【Z・特別講義17】
[ ＯＰ－ＡＭＰと、Audio専用ＡＭＰの性能差について解説 ]
第１7回 寄稿
13回の寄稿からエネルギーの供給と言う視点から解説を試みておりましたが、やっと給電分野
の解説に目途が立ちましたので、先回の続きで今回から信号増幅回路の含蓄を述べてみたいと
思います。 スイッチング電源がAudio用分野でも使われる時代となりましたが、爺は含蓄を
解説する程ノウハウが溜まっておらず、省略させて頂きました。
猫も杓子も増幅と言えば、OP-AMPを使った半導体ＩＣが一般化され、現代は増幅器をディスク
リートで設計する事は、殆ど無くなりました。
小信号回路から中電力を扱うアナログ回路へと、エネルギー別に解説する事が本来の姿でありま
すが、寄稿ではアナログ増幅器の持つ基本に特化した形で解説をしようと考えます。
何故なら・・増幅器の大半がＩＣ化されてしまい、信号増幅の基礎的な技術が失われる時代と
なりました。 従いましてデジタル化すればアナログより性能が上回る・・云々と平然と語る
輩が結構多いのです。 再度申しますが・・アナログ的要素で決まる性能限界がデジタル化の
限界である！ この事をまず冒頭に申し上げます。
それでは、アナログ信号処理限界は現在の姿から、より改善されないか？・・と言う疑問が湧き
ます。 爺の個人的な見解は、まだまだアナログレベルで改善の余地は大いにある！と感じます。
しかし、経済性が先に立つ事と市場ニーズが無い事が、進歩にブレーキをかけている様に思いま
す。 基本的には改善へのアプローチは、増幅素子の改善が必要不可欠です。
市場ニーズの高まりが無く、この分野へは背中を押すベクトルが働かないのが現実です。
（鶏と卵の関係かもしれませんが・・）
さような訳で、爺の解説は物理性能の限界は一体何で決まるか？の視点から解説を試みる事に
します。 今回はその前に、手順としてOP-AMPとディスクリート式Audio－AMPは一体何が
違うのか？を、まず明らかにする事から説き起こしたいと考えます。
今回もAudioを趣味として来られた方のご意見を、一部抜粋してご紹介致します。
（ご投稿ありがとうございます。尚勝手に転載させて頂く非礼をお許し下さい。）
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ご意見
以前メインアンプのボリュームのお話、読ませていただきました。
アンプのゲインそのものを変化させて音量調節するというと、ビクターのＧＭサーキットを思い
ところで、70年代のプリメインアンプでは、４連ボリュームを用いてプリアンプの出力側でも絞ることにより、聴感上のノイズ（プリ起因の残留ノイズ？）を減らすという謳い文句の製品が結構ありました。
今回のお話によれば、それって却って音質劣化させる設計だったのでしょうか。
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貴重な視点を頂き、ありがとうございます。
この視点での切り込みも、大変奥が深い問題を含んでおります。
では・・何故このような構成にすればS/Nが向上するか？と言う論理的な視点を正しく理解する
必要があります。
この方式が主流（当時は高級手法とされました）の時代背景から、ご説明します。
LPレコードのダイナミックレンジが、まだ概ね65dBの時代です。
この時代は、まだまだ半導体自身の素子性能が十分で無く、このような構成にしないと、聴感
上のS/Nが十分稼げない時代でした。 そこでこのような手段が考えられたのです。
技術的な視点で申せば、下記２点に集約出来ます。
１）半導体増幅器回路初段のS/N性能を如何にして良くするか？ 特に発電機であるカートリッ
ジとの関係で、設計手法を如何に考えるか？
２）複数段のボリュームを挿入する事で、前段増幅器のノイズを次段に持ち込まない。
同時に次段側のS/Nを稼ぐ手法として有効である。
このテクニックは、アナログ信号処理の基礎中の基礎の部分であります。 詳細は今後順次解説
