クリッピング検出器 は、オーディオ・ユニットでクリッピングが発生したときに、それを検出するのに苦労している場合に必要な理想的なツールです。
アンプでは、気づかないうちに多くのクリッピングが発生していることがあるので、クリッピング検出器は非常に重要なものです。これがなければ、クリッピングの問題を早期に発見することはできません。
さらに、クリッピング検出器のデザインはオンラインでたくさん入手できますので、理想的な選択をすることについて混乱してしまうかもしれません。そこで、この記事では、クリッピング検出器についてご紹介します。
この記事では、クリッピング検出器について詳しく説明し、その仕組みと、あなたの回路に簡単に導入する方法について解説します。
それでは、始めましょう。
クリッピングディテクターとは？
クリッピングディテクターは、ミキサーやアンプなど、さまざまなオーディオ機器のクリッピングを検出するためのアクセサリーです。また、オーディオステージの出力波形にクリッピングが発生した際に信号を送るポータブル回路としても機能します。
ミキサー
また、クリッピングとは、出力波形が許容されるピークピーク電圧に近づき、その限界を超えて低下し、オーバーロードすることです。このように、クリッピング検出器を使用することで、オーディオ機器からひどい歪みが発生するのを防ぐことができます。 したがって、クリッピング検出回路は、テストしている信号がクリッピングしたときに表示されます。その結果、アンプに発生する歪みの問題を解決するのに役立ちます。
クリッピング検出器 – クリッピングの原因とは？
クリッピングは波形歪みの一種で、オーディオ・ユニットをオーバードライブさせ、その最大限度を超えて動作させた場合にのみ発生します。このオーバードライブ状態では、オーディオ・ユニットが処理できる範囲をはるかに超える出力電流または電圧を発生します。その結果、クリッピングが発生します。
例えば、ラウドスピーカーをオーバードライブさせた後にクリッピングが起こると、通常、生成される音に歪みや切れ込みが見られます。クリッピングが発生した状態でスピーカーを放置すると、オーバーヒートしてスピーカーが破損する可能性があります。多くのスピーカーには、クリップを防止する回路が搭載されています。
スピーカ
クリッピング検出器の仕組み
クリッピング検出器には2つの方式があります。
第一のクリッピング検出器方式
具体的には、ウィンドウ・コンパレータがクリッピング検出器の動作に大きく関わっています。
ウィンドウ・コンパレータ回路
出典Researchgate
さらに、ウィンドウ・コンパレータは2つのオペアンプで構成され、1つのIC1を構成している。そのため、被測定信号が負または正のピーク値に達したときに、検出器が正確かつ対称的な読み取りを行うことができるのです。
しかし、それだけではありません。
回路内のダイオードはオペアンプの出力を混合する役割も果たし、コンデンサーと抵抗は信号を平滑化する役割を担っています。このように、トランジスタはLEDドライバに正のパルスを与える役割を果たし、もう一つのコンデンサは出力にわずかな遅延を加えることで短いクリッピングを検出することを可能にしているのです。
第2のクリッピング検出器方式
オーディオ機器が出力信号の最大電圧に達すると、検出器が作動する方法です。しかし、これはオーディオ・ユニットの電源電圧に依存します。また、出力される信号が最大値に近づく前に減少した場合、クリッピング検出器は作動しません。しかし、いつでも瞬時にクリッピングを検出することができます。
クリッピング検出器 – クリッピング検出器の動作プロセス
クリッピング検出器は、瞬時の電源電圧値を最終的な基準点として使用します。従って、トランジスタの助けを借りて、電源電圧に対する出力信号を常に測定しています。
クリッピング検出回路はいくつかありますが、そのほとんどは、減衰した出力信号（縮小版）に依存しています。そして、それを互換性のあるコンパレータ回路に供給するコースです。しかし、この原理は一次電圧が一定で完全に安定化された電源でより良く機能します。悲しいことに、どんなオーディオ・ユニットでも、供給電圧は分単位で、さらには時間単位で変化します。
次節では、クリッピング検出器の作り方について説明しますが、これはある一つの要因にのみ依存することになります。
「出力信号が電源電圧にどれだけ近いか」です。
つまり、電源電圧に変化があると、検出器も一緒に変化するのです。また、このような回路では、検出の閾値を飛び越えるような短いクリッピングをこっそり検出することができます。
