アンプ (音響機器)

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音響機器におけるアンプ音声増幅する役割をもつ機器である。英語名amplifier(アンプリファイア)の略称から慣例的にこのように呼ばれることが多い。用途、出力の大きさ、付加機能によりいくつかの種類がある。

SOUND WARRIOR SW-10 真空管アンプ

概要[編集]

1920年代真空管アンプ

初期の音響機器はアンプを持たず、微小な電気信号であっても反応性のよいスピーカーを内蔵する事で対応した。真空管が発明されると、電気信号の増幅、ひいては音声増幅が可能となり、通信機ラジオ、電気蓄音機などの音響機器に組み込まれた。これがアンプの発祥である。後に音響機器の種類が増えると、それぞれの音響機器にアンプを内蔵するのでなく、アンプ(とスピーカー)を筐体として独立させ、それに複数の音響機器を接続するようになった。

1950年代以降、真空管に代わってトランジスタが使われるようになり、さらに60年代以降にはIC等が使われるようになった。多くの電気機器では、内部回路はほとんどがトランジスタ、さらにはICへと移行が進んだ。しかし音響機器におけるアンプにおいては、その趣味性から例外が多い。詳細は後述参照。

種類[編集]

レコードプレーヤーCDプレーヤーチューナーカセットプレーヤーなどの音響機器からのライン出力を受け、またセレクタやトーンコントロールなどを内蔵し、主として電圧を増幅し、次のパワーアンプを駆動する増幅器をコントロールアンプあるいは次のメインアンプと対置してプリアンプと呼ぶ。コントロールアンプからの出力を受け、主として電流(ないし電力)を増幅し、スピーカーなどを駆動する増幅器をパワーアンプあるいはプリアンプと対置してメインアンプと呼ぶ。これらを別々のコンポーネントにすることが広く行われたのでそれぞれを「プリアンプ」「メインアンプ」と区別するようになり、更にはそれらを一体化したものとしてプリメインアンプインテグレーテッドアンプ(総合アンプ)という呼称も生まれた。プリメインアンプの中には、プリ部とメイン部を切り離して使えるものもあった。

コントロールアンプ(プリアンプ)[編集]

コントロールアンプ(プリアンプ)は小さな(主としてラインレベルの)入力信号を増幅するだけでなく、音を細かく調整したり、入力を切り替えたりする機能を備えており、そのために高音域、中音域、低音域の音量を個別に調整する「トーン・コントロールつまみ」や、ステレオの左右の音量を調整する「バランス調整つまみ」、入力を選択する「入力切替スイッチ」(入力セレクタ・スイッチ)などを備えている。

レコードが主力の媒体だった時代には、レコード盤の表面の溝のわずかな動きを拾って電気信号に変えるピックアップ・カートリッジの微小な出力を増幅する専用のアンプがプリアンプに備わっていることが一般的であった。特に、単純な増幅だけではなく、MCカートリッジの非常に微小な出力を増幅したり、レコードに記録された信号の「RIAA特性」と呼ばれる周波数特性を、逆特性のフィルターを通して戻すイコライザアンプが必要であった。プリアンプ内蔵ではなく独立させた「フォノアンプ」もあった。1980年代ごろからは主なメディアがCDに移行したため、フォノイコライザを持たない機種が多くなっており、近年はこれらはレコードプレーヤーの側が備えるようになっている。

一般の音響機器のライン出力の出力レベルは2Vrms程度あるので、500mW程度で駆動するのであれば、プリアンプの必要性は無い。

パワーアンプ(メインアンプ)[編集]

パワーアンプ(メインアンプ)はプリアンプからの出力を受けて電力増幅を行い、スピーカーなどを駆動する。

電力を増幅するだけであるため、入力制限用または出力調整用の「ボリュームつまみ」が付いているだけ、というものが一般的であり、プリアンプ側にメインボリュームがあることを前提として[1]ボリュームが無いものも少なくない。大出力のものは発熱も大きいので放熱に注意しなければならない。

プリメインアンプ[編集]

コントロールアンプ(プリアンプ)とパワーアンプ(メインアンプ)を同一筐体で一体化したものを、プリメインアンプと言う。近年は「インテグレーテッドアンプ」とも呼ばれる。PAなど業務用機器や一部高級機を除けば、ほとんどがプリメインアンプである。コントロールアンプとしての機能のためのボタン/つまみ類と入力端子類を備え、パワーアンプであるのでスピーカ端子がある。複数系統のスピーカを切り替えられるようになっているものもある。