して行く予定です。 （アナログ信号処理の限界論を含んで）
さような訳で、70年代は回路技術もまだまだ未熟で、差動増幅と言う概念も未だ十分発達して
いない時代背景にありました。 音質云々より如何にS/Nを上げるか？ 市場ニーズとして
此方を優先させる必要に迫られて、このような手法が市場に出回った次第です。
又増幅用電子部品も音質対策部品なる物が、潤沢に存在しないAudio黎明期であった訳です。
現代では、このような設計をしなくても十分? アナログ的なS/Nが稼げる時代となりました。
その種は、やはり半導体性能と設計手法に依存します。
爺が申し上げたいのは、半導体の進歩と言う次元では、信号振幅拡大方向の改善を指して申して
おります。
即ち、増幅回路の電圧は±15Vが現在市場で入手できる半導体の実力です。
S/NのＮレベルを下げる事は、現在ほぼ限界に到達しております。
残るは駆動電圧を上げて信号のＳレベルを上げる以外に手法が無い時代を迎えております。
しかし、現代は軽薄短小で半導体は微細化＝進歩となっており、電圧を上げる事は半導体設計上
では、これを真っ向から否定する事になります。
つまり耐電圧を上げる為には、過去採用した半導体製造プロセスが２μルールとか、それ以上を
必要とします。 １枚のシリコンウエハーから取れる素子数が少なく、経済性にマッチしない。
この理由でまずばっさり切られます。 その前に造ろうにも製造装置からして廃棄され存在しな
い・・これが悲いかな現実の姿なのです。
現代はμを通り越して15ナノルールを云々します。故に印加する電圧もアナログ回路で１Ｖ以下
なのです。 これがデジタルAudio機器のS/N悪化に拍車をかけます。
電圧方向で30Vと１Ｖでは、何とS/N換算で約30dBになります。
これを、Ｎを更に下げてシステム全体のS/Nを確保せよ！・・なんて事は物理的に不可能な相談
です。 近年では±15Vで動作するOP-AMPの入手すら怪しくなっております。（涙）
製造設備がいつまで持つか？？・・の次元で心配です。 市場の応援を必要とします。
真空管に戻れ・・とは申せませんので、高速＆高耐圧のＦＥＴ素子が欲しい！・・と心底想う
次第です。 シリコンカーバイド系素子に期待しましょう。（元々高耐圧に向く）
関西系メーカーで、昔の有名ブランド（テクニクス）が復活する動きがあります。
是非暖かい応援を！！ 今の時代にマッチした進化したAudio機器の出現に期待です。
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ご意見
リタイヤ爺様にお尋ねしたいことがあります。いつかどこかで回答していただけると幸甚です。
趣味のオーディオで「音質がよい」「高音質なアンプ」などというときの「音質」とは、何を指して言うのでしょうか？ S/Nが大きければ「よい音」なのか、あるいは通過帯域幅が広ければいいのか？
民族や生活環境や個人によって「よい音」の解釈が異なるのなら、普遍的な「よい音」というものは存在せず、「俺はこの音が好きだ」という好みの問題でしかないのか、私は理解しかねております。 「よい音」とは何なのでしょうか？
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このご課題にも耳を傾けたいと思います。
以下は爺個人的な考え方であり、教えると言う次元ではありませんので、参考意見として受け取
って下さい。
まず、何の根拠を以て良し悪しと言うのか？ ここに大いなる疑問があります。 爺は普遍的な
判断基準は無い・・と想っております。 唯一の根拠は、その大半の人々がこれは良い・・と
判断される音調ではないでしょうか。 これが無いとビジネスとして成立しませんので・・笑
その良いとされるAudio機器を沢山分析した結果、物理的には爺が解説を試みている内容であっ
たりする次第です。 逆にこれこれしたら、評価が得られない・・これの経験則の上に種々改善
が試みられて来た歴史だと理解しております。
