪

お礼を書き込んでいただき、ありがとう御座います。

「つまらない心配」ではありませんね。
確かにバイクや自動車のエンジンとは違うので、考え方の基点が違っただけでしょう。

アンプの場合は電圧と電流と言う違った見方がありますね。

エンジンの場合では、馬力とトルクと言う部分もあるように、それぞれ違う側面からの観測と言う事です。

エンジンにも、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ターボエンジンやロータリーエンジン、市販の車には無いのですがジェットエンジン等いろんな物が有るのと同じように、アンプにもいろんな違う物も存在しています。

スピーカー端子を開放（未接続）で電源を入れてはイケナイアンプと言うモノも存在します。
それは、真空管アンプの一部の設計製品だったりします。（そう言うアンプは、出荷時にスピーアー端子間をショートさせる電線を取り付けていたりします。）

エンジンリミッッターが無いバイクや車では、空吹かしで想定以上の回転数と成ってしまい、エンジン本体も排気系も高熱で損傷してしまう可能性が出てくるからと思います。
私の購入からハタチに成った自動車では、スピード以外にもエンジン回転のリミッターが有るので、空吹かしでも、実際の走行でも、きっちりとタコメーターの赤色直前で燃料カットされますよ。
（スピードリミッターが効いた時は、数秒の燃料カットでしばし減速ですが、回転数の場合は短時間で繰り返され、バホバホバホと音も動作も恥ずかしぃ～苦笑）

通常の半導体アンプでは、電圧増幅を基準として、負荷に対して電流を与える設計ですので、負荷（低い抵抗）が無ければ、単に電圧発生させていると言う状況。電流が流れなければ、電圧と電流の積算である電力は無いので、（それでもヘッドホンとか負帰還などの一部電流による部分は存在しますが）能力以上の飽和電圧範囲までの動作をさせなければ、基本的に問題は無いのですね。
（有る意味では、エンジン掛けていない状態での、右ハンドルアクセル全開みたいなもの。もしくは停車中に右レバーを握ってブレーキを掛けているような感じでしょう。全く影響は無いか？と言えばほんの少しは有るけど、実用上からは全く問題ないと考える部分でしょう。）

私の場合、２輪免許は無いので、原付の経験だけ。　でも４ストのギアも経験が有りますよ。
若い頃には１国の両側に風よけが有る場所でCB400に付いて行こうとしてタコもスピードも両メーターを表示上では振り切り走行、、、リミッターの無い古い原付だったので、エンジンブローまでは行きませんでしたがカムシャフトが熱で変形してその後は、、残念

オーディオ用アンプを壊した事もあるのですが、それはスピーカーが過大入力で焼損と同時に一瞬のショートでアンプのパワー段も焼けちゃいました。アンプ側の保護回路が一瞬遅かったようです。

半導体アンプでは一瞬でも出力が大きい場面でショートとか、低インピーダンスでの過負荷は避けるようにした方が良いでしょう。　
ぎゃくに、無音時にスピーカーケーブルをショートさせ、保護回路がきちんと動作するかくらいは試しても良いと思います（最近のデジタルアンプの場合は、試さないでください。保護回路以前に壊れるケースの方がおおいみたいです。）

iBook-2001 · Answer

はじめまして♪

小学生の頃は田舎なので粗大ゴミの日と言うのが有って、その後一週間くらいは収集場所に置かれたまま、そういう時にテレビやラジオ等からパーツを取って来た経験があります。
（同級生の男子等はほとんどがスピーカーについている磁石（当時は四角い枠の中の円柱、アルニコ）を取って遊んでいました。私は音が出るスピーカー自体に興味が有ったので、配達用の軽トラックの工具箱からプライヤーを持ち出してスピーカーユニットを壊さないように取り出したものです。

数十年経過しましたが、家具調の超古い大型テレビから取り出したユニットでVC：４００Ωと言うモノをまだ保有しています。取り出した当時はスピーカーいじりと言っても、単にラジオのイヤホン端子から単純なモノラルミニプラグの接続ケーブルに、ブラウン管の後ろに付いていたコイル、エナメル線で繋いだだけですが、ラジオのボリュームを上げてもスピーカーに耳をくっつけると鳴っていると言う程度の音量でした。

同じ様なもので、多数のスピーカーを集めて、全部直列にして（おそらく、８Ω、４Ω、１６Ωなどが混在、さらにコンデンサー付のツーターもそのまま接続かと思います）みたら、４００Ωの大きいスピーカーよりは大きい音が出たけど、低音感は無くてカンカンした音だったと思います（おそらく、カンカンした感じと言う事から、ツイーターのコンデンサーも入っていたと、今では考えますよ。）

あの頃のラジオ、たしかICが入ったと言うちょっと高級機らしいのですが、はたして何Wだったかなぁ？
おそらく、単２乾電池４本なので、せいぜい１～３Wくらいでしょうかねぇ。

インピーダンスが高く成れば、その駆動にはそれなりに高い電圧で駆動し、電流を少なくしてトータルワット数を考えますね。
８Ωで１Wなら、８０Ωで0.1W、４００Ωなら0.02Wが限界だったんでしょう。
乾電池４本、６Vのラジオじゃ音が聞こえないくらいに小さい音だったと考えます。

今考えれば、トランスレスでVCが４００Ωって、OPT省略した真空管テレビのコストダウン仕様なんでしょうかね。（笑）

一応、アンプのスピーカー端子開放で、実質的に問題が出る様なオーディオ用アンプは現在存在しないと考えて良い物です。しかし数倍ならまだしも、百倍とかの高いインピーダンスの受動素子のスピーカーを接続した場合は純抵抗とは違って周波数に依るインピーダンス値が大きく変化するために、場合に依ってはアンプの動作が不安定に成りかねません。（音の領域以外、直流に近い低周波部分や、電波に近い高周波部分でトラブル発生すれば聴いていても違和感無く、アンプが燃えるなんて事もあり得そうです。）