なお、同一筐体でありながら、内部でコントロールアンプとパワーアンプを分ける構成をしたものがあり、セパレートなどと呼ぶ。そうした構成のプリメインアンプの場合は、他のパワーアンプと接続してコントロールアンプのみの機能として用いる、あるいは他のコントロールアンプと接続してパワーアンプのみの機能として用いる事が可能である。

2010年頃からはUSBDACを搭載した製品や、アンプ同士の連動機能によってチャンネル数を拡張できる機種が開発され、デスクトップPCオーディオやAVアンプとの垣根がなくなりつつある。他の音響機器の機能も内蔵することがあり、例えばチューナーを内蔵したものはレシーバーと呼ばれる(企業やブランドによっては「チューナーアンプ」とも呼ぶ)。

デジタルアンプ[編集]

級別としてD級とされることもある。

デジタルアンプとはPWMPDMを電力増幅に利用するアンプである。アナログ入力の(すなわちアナログ段を持つ)製品もあるが、デジタル入力から出力スイッチング素子までアナログ回路を経由しない「フルデジタル」などと呼ばれている製品もある[2](ただし出力スイッチング素子以降にアナログ回路であるローパスフィルタが必ず存在するため、厳密には「フルデジタル」なアンプなど存在しない)。デジタルアンプでは入力音声信号により変調されたパルス波デューティー比または頻度を制御するため、最終出力段のトランジスタはONかOFFかの単純なスイッチング動作となり、アナログアンプに比べ電力効率が飛躍的に高いことが最大の特長である。基本的な原理は、電圧可変スイッチング電源の出力電圧を入力(音声)信号に応じて変化させることと等価である。

市販のオーディオアンプでは、1977年に発売されたソニーのTA-N88が非常に初期のものである[3]。これは、自励発振型のPWM変調回路により入力信号からアナログ的にPWM波を生成するものであるため、これを世界初のデジタルアンプとするかについては意見が分かれるものの、今日のデジタルアンプの原型となるアンプである。

また、デジタルアンプはその電力効率の高さからミニコンポカーオーディオ携帯音楽プレーヤーなどのアンプ、また多チャンネルを扱うAVアンプ(後述)用としてよく用いられるほか、従来のアナログアンプにない特長を活かしたハイエンド機のアンプとして販売されているものもある。 中でも、1999年8月にシャープが発売したΔΣ1bitデジタルアンプ SM-SX100は有名であり、これは同社が高級オーディオアンプ(標準価格100万円)として十数年ぶりに発売したものである。なお、デジタルアンプ技術としては、ソニーS-MasterS-Master PROオンキヨーのVL Digital、ビクターのDEUSなど、オーディオ機器メーカー各社により独自に開発が進められている。

かつてCDが登場した頃にデジタルアンプと呼ばれた製品は、DAコンバータを内蔵しデジタル入力を持つアンプの事でこれとは異なる。またAVアンプについても「デジタルアンプ」と呼ばれるものが多いが、本節で述べたデジタルアンプとの差異詳細は後述する。

AVアンプ[編集]