既に解説致しました通り、統計上は２割方の人々は、まったく正反対の反応を示しますので、
普遍的な良い音調などと言う存在は無いと、個人的には感じております。
そのような体験から、エレキ仕掛けで動く以上は、物理的特性には普遍性を持ちます。
基本的には、人間の聴覚特性を満足させる有限の物理量となりましょう。
例えば、S/Nでは120dBをクリアーする世界だとか、周波数帯域では概ね50kHzを伝送可能な
帯域巾だとか、歪であれば如何なる状況下であっても0.1%を切る性能だとか、これに時間軸方向
の挙動が加わります。（エネルギー量の大小関係を含む）
単なるS/Nでは無く、時間軸方向で信号の直線性が保たれている事だとか、繰り返し再生しても
必ず期待を裏切らない信頼性であるとか、手触り感のような五感に訴える出来栄えであったり
します。 究極は、長時間聞いて疲れない自然な音調が良い音として認識される頻度が高い。
これが過去の体験でした。（特に真空管AMPはこの傾向を持ちます）
従いまして、評論家の記述を鵜呑みにせず、必ず整備された環境下でAudio機器を吟味され、
ご自分の好みに合わせて、システムを構築される事をお薦め致します。
特に老齢評論家の耳はハイ落ちしており（失礼）、且つ過去に聞いた音調の経験則で判断して
おります。 基本的には評論家は無い物ねだり・・の人種だと心得て下さい。
価格に応じた適正な音調は存在します。 ここを聞き分ける事はそれなりに場数を踏まないと
出来ない相談です。 一般的なイメージは下記であると感じております。
エリアＡ・・大半の人が分かり、納得が行く効果的な範囲。費用に比例して改善されるエリア。
エリアＢ・・Audioマニアの領域で、拘りで聴くエリア。改善に相応の費用はかかる。
エリアＢ・・ハイアマチュア＆プロの世界。僅かの改善に大枚を叩かないと良くならない世界。
数百万円単位で投資できる人々のエリアです。
故に、Audioの趣味はある程度の選択眼を養う必要がありましょう。 それには、世間一般に
良いと評価がある機器に、可能な限り接する事が大切となります。 その中で自分の感性に合致
する機器に出合う事が王道でありましょう。
一般的に、スピーカーはヨーロッパ系に優れた音調を持つ品物が多い事は事実です。
これは日常生活で、生の音楽を浴びて育った技術屋が開発しているからでありましょう。
加えて伝統技術を大切にする風土から、これらの音調が誕生する背景だと理解しております。
従って後進国では真似が出来ない音調が、ごくありふれた素材を使って誕生する等・・。
同じ素材を使ってもまったく別物の音調が誕生するとか・・
結句、ご質問にも有りましたが、まず自分の好みに見合う、スピーカー有りき！！が
Audioを探究する真髄だと観じます。 これに合わせて周辺機器を準備する事をお薦めします。
このご質問の方がAudio入門者の方なら、ヨーロッパのスタジオモニタースピーカーをまず
聴かれる事をお薦めします。 最新作なら市販品のＸ300A（ブックシェルフ型）等から
チェックされたら如何でしょうか。 同じブックシェルフ型でも、価格は高いのですが
REFERENCE 1 と言う存在もあります。
価格は違え、音調は統一されておりヨーロッパの香りがする音調です。（お好み次第ですが）
ヨーロッパ系が好きで、スピーカー単品でBoxは自作したいなら、下記を覗いて見て下さい。
https://www.avbox.co.jp/speaker-umekomi/umekomi-kef.html
加えて若干スピーカー選択のノウハウをご紹介します。
同軸2-Wayを選択する場合、Woofer用振動板に覆いかぶさる様な形で、Tweeterの振動Unit
を設ける形式のスピーカーがあります。 （下記右側の写真）
（拙宅のALTEC-604Cなど）高級品は別として、Unit単体で考えると、この音調を整える設計
は、困難を極めます。 理由は中音域の音調に乱れを生じ、簡単に申せば鼻つまみ的な音調に
陥り易い事です。