一般的な低インピーダンス仕様のオーディオアンプでしたら８Ωの１６倍、１２８Ωまでしか接続しない方が無難だと思います。（ここはいろんな意見が有るでしょう、４倍の３２Ωまでと言う考え方も有ると思います。）

ヘッドホン回路は、高いインピーダンスの純抵抗でレベルダンしていたり、製品に依っては最終出力段の前から分岐させたバッファーからの接続など、機器によりさまざま。
BTL仕様のデジタルアンプの場合は、左右のマイナス側を共通化出来ないので、大抵は初段からの分岐でOPアンプ回路で設置していたりしますね。

純抵抗とスピーカーという周波数に依ってインピーダンスが大きく変化する物と、ヘッドホン端子はそれぞれ状況を詳しく考えてみないと機器の設計等でトラブルに陥る可能性もありますので、単純な考え方はしない方が良いと思いますよ。

yosifuji20 · Answer

＞３２オームあるいは数百オームの負荷を接続して運転した場合アンプにとってなんらかのダメージは生じることがあるのでしょうか、それとも単に出力が低下するだけでしょうか？

普通のアンプのヘッドフォン端子は、ヘッドフォンに数百オームの抵抗を直列に入れただけです。
それで最大音量にしても耳は障害が出るかもしれませんがヘッドフォンやアンプが壊れることはないですね。
これがその答えです。
出力はインピーダンスに反比例で減少するが、アンプの電源電圧で一定以上の電流は流せないのでそれ以上はひずみが増えるだけということでそれ以上の問題はありません。
メーカー製のアンプは負荷がオープンでも不具合が出ない程度の回路の工夫はあります。実用品としてそうでなければ使えないですよね。

＞ハイパワーアンプに装備してあるスピーカー出力スイッチでメインスピーカーをＯＦＦしている時は単に出力オープン状態なのでしょうか？

他のお答えにあるように高周波的には無負荷ということはありません。半導体アンプはメガHzまで再生能力があるので、その対策をしないと発振が生じます。このために負荷オープンでも問題ないようにダミーの負荷を入れています。従って単に出力オープン状態ということでもありません。
更に何かの問題で大電流が流れる場合は保護回路で負荷を切るようになっていますから 、どちらにしてもまず安全です。

denwaha4126 · Answer

当たり前の事ですが、アンプは電源電圧（トランス2次側の電圧）より大きい電圧を出力できません。つまり、電源電圧で最大出力電圧が決ります。（要するに有限という事）
電力は、P＝E×E÷R　で計算できるので、最大出力電力は負荷インピーダンスに反比例して小さくなります。
電流も小さくなるので、アンプのダメージは有りません。

ただし、極端に大きな負荷インピーダンスだと、最大出力電圧でも小さい音しか出ません。
さらにボリュームを上げても、それ以上の電圧は出ないので、電圧の尖頭値がクリップして音が歪みます。
つまり、極端に高い負荷インピーダンスだと、小出力電力でも音が歪みます。
スピーカーにとっては良いことではないですね。

>メインスピーカーをＯＦＦしている時は単に出力オープン状態なのでしょうか？

通常、ゾーベルネットワークという、コンデンサと抵抗を直列にした負荷が常時接続された状態にあるので、高周波（RF）的には低インピーダンス状態になっていています。
だから出力スイッチでスピーカーをOFFにしても問題ありません。

qann · Answer

単純に考えてみましょうか。
今8Ω負荷で1Wの出力が出ていたとします。負荷に流れる
電流値はP＝Iの二乗×RからI＝√(P/R)となり約0.35Aです。
ではここで同じボリュームの位置で負荷を80Ωに変えたと
します。そうすると電流値は1/10になりますので、
P＝0.035Aの二乗×80で0.1Wとなります。

これでは音が小さいや、ということでどんどんボリュームを
あげていけばやがて負荷に0.35A流れるようになって元と
同じ音量になりますが、増幅素子としては「えっそんな過大
入力想定外だよ!」ということになって音が歪み始めることが
考えられます。つまりリニアリティから外れたところで
動作することになってしまいます。なので出力に極端に高い
インピーダンスの負荷をつなぐことは好ましくはありません。

ただいきなり壊れるということはありません。それに
高いインピーダンスの負荷をつなぐということは、そんなに
大きなレベルを要求されない場合が一般的です。ヘッドホンは
スピーカーよりインピーダンスが高い物がありますが、
小さいレベルで聴くのが普通ですよね。このような場合は
なんら問題はありません。

acha51 · Answer

<< 数百オームの負荷を接続して運転した場合アンプにとってなんらかのダメージは生じることがあるのでしょうか

普通は出力が下がるだけで弊害はありません。

例外として設計がまずいとか部品不良で発振状態になった場合は、最悪故障となります。
発振状態は可聴範囲外の場合もありますのでオシロスコープなどで確認します。
また温度も関係しますので低温から高温まで確認が必要です。

そういう意味からいうと出力オープン状態も長時間しないほうが良いでしょう。

半導体アンプに高インピーダンス負荷接続。

再び iBook-2001です♪

はじめまして♪

＞３２オームあるいは数百オームの負荷を接続して運転した場合アンプにとってなんらかのダメージは生じることがあるのでしょうか、それとも単に出力が低下するだけでしょうか？

当たり前の事ですが、アンプは電源電圧（トランス2次側の電圧）より大きい電圧を出力できません。

単純に考えてみましょうか。

<< 数百オームの負荷を接続して運転した場合アンプにとってなんらかのダメージは生じることがあるのでしょうか

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