スピーカーワイヤー

スピーカー ワイヤは、スピーカーとオーディオ アンプ間の電気接続に使用されます。現代のスピーカー ワイヤは、プラスチック( PVC、PE、テフロンなど) またはまれにゴムで個別に絶縁された2 つ以上の導電体で構成されています。2 本のワイヤは電気的に同一ですが、正しいオーディオ信号極性を識別するためのマークが付いています。最も一般的なスピーカー ワイヤは、ジップ コードの形式です。

スピーカー ケーブルが伝送する信号に与える影響は、オーディオ愛好家やハイファイ音楽の世界では、よく議論される話題です。この点に関する多くの広告の主張の正確さは、単純な電気抵抗がスピーカー ケーブルの最も重要な特性である ことを強調する専門のエンジニアによって異論が唱えられています。

初期のスピーカーケーブルは、布テープ、ワックスペーパー、またはゴムで絶縁された撚り銅線が一般的でした。ポータブル用途では、一般的なランプコードが使用され、機械的な理由からペアで撚り合わされていました。ケーブルは、片方の端がはんだ付けされることが多かったです。その他の端子には、圧着接続用のバインディングポスト、端子ストリップ、スペードラグがありました。2導体の1/4インチチップスリーブ電話ジャックは、便利な端子として1920年代から30年代に使用されるようになりました。^[1]

初期のスピーカーケーブルの設計には、スピーカー内の電磁石に電力を供給するために、整流された直流用のもう1組のワイヤが備わっていたものもあった。 ^[2]現在製造されているスピーカーは基本的にすべて永久磁石を使用しており、1940年代と1950年代に電磁石スピーカーに取って代わった方法である。

スピーカー ワイヤは、電気インピーダンスZによって表される受動的な電気部品です。インピーダンスは、その性能を決定する 3 つの特性、つまりインピーダンスの実数部 (抵抗)とインピーダンスの虚数部 (静電容量またはインダクタンス )に分けられます。理想的なスピーカー ワイヤには、抵抗、静電容量、インダクタンスはありません。ワイヤが短く太いほど、抵抗は低くなります。これは、ワイヤの電気抵抗がその長さに比例し、断面積に反比例するためです (超伝導体を除く)。ワイヤの抵抗が性能に最も大きく影響します。^{[3] [4]ワイヤの静電容量とインダクタンスは、スピーカーの静電容量とインダクタンスに比べて重要ではないため、影響は小さくなります。スピーカー ワイヤの抵抗がスピーカーの}インピーダンスの 5 % 未満に抑えられている限り、その導体は家庭での使用に十分です。^[4]

スピーカー ワイヤは、価格、構造の品質、美観、利便性に基づいて選択されます。撚線は単線よりも柔軟性が高く、移動可能な機器に適しています。壁の中や床下、モールディングの後ろ (家庭内など) を通すのではなく露出するワイヤの場合、外観は利点となるかもしれませんが、電気特性とは無関係です。より優れた被覆は、より厚く、より丈夫で、導体との化学反応が少なく、絡まりにくく、他のワイヤの束に通しやすいもの、または家庭用以外の用途向けにいくつかのシールド技術を組み込んだものなどがあります。 ^{[引用が必要]}

スピーカーケーブルの最も重要な仕様は抵抗です。 ^[4]低抵抗のスピーカーケーブルを使用すると、アンプの電力をより多くスピーカーのボイスコイルに供給できます。したがって、スピーカーケーブルなどの導体の性能は、長さを制限し、断面積を最大化することで最適化されます。リスナーの聴力にもよりますが、この抵抗がスピーカーのインピーダンスの 5% を超えると、聴力に影響が出始めます。^[4]

スピーカー ワイヤのインピーダンスは、ワイヤの抵抗、ワイヤの経路、およびローカル絶縁体の誘電特性を考慮に入れます。最後の 2 つの要素は、ワイヤの周波数応答も決定します。スピーカーのインピーダンスが低いほど、スピーカー ワイヤの抵抗の重要性が増します。