オーディオビジュアルアンプ。AVセンターとも呼ぶ。ホームシアター用のアンプである。AM/FMチューナーが搭載されているものはAVレシーバーと呼ぶ場合がある。

機能
映像信号の入出力端子を備え、AVセレクターとしての機能を持つ事は、AVアンプを名乗るには必須の機能であり、特徴である。初期のAVアンプの多くは、オーディオ用アンプにAVセレクター機能を付加しただけのものであった。2004年頃からHDMI入出力を備えたAVアンプが登場。またHDMIの映像信号を中継するだけでなくアナログ映像入力をデジタル化ないしアップコンバートして出力できる製品も存在する。
一方でインテグレーテッドアンプにある、レコード再生のためのフォノイコライザーは、初期のAVアンプには装備されていたが、現在では装備していないものが多い。
2010年頃からは、DLNAAirPlayによるネットワークオーディオ機能を持つ製品が登場している。
音声信号
2chステレオ音声のみに対応したものはAV アンプが登場した初期の製品のみであり、殆どの製品はサラウンド音声信号を扱う。2chのステレオ信号を加工して4chとした仮想サラウンド機能から、1980年代半ばからドルビーサラウンド対応へと発展した。1980年代末期にセンター信号と方向強調回路を付加し5chとしたドルビープロロジックが登場する。
1990年代後半以降、ドルビーデジタル方式が主にDVD-Videoソフトの普及によって浸透する事となる。一般的にフロント左右、サラウンド左右、センター、ウーハーの5.1ch分(ウーハーは再生する音声信号が低音成分のみの狭い音域のために、0.1chと表現されている)を扱う。DVD-Video・デジタル放送の普及に伴いDTSAACにも対応した製品が増えた。最近[いつ?]では2chや2.1chで仮想サラウンド再生が可能な製品が多く、ドルビープロロジックⅡ、ドルビープロロジックⅡx、DTS-ESなどが搭載された製品が登場してからは、サラウンドバックなどを加えた6.1ch、7.1ch、9.1ch音声を出力する製品も存在するようになった。
BDソフトの登場に伴って、2007年頃から従来のS/PDIF端子では扱えないドルビーTrueHDDTS-HDマスターオーディオなどのハイレゾ音源に対応(低価格機種はTrueHD・DTS-HD等のデコーダを省略し、再生機側でデコードした非圧縮音声の再生のみ対応する場合がある)するようになった。
デジタルアンプ
AVアンプで「デジタルアンプ」を称する製品にはおおむね2系統あり、1980年代に見られたものは、DSP(デジタルシグナルプロセッサないしデジタル信号処理)による処理をおこなっていること、ないしDACを内蔵しデジタル入力を備えていることを以ってデジタルと称していた。一方21世紀に入って以降のものは、パワーアンプが前節で説明したような構成になっているデジタルアンプである。

ヘッドホンアンプ[編集]

ヘッドホン専用のアンプ。ヘッドホン端子の無い製品に接続する目的や、より高音質でヘッドホンリスニングする為に使用される。スピーカー駆動に用いるプリメインアンプ等にもヘッドホン端子が存在するが、これらはスピーカー用の大きな出力をヘッドホン用に減衰させるために抵抗を直列に挿入しており音質低下の原因になるとされる。ヘッドホン専用に小さな出力で構成されたヘッドホンアンプにはこの抵抗を用いる必要がない。即ちアンプがヘッドホンを直接駆動する点がヘッドホンアンプの最大の特徴[要出典]である。

複数台のヘッドホンの同時使用が可能な製品も存在し、録音スタジオ向けには複数のミュージシャンがヘッドフォンで同時にモニターする用途に使われる。異なる音源を個々のミュージシャンが好みのバランスでモニターするために、簡単なミキサーを内蔵したものもある。音楽CDを販売する店頭では、新譜の試聴にヘッドホンを用意していることがあり、1台のCDプレーヤーから複数の試聴者へ音楽再生する用途に使われる。

増幅素子と回路[編集]

先に述べた通り、多くの電化製品、電気製品においては、電気信号の増幅素子・回路としては、技術的にそれが可能であるなら、真空管から、トランジスタ、ICへと移行していった。しかしながら音響機器としてのアンプにおいては、音を聴く者の好みという観点から、例外が多い。

例えば真空管を用いたアンプの音を好むオーディオマニアは多く、現在に至るまで製造・販売が続いている。また真空管アンプは回路構成が単純である事から、オーディオマニアが自作を行う例も多い。日本、アメリカ、西欧において、真空管の多くが製造終了となったため、ロシアや東欧、中国で引き続き生産されていた真空管が用いられる例が多かった。しかし近年はそれら諸国でも真空管の製造が終了する場合が多く、選択肢が限られている。そのため、あえてオーディオマニア向けのニーズに対応して、米国ウエスタンエレクトリック社では真空管の再生産を始めた。

また、集積していない回路(抵抗器、コンデンサー、トランジスター、ダイオードなど単機能の電子部品の組み合わせ)で行うディスクリートアンプ(discrete:別々の)にも、根強い人気がある。ディスクリートの利点には、安いトランジスタでも一般に普及品ICより雑音特性が良いこと(普及品ICアンプでは最低音量状態でそれとわかる雑音が乗ることが多い)、部品を選定すればより良い回路を組めることなどがある。音質的な嗜好から、電界効果トランジスタを選択する例も多い。