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ご意見
職人的気質が最大の美徳である日本人が、グローバルという名のもとに軽薄短小に走った結果、ここにきて経常的な国際収支の赤字が問題になり始めています。ご指摘のように最近モノづくりの基盤が崩壊し始めていることの本質的な原因に世の中が気づき始めてきたようです。この根本の一つとしてアナログ技術の重要性も認識されているのだと思います。（文科省や経産省の役人がどれだけ理解しているかははなはだ疑問ですし、技術の継承は職人的気質だけあってもうまくいかないものですが）
躍動感があってビビットな心に響く音響にはアナログに相当分があることを体験的に理解してきました。そしてこの謎にも興味が尽きないわけです。
スペック重視の製品の評価は低い。海外製には国産にない味がある。などと長らく言われても来ました。
海外のガレージメーカーやハイエンドメーカーにおいても、いまだにそそられる製品が尽きない理由の一端に半導体素子レベルの問題認識の差があることをお教えいただき、腑に落ちた次第です。一方でデジタルアンプについても現状の音質で切り捨てる必要はなく、技術的な開発要素がまだ多く存在していると認識すべきであり、それにはアナログ的発想もハイブリッド的に必須であると思います。
オーディオを販売戦略ベースの技術的束縛を払って論を展開なさる以上、技術論、文明論、日本
人論、人間論と本質に迫っていくことは必定です。
リタイヤ爺先生の本論には、これからの日本を背負っていく人たちにもきっと伝えなければならないことがにじみ出ております。ぜひ先生には、このままのペースで生命論、宇宙論にも通じるオーディオの「本質」をさりげなくえぐっていく論調を切に期待いたします。
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応援歌ありがとう存じます。
技術の継承は職人的気質だけあってもうまくいかないものです・・
まったくお説の通りです。 これは肌身で感じます。伝承を受ける側の下素地が無ければ、
まったく無駄骨になる事を何度も味わいました。
特にアナログ技術の伝承は、甚だ困難である事を嫌と言う程味わっております。 特に頭が
デジタルで凝り固まった人物には、自分の言葉が通じなく、立ち往生した体験があります。
伝統技術を大切にするヨーロッパでも、食えない事業を後進国に売り払う動きが、一部大手
メーカーに有るようです。 ワールドワイドで本物思考する商品を大切にしようと考えるなら、
経営規模を縮小し、専門店形式に特化した運営にしないと、生き残れないようですね。
当業界は、ヨーロッパの中小メーカーに優秀な技術・ノウハウが集積される方向の様です。
SP,LPシステムにしても、躍動感があってビビットな心に響く音響にはアナログに相当分がある
ことを体験的に理解してきました。そしてこの謎にも興味が尽きないわけです。
これは紛れもない事実ですが、業務用のDSD通信フォーマットで生成されるデジタル信号処理
次元では、アナログの良さを満足の行く水準で再現可能の様です。
（一部関係者しか接する事が出来ませんが・・）
ただこれが民生機器レベルまで下りてくるのは、相当ハードルが高そうです。
爺の仲間にも昔のアナログAudio機器を使って、現代版デジタル機器以上の音調を叩きだして
いる偏屈者（失礼）が居ります。 どなたか申しておりましたが・・Audio技術屋は今まで
一体何をしていた？・・と批判される思いです。
その意味では、アナログ回路技術は完成の域にあるかも知れません。 しかし満足した段階で
進歩発展は止まりましょう。 その意味でデジタル処理は未だ発展途上だと観じます。
アナログとデジタルが融合したAudio機器・・云々
デジタル化時代でもアナログ信号処理技術は必須項目です。 爺は特に増幅素子の固体化技術の
発展に夢を繋いでおります。 つまり高速・ハイゲイン・高耐圧の次元でのブレークスルーです。