大きな建物でスピーカーとアンプを接続するための配線が長い場合は、配線の損失を減らすために 定電圧スピーカー システムを使用することができます。

太いワイヤーは抵抗を減らします。一般的な 8 オームのスピーカーの場合、標準的な家庭用スピーカー接続で 50 フィート (15 メートル) 以下の距離を配線する場合、銅製の 16ゲージ以上のスピーカー接続ケーブルの抵抗は検出可能な影響はありません。 ^[4]アルミニウムまたは銅被覆アルミニウム ワイヤーの場合、抵抗率が高いため、この主張を裏付けるには14ゲージ以上のケーブルが必要です。 ^[4]スピーカーのインピーダンスが低下すると、 アンプのボイス コイルの位置を制御する尺度である ダンピング ファクター の低下を防ぐために、より低いゲージ (より重い) ワイヤーが必要になります。

絶縁体の厚さや種類も、絶縁体が良質で、電線自体と化学反応を起こさない限り、聴覚上の影響はありません (低品質の絶縁体は銅導体の酸化を促進し、時間の経過とともに抵抗が増加することがあります)。^[要出典] 2 オームのスピーカー回路を使用する高出力の車載オーディオ システムでは、4 ～ 8 オームの家庭用オーディオ アプリケーションよりも太い電線が必要です。

ほとんどの消費者向けアプリケーションでは、2 本の導線を使用します。一般的な目安としては、スピーカー ワイヤの抵抗はシステムの定格インピーダンスの 5% を超えないようにする必要があります。次の表は、このガイドラインに基づいた推奨長さを示しています。

^*理論上は太いケーブルの方が長く配線できますが、家庭用オーディオケーブルの推奨長さは50フィート（15メートル）を超えないようにしてください。^[4]

SWG（標準ワイヤゲージ）とAWG（米国ワイヤゲージ）のゲージ番号は、ワイヤが太くなるにつれて小さくなります。平方ミリメートルでのサイズ表記は米国以外では一般的です。サプライヤーやメーカーは、ケーブルをストランド数で指定することがよくあります。ストランド数が189のワイヤの断面積は1.5 mm ^{2で、1 mm 2}あたり126.7本のストランドに相当します。^[5]

スピーカーケーブルでは、銅または銅被覆アルミニウム(CCA)がほぼ普遍的に使用されています。銅は、他のほとんどの適切な素材と比較して抵抗が低いです。CCA は安価で軽量ですが、抵抗がいくらか高くなります (2 AWG 番号上の銅とほぼ同じ)。銅とアルミニウムはどちらも酸化しますが、銅の酸化物は導電性があり、アルミニウムの酸化物は絶縁性があります。また、無酸素銅(OFC) も提供されており、いくつかのグレードで販売されています。さまざまなグレードが導電性と耐久性に優れていると宣伝されていますが、オーディオ用途では大きな利点はありません。^[4]一般に入手可能な C11000 電解タフピッチ (ETP) 銅線は、スピーカーケーブル用途では高価な C10200 無酸素 (OF) 銅線と同じです。はるかに高価な C10100 は、銀の不純物が除去され、酸素が 0.0005 パーセントに削減された高度に精製された銅ですが、導電率の評価は 1 パーセントしか増加せず、オーディオ用途では重要ではありません。^[4]

銀は銅よりもわずかに抵抗率が低いため、より細いワイヤーで同じ抵抗を実現できます。銀は高価なので、同じ抵抗の銅ワイヤーは大幅に安価になります。銀は変色して、硫化銀の薄い表面層を形成します。

金は銅や銀よりも抵抗率が高いですが、純金は酸化しないため、ワイヤ端のメッキに使用できます。

静電容量は、絶縁体によって分離された 2 つの導体間に発生します。オーディオ ケーブルでは、ケーブルの 2 つの導体間に静電容量が発生します。その結果生じる損失は、「誘電損失」または「誘電吸収」と呼ばれます。また、ケーブルの導体と、家の配線や湿った基礎コンクリートなどの近くの導電性物体との間にも静電容量が発生します。これは、「浮遊容量」と呼ばれます。

並列容量は加算されるため、誘電損失と浮遊容量損失の両方が合計されて正味容量になります。

オーディオ信号は交流なので、このような静電容量によって減衰します。減衰は周波数に反比例して発生します。つまり、周波数が高いほど抵抗が少なくなり、特定の静電容量から漏れやすくなります。減衰量は任意の周波数に対して計算できます。その結果は容量性リアクタンスと呼ばれ、オーム単位で測定される有効抵抗です。

${\displaystyle X_{c}={\frac {1}{2\pi fC}}}$

どこ：

• ${\displaystyle f}$ヘルツ単位の周波数であり、
• ${\displaystyle C}$ファラッド単位の静電容量です。

この表は、さまざまな周波数と静電容量における容量性リアクタンスをオーム単位で示しています (値が高いほど損失は低くなります)。強調表示された行は、30 ボルト RMS で 1% を超える損失を表します。