もちろん、一般の電気機器同様に、ICを利用するアンプもある。ICを用いる利点には、部品点数を減らして製造価格を下げられること、小型化できること、素子の特性が高度に揃っているためその必要がある回路に有利なことなどがある。特にAVアンプの場合は、多機能・多チャンネルに対応する回路を筐体内に収める必要性から、IC化は必須の選択である。

また1980年代中頃まではアナログ回路が主流であるが、1980年代以降からスイッチング電源に似た原理で出力段の大電力信号を生成するデジタルアンプも実用化されている。信号処理の特性上、雑音特性にも優れる事から、デジタルアンプはICを用いる例が多い。

[編集]

アンプの動作に関する級について述べる。アンプに使われる個々の素子の動作については増幅回路#級を参照のこと。ここではアンプ装置全体としての級、特にオーディオ用のそれについて述べる。

増幅回路の動作にはA級・B級・C級とあり、D級その他は増幅回路の動作というより増幅の方式の名前である。オーディオ用アンプはアンプ装置全体で低歪みの動作をさせるために、シングルの構成(構成については増幅回路#代表的な構成方式を参照)では必ずA級動作をさせ、逆にB級動作をさせる場合は必ずプッシュプルの構成としている。

古典的なDEPPでもコンプリメンタリ素子を利用したSEPPでも、B級動作では小出力時の歪みが多くなるため、より歪みを少なくするためにバイアス電流量を多めにしたAB級、または十分に多くして両方の素子がA級動作するようにしたA級(純A級)が使われる。

真空管アンプでは、グリッド電圧が正領域まで利用する場合には級に数字の2を添える(A2級・AB2級など)。通常の使用方法である負領域のみ利用の場合は、無印か数字の1を添える(A級・AB1級など)。

擬似A級[編集]

全ての素子がA級で動作するいわゆる「純A級」は、歪を極力抑えたものといえるが、消費電力が大きく発熱が問題となり大出力を得ることは難しい。純A級レベルの性能かつ発熱問題を克服したとアピールした製品が1970年代末頃から1980年代にかけ流行した。

信号波形に応じて出力段のバイアス量を変化させるなどして、純A級より少ないアイドリング電流でもプッシュプルの両素子がカットオフしない(つまりB級動作領域に移行しない)ように回路が工夫が施された製品であり、総称して(「擬似『純A級』」といったような意味で)「擬似A級」などと呼ばれる。

擬似A級の各社の呼称例

  • 「A+級(Class A+)」、「Class AA」、「MOS Class AA」、「New Class A」(テクニクスパナソニック
  • 「ピュアA級」、「ノンスイッチングA級」、「New Super Optical Class A」(デンオン→現:デノン
  • 「HCA回路」、「Dual Amp Class A」(ヤマハ
  • 「スーパーA」、「アドバンストスーパーA」、「デジタルピュアA」(日本ビクター
  • 「クォーターA」(マランツ
  • 「ノンスイッチング・サーキット」(パイオニア

他、多数。

Lo-Dでは、信号の大きさによって電源電圧の高低を切り替え、アンプの効率を高める方法が「E級」と呼称したが、動作原理はマランツなどで使用された古典的な擬似A級と同じものである。

D級その他[編集]

デジタルアンプをD級ともいう。効率の良さが利点であるがSACDDSDを直接再生するなどをはじめハイファイオーディオにも広まっている。E級(前述のLo-Dとは無関係)・F級もデジタルベースの技術だが高周波応用が主でオーディオとは今のところ関係ない。G級・H級は技術的には前述の擬似A級と類似した省電力化方式で、もっぱらポータブルオーディオなどにおいてD級の次のトピックとなっている。

著名なブランド[編集]

参考文献・出典・脚注[編集]

  1. ^ 機器の出力レベルとインピーダンスがラインにほぼ統一された現在、プリアンプによる音質の劣化を嫌い、CDプレーヤー等を直接メインアンプに接続する場合もある。ただしボリュームが無いメインアンプではこういう使い方はできない。
  2. ^ たとえばTAS5709
  3. ^ トランジスタ技術, 2008年3月号, CQ出版社.