これが実現するなら、人間の聴覚限界を超えて行く事は可能であると観じております。
しかし、同時にスピーカーの再生技術も同時に発展して欲しいのですが、現在は素材開発に懸命
になっているのが現状です。 優れたコンデンサースピーカーの大振幅化など出来れば、大きく
音場再生に貢献するだろう・・と予測しております。
最終的には、音場空間に於ける伝達手段として、音源面積の拡大に止めを刺すのでは・・と
勝手に想像して居ります。
空気の粗密波を生むには、振動源面積が広い程、物理的には楽な筈ですが・・
スピーカーの再生原理が、基本的に変革して欲しいと願う一人です。
そしてデジタル信号処理にしても、かなり進歩して来ました。 DSD信号はかなりアナログ的
な発想で信号形態が成立しており、個人的にはこの方式の深堀に可能性を見出します。
デジタルの最大の欠点は（アナログもそうですが）信号伝送に伴う品質劣化にあります。
送信側と受信側は、デジタルの場合同期を取る必要があります。
この同期回路に理論上の欠点が内在されており、これを根本的次元で克服出来ておりません。
所謂信号伝送時のジッター問題です。 巨大メモリーを投入する方式とか、非同期式
サンプリングコンバーターとか、種々トライされておりますが時間軸上での伝送上の劣化は
理論上まだまだ検討する必要があると考えております。（詳細は又別途）
加えて、デジタル信号処理の実装技術には、アナログ信号処理の考え方を導入する必要があります。 この実装技術が未熟故に、所謂デジタル臭い音調がするとの評価を受ける所以です。
詳細は又の機会としますが、デジタル屋が設計するとこの次元の解決が困難となる次第です。
故に、単純なアナログ技術者の養成では無く、デジアナ技術の養成が必要とされます。
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§１７．小信号増幅回路
今回からいよいよアナログ信号の、小信号と中電力分野を扱います。
このジャンルも皆様からのお問い合わせが多く、何処まで応えられるか疑問ですが、解説を試み
ます。
特にアナログ信号を処理するに当たり、その本質を理解するお手伝いになれば・・と考えます。
Audio信号を電気的に処理する限界について、考えてみましょう。
信号処理限界を説明するのは、物理現象を解説する必要があります。
故に若干の数式の羅列はお許し下さい。
１７－１．ＯＰ-AMPとAudio専用AMPとの違い
まず前回の続きで、OP-AMPとAudio専用増幅回路の基本的な違いについて考えてみましょう。
再度図16-27をベースに引用します。 前回の結論は、ＮＦをかけた時に増幅系が発振しない
ようにする工夫として、第一遮断周波数を思い切って下げた事である・・と解説しました。
図16-27から理解される通り、この状態で犠牲（失った）になった特性は何でしょうか？
この回答がAudio専用AMPとなる次第です。
この図から理解出来ます通り、Audio信号の通過帯域巾で考えれば、耳の聴覚感度が一番高い
1kHzｋから10kHzの付近で、裸の増幅度（ユニティーゲイン）が失われた事です。
これは逆読みすると、ユニティーゲインを失った結果、増幅ゲインが同じであってもＮＦ量が
低下し、NFをかける事で得られる筈の、諸物理特性が失われた事と同義語となります。
つまり、1kHzから20kHz付近の裸の増幅度を稼いておけば、この帯域における直線性・S/N
出力インピーダンスの低減などが改善される筈です。
既に解説しました如く、この為には第一遮断周波数を上の帯域に上げる必要があります。
上げるに付いては、その犠牲として位相回転が激しくなります。 その概念図を図17-1に示し
ます。 逆に申せば、NFをかけると発振し易い事に繋がる次第です。 従って、どの程度
第一遮断周波数を上げるかの匙加減が難しくなります。
（上げれば上げる程増幅度は増しますが、発振までのマージンも減って行きます。）
増幅回路の位相回転は、その音質と密接にリンクしており、ＮＦ量を確保し物理性能を改善する