スピーカー ワイヤの電圧はアンプの電力に依存します。1 チャネルあたり 100 ワットのアンプの場合、電圧は約 30 ボルト RMS になります。このような電圧では、容量性リアクタンスが 3,000 オーム以下であれば 1 パーセントの損失が発生します。したがって、可聴 (最大 20,000 Hz) の損失を 1 パーセント未満に抑えるには、ケーブル全体の静電容量を約 2,700 pF 未満に抑える必要があります。

通常のランプ コードの静電容量は 10 ～ 20 pF/ft で、これに数ピコファラッドの浮遊静電容量が加わるため、100 フィート (導体の総長 200 フィート) の配線では、可聴範囲での静電容量損失は 1 パーセント未満になります (100 フィート * 20 pF/ft = 2000 pF、2000 pF < 2700 pF)。一部の高級スピーカー ケーブルでは、インダクタンスを低くするために静電容量が高くなっています。通常は 100 ～ 300 pF ですが、その場合、配線が 10 フィートを超えると静電容量損失が 1 パーセントを超えます (10 フィート * 300 pF/ft = 3000 pF、3000 pF > 2700 pF)。

すべての導体にはインダクタンスがあり、電流の変化に対して固有の抵抗となります。この抵抗は誘導リアクタンスと呼ばれ、オームで測定されます。誘導リアクタンスは電流の変化の速さによって決まります。電流の急速な変化 (つまり高周波) は、ゆっくりとした変化 (低周波) よりも誘導リアクタンスが大きくなります。誘導リアクタンスは次の式で計算されます。

${\displaystyle X_{i}=2\pi fL}$

どこ：

• ${\displaystyle f}$ヘルツ単位の周波数であり、
• ${\displaystyle L}$ヘンリー単位のインダクタンスです。

オーディオ信号は交流であるため、インダクタンスによって減衰します。次の表は、さまざまなオーディオ周波数における一般的なケーブル インダクタンスの誘導リアクタンス (オーム単位) を示しています (低いほど損失が少ないことを意味します)。強調表示された行は、30 ボルト RMS で 1% を超える損失を表します。

スピーカー ワイヤの電圧はアンプの電力に依存します。1 チャネルあたり 100 ワットのアンプの場合、電圧は約 30 ボルト RMS になります。このような電圧では、誘導リアクタンスが 0.3 オーム以上になると 1% の損失が発生します。したがって、可聴 (最大 20,000 Hz) 損失を 1% 未満に抑えるには、ケーブル全体のインダクタンスを約 2 μH 未満に抑える必要があります。

通常のランプコードのインダクタンスは 0.1～0.2 μH/ft で、シールドコードも同様です。^[6]そのため、最長約 10 フィート (導体の総長さ 20 フィート) までの長さでは、可聴範囲での誘導損失は 1% 未満になります (10 フィート * 0.2 μH/ft = 2.0 μH で、これは上記の近似しきい値 2 μH 以下です)。一部の高級スピーカーケーブルは、より高い静電容量と引き換えにインダクタンスが低くなっています。0.02～0.05 μH/ft が一般的で、最悪の場合でも最長約 40 フィートまでの長さで誘導損失が 1% 未満になります (40 フィート * 0.05 μH/ft = 2.0& μH)。

オーディオケーブルの表皮効果とは、高周波信号が導体の中心よりも表面を伝わる傾向のことで、導体が中空の金属パイプであるかのように扱われる。^[3]この傾向は自己誘導によって生じ、高周波でのケーブルの抵抗が大きくなって、高周波を低周波と同じ電力で伝送する能力が低下する。ケーブル導体の直径が大きくなると、全体的な抵抗は小さくなるが、表皮効果は大きくなる。導体に使用する金属の選択も影響を及ぼし、銀は銅よりも表皮効果が大きく、アルミニウムは表皮効果は小さくなる。表皮効果は、無線周波数や、数マイルや数キロメートルに及ぶ高圧送電線などの長距離では重大な問題となるが、フィートやメートル単位の短距離で伝送されるオーディオ周波数では問題とならない。スピーカーケーブルは通常、撚り線導体で作られているが、裸の金属撚り線が互いに接触していても表皮効果は軽減されず、撚り線の束がオーディオ周波数では 1 本の導体として動作する。^[7] リッツ線 （特定のパターンで保持された個別に絶縁された撚線）は、表皮効果を軽減することを目的とした高級スピーカー線の一種です。試みられた別の解決策は、抵抗の少ない銀で銅撚線をメッキすることです。^[8]