クリッピングディテクタの作り方
ここでは、上記で説明した簡単な動作方法を用いた、簡単なクリッピング検出器を紹介します。下の回路図の「外部」端子の目的は、同じパルス伸張回路を他のチャンネルでも使えるようにすることです。
このため、1つのクリッピングLEDを使用しながら、複数のクリッピング検出器を構成することが可能です。ただし、各センサは異なるアンプ電源電圧を使用します。
それでは、今回使用する回路図です。
回路図
クリッピング検出器 – 構成部品
R1= 1K
R2= 1K
クリッピング検出器 R3= 100K
R4、R5= 1K
R6、R7= 100K
クリッピング検出器 R8= ドロッパー抵抗
ドロッパー抵抗
出典Pixlr
クリッピング検出器 R9= クリッピング基準抵抗
R10, R11= オペアンプ入力抵抗
R12= 100K
クリッピング検出器-R13= 27K
R14= 100K
R15= 1K
クリッピング検出器-D1, D2, D3, D4= 1N4004
D5, D6=1N4148/1N4148
クリッピング検出器 D7=ZD 12V
D8+= LED
U1A/U1B= LM358
Q1,Q2=PNP/NPN
手順
良質のPCBか標準的な基板に回路を組み立てます。
9V PP3電池で回路に電源を供給します。
最後に、POT R5でコースのキャリブレーションを行います。
設計上の注意点
2つのトランジスタ(Q1とQ2)は、これらの回路を検出します。Q1の動作が正のピークを見るのに対して、Q2の機能は負のピークを認識します。
オーディオユニットがクリッピングのない正常な動作をしているとき、Q1は上がったままです。その設計により、トランジスタは非活性化される。また、抵抗R9を介して1kのエミッタ抵抗に基準電圧（通常3V）を作る。負か正のチャンネルの出力が、電源電圧に達して基準電圧と等しくなるくらいに増加したとします。その場合、Q1を非活性化し、ベース電流を流さずにエミッタの電圧より高いベース電圧になるように強制します。それをオペアンプU1Aが検出することになる。
さて、パルスストレッチ回路は、その素早い反応と電源電圧の変化に対する高い感度により、短時間のクリッピングを検出する。どのようなプログラム素材でも1msで正確に検出することができます。
また、検出器に使用するトランジスタの選定には注意が必要です。トランジスタは電源電圧に適した定格を持つ必要があります。
さらに、高速コンパレータを使用する必要はありません。ですから、一次側で安価なU1があればよいのです。この場合、LM358です。出力信号と入力信号のレールツーレール接続が特徴なので、おすすめです。
さらに、いくつかの抵抗がありますが、その抵抗値を手動で設定する必要があります。
ここでは、ドロッパー抵抗（R8）の定格電力と重量を設定するためのテーブルを紹介します。
クリッピングディテクタの抵抗値を示す表
表1: R8 電源用抵抗の値
また、3Vクリッピングリファレンス抵抗の定格電力と重量を選択するための抵抗値を以下に示します。
表2．R9 3Vクリッピング用抵抗値
そして最後に、R10とR11の値や定格を選択するための表です。
クリッピングの解決策
間違いなく、クリッピングの問題を解決するのは簡単です。まず、クリッピングが起こりそうになると、ディテクターは必ず知らせてくれます。そうすれば、それを回避することができます。しかし、オーディオに正規化を加えることもできます。そうすることで、ピークを発生させることなく、可能な限り音量を上げることができます。
主に、あなたのオーディオソースがピーキングして、クリッピングの災難を引き起こす準備ができていないことを確認することが目的です。また、ソフトウェアのサウンドが100％以下であることを確認してください。したがって、100%より高くするべきではありません。
切り上げ
クリッピングインジケーターは、オーディオ機器にとって重要な役割を果たします。さらに、オーディオユニットがオーバードライブして、オーディオ信号をクリップしているときに警告を発します。
サウンドシステム
クリッピングは、適切に対処しなければ、機器を危険にさらし、修復不可能な損傷を与える可能性があります。ここでは、オーディオ機器を損傷から守るための簡単なクリッピングインジケータ回路の構築方法について説明します。
最後に、ご質問やご提案がありましたら、私たちと連絡を取ってください。