分と、位相回転による悪影響との攻防で、トータルで判断する必要に迫られます。
ここがノウハウたる所以の重要部分です。 従って各メーカー共このユニティーゲインは重要な
ノウハウ事項として公開されておりません。 図17-1は単なる動作を解説する為の概念図です。
通常第二遮断周波数を上げる作業は、ディスクリート構成では困難を極めます。
Audio用OP-AMPでは、第二遮断周波数は通常6MHz程度は得られますが、これはＩＣ化し
各回路間の伝達距離が大幅に縮小する事が可能である所以です。 これをディスクリートで構成
した場合、何処まで周波数を上げられるか？・・
これも具体的な数値はノウハウ事項となって公開出来ません。
図17-1に示す如く、第一遮断周波数を上げた分ユニティーゲインは上昇します。（緑の面積）
黄色のエリアはOP-AMPで処理可能なゲインエリアです。
しかし、その代償として、第二遮断周波数付近に於けるゲイン変化が激しくなります。
この意味は位相回転も激しくなる事を意味します。 上図は位相部分を拡大表示してあります。
この図から分かる通り、クローズドゲイン（ＮＦをかけた後の増幅度カーブ）に着目すれば、
ハイエンド付近の変化は、穏やかに変化させる必要がある事が理解出来ます。
このエリアの設計は厄介至極であり通常回路シミュレーションをして決めますが、結論だけ記述
しておきます。 第一と第二遮断周波数の比率（スタガー比）をηとし、回路の帰還率をβと置
けば、系の増幅度Ａ・帰還率・スタガー比との関係は、下式で求める事が出来ます。
取り得るスタガー比 ηは・・ ２Ａβ ＜ η ＜ ４Ａβ ･･･ 17-1式
Audio専用AMPは、ユニティーゲインの帯域巾が、大きく拡大されている事は理解出来ました
が、何も対策しないままでは、発振までのマージンが不足し増幅系の安定度が得られません。
そこで位相補正と言う事が行われます。 位相補正とはスタガー比を拡大する手法です。
Audio信号としての重要な1kHz～20kHz帯域のユニティーゲインを確保しながら、如何にして
第二遮断周波数付近の影響を緩和するか？ ここが肝心要となります。
１７－２．増幅回路の基礎
ここでは、増幅回路の基礎演算手法を学びましょう。 増幅器の形式はOP-AMPを基本に考え
ます。 その前にアナログシステムを考えた場合、更に重要な課題があります。
それは、第三回の寄稿で解説しました如く、アナログ信号の電圧レベルの設計基準への適合です。
この次元のシステム上の運用電圧を正しく理解しておらないと、アナログ信号の増幅度云々は
語る事が不可能です。 即ちプリPre-AMP次元の器機の出力は2Vrmsと決められております。
この運用に付いては、機器へ入力する基準動作レベル0.2Vrmsも決まっております。
システム設計上は、この信号増幅概念をレベルダイアグラムとして扱います。
例えばマイクロフォン入力端子・ＣＤ入力端子・フォノ入力端子などを装備するAudio機器を
設計するに当たり、各機能別に信号レベルの配分を決める必要があります。
ボリュームコントロールとパワーAMPを含めた総合増幅度が、一目で分かる様に管理する必要
があります。 この為にレベルダイアグラムを作成する処から、設計がスタートします。
その一例を図17-3に示します。
17-2-１）レベルダイアグラムの作成例
まずシステムブロック図が必要となります。 その一例をレベルダイアグラムと共に示します。
解説
フォノからの信号が例えば2mVだったとすると、これを500mVまでイコライザーAMPで増幅
する必要があります。
ダイナミックマイクロフォンでは、30cm離れた処で１μバールの音圧を受けた時の出力が
0.3mVであれば、これを同じく500mVまで増幅する必要があります。
その場合いっきに＋64dB増幅すると、大入力時にMIC-AMPの初段で飽和します。
これを防止する目的で初段AMPの増幅度を制限します。（例+25dB）
（マイクの至近距離で大声を出すとマイクの両端には1V程度の電圧が発生。 業務用は-20dB