マーケティング上の主張にかかわらず、スピーカーやその他のオーディオ信号用の一般的な安価なケーブルでは、表皮効果は聞こえず、したがって無視できる影響しかありません。^[9] 20,000 Hzでの信号に対する抵抗の増加は3%未満で、一般的な家庭用ステレオシステムでは数ミリオームの範囲です。減衰の程度は重要ではなく、聞こえません。^{[7] [10] [11]}

スピーカー ワイヤの終端により、スピーカー ワイヤをアンプとスピーカーの両方に接続できるようになります。終端の例には、はんだ付けまたは圧着されたピンまたはスペード ラグ、バナナ プラグ、2 ピンDIN コネクタなどがあります。Neutrik の市販のスピーカー ワイヤ コネクタ (Speakon) には、簡単に外れないこと、接続または切断時に部分的な接触がないこと (1/4 プラグとソケットは本質的に部分的な接触になります)、およびいくつかのバージョンで複数の回路が提供されるなどの利点があります。実際の電気接触 (つまり終端) のタイプは、ワイヤの両端にある機器のコネクタによって決まります。一部の終端は金メッキされています。

多くのスピーカーや電子機器には、ネジ止めしたり、バネで固定したりできる柔軟な 5 方向バインディング ポストがあり、裸線やはんだ付けされたワイヤとピン、またはバネ付きのバナナ プラグ (ポストの外側にある穴を通して) を受け入れることができます。

オーディオマニアの間では、高級ケーブルがオーディオ システムに与える影響について議論があり、その変化が聞き取れるかどうかが議論の中心となっている。スピーカー ケーブルの販売業者の中には、デザインや珍しい素材で聴感上改善されると主張する者もいるが、懐疑論者は、パワー アンプからスピーカーのバインディング ポストまでの数メートルのスピーカー ケーブルでは、ほとんどのスピーカーに見られる複雑なクロスオーバー回路、特に数メートルの非常に細いワイヤーを持つスピーカー ドライバーのボイス コイルの影響の方が大きいため、それほど大きな影響はあり得ないと主張する。オーディオ品質の向上という主張を正当化するために、高級スピーカー ケーブルの販売業者の多くは、表皮効果、特性インピーダンス、共振などの電気的特性を挙げるが、これらの特性は一般に消費者にはほとんど理解されていない。これらの特性はいずれもオーディオ周波数では測定可能な影響を及ぼさないが、無線周波数ではそれぞれが重要である。^[12]業界の専門家は、サウンド システムの測定とリスナーの二重盲検ABX テストを通じて、高品質という主張を反証している。 ^{[4] [13]}しかし、スピーカー ケーブルの全体的な抵抗は高すぎないようにすべきだという点では意見が一致している。^[4]同様に、スピーカーケーブルの品質に関する問題は、家庭用ステレオに典型的なパッシブクロスオーバーを備えたスピーカーで最も顕著になります。^[14]

一般的に認められているガイドラインは、配線抵抗が回路全体の 5% を超えてはならないというものです。特定の材料の場合、抵抗は長さと厚さ (具体的には長さと断面積の比率) の関数です。このため、低インピーダンスのスピーカーには低抵抗のスピーカー配線が必要です。^[4]ケーブルが長くなると、さらに太くする必要があります。^[15] 5% のガイドラインが満たされると、太い配線でも改善は見られません。^[4]

マッキントッシュ ラボの元エンジニア兼スピーカー デザイナーであるロジャー ラッセルは、オンラインエッセイ「スピーカー ワイヤーの歴史」で 、高価なスピーカー ワイヤーのブランド マーケティングがいかに消費者に誤解を与えているかを詳しく説明しています。彼は、「業界は、ワイヤーの抵抗と音質がもはや問題ではないという段階に達していますが、音質に関する主張は依然としてなされています...これらの製品を販売する戦略は、ユニークで高価なもので他人を感心させたいと思っている人々にアピールすることにあります。」と書いています。^[4]

• 銅導体
• 電気インピーダンス
• スピーカーエンクロージャー
• 心理音響学

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