の減衰器（アッテネータ）を装備します。
CD入力は、2Vrmsですので一度信号レベルを揃える目的で500mVまで減衰させます。
これらの各ソース源の信号は、ソース・セレクターで選択した後、バッファーAMPを介して
インピーダンスを低減させる処理を行った後、マスターボリュームに送られます。
基本的には、ボリューム最大位置で元の500mVまで復帰します。
この信号をPre-AMPで規定の2Vまで増幅しますが、+3dBの余裕を与える事が許容されて
おり、出力には最大2.8Vrmsが出力されます。
この信号はパワーAMPに送られますが、通常パワーAMPには入力感度があります。
即ち、ここで１Ｖ入力した時に４Ω負荷に100Wを得たいなら、＋34dB増幅する事になります。
1V入力した時にフルパワーになる設計であれば、Pre-AMP出力が最大2.8Vであるなら、
マスターボリュームで-9dB分絞る事になります。
システム上のゲインは、最大出力を表現するには、入力信号が規定値から-9dBの余裕を持つ
製品であると理解出来ます。
パワーAMPの中味も、中信号レベルの増幅器と電力増幅段に分かれます。
ここで必要な＋34dB分の増幅度を、この２つのAMPで分け合う事となります。 その分け方
は、千差万別で各メーカーの設計思想で変化します。 又各ブロック別に詳細な増幅度配分を
決定します。
又Pre-AMPまでの各増幅段のブロック内に於ける構成は、その出力段にインピーダンス変換
用の素子を投入する事が一般的です。（インピーダンス低減して信号を送出する）
以上の如く、機能ごとに必要な増幅度をさだめ、システム全体を最適化して行きます。
概ねこの段階に於ける、ゲイン配分の考え方の良し悪しで、システムS/Nが決まります。
要は、S/Nを改善するなら入力信号にアッテネータを加えず、素直に（ストレート）に処理し
回路素子を潜り抜ける分量を減らす事に尽きます。（例：ＣＤダイレクトSWを装備など）
同時にマスターボリュームの余裕度を下げ、常にボリューム位置が２時方向程度で使った時、
家庭内で得られる通常音圧になる様に、ボリュームのゲイン配分を決める事が大切でしょう。
通常音圧の定義が困難：スピーカーの変換効率に左右されますし、長時間聴ける音圧は
70から75dB程度を推奨します。 （第４回寄稿を参照下さい）
従ってスピーカーの変換効率は、このレベルダイアグラムの決定にも大きく影響を与えます。
音響変換効率が高い場合、増幅度が小さくて済み、システム全体のS/N向上に大きく寄与
します。
これを分かり易く整理すれば、能率の悪いSP相手に無理やりパワーを投入する必要があり、
従ってシステム全体の増幅度も増す事になります。 増幅度が増す事はノイズも増す事になり、
全体としてS/N的には不利な物理モードに陥る事になります。
小さい増幅度で大きな音響変換が実現出来れば、人間の持つ聴覚特性に接近する事が可能です。
17-2-２）増幅度の求め方
OP-AMPを使った増幅度の基本計算手法をマスターしましょう。（全て簡略した近似式です）
OP-AMPで増幅する場合、入力信号を＋側又はー側何れの端子に入力するかで、演算方法が
違って来ます。 その様子を計算式と共に図17-4に示します。
（１）非反転増幅回路
入力位相と出力位相は同じです。OP-AMPの+端子に信号を入力し、―側端子にＮＦをかける使い方の場合、増幅度は下式で求める事が出来ます。 電圧増幅度Avは・・
（２）反転増幅回路
電圧増幅度
入力インピーダンスはR1で決まります。増幅度は１未満に設定する事も可能です。
非反転回路よりも、系を安定して動作させる事が可能です。出力位相が反転します。
（３）差動増幅回路
回路条件は、R1=R3 R2=R4の関係で使用します。
DAコンバータ―のアナログ 信号の合成に多用します。
（４）インスツルメンテーションAMP
回路条件は、R1=R2 R3=R5 R4=R6の関係にする。 抵抗値精度を要求します。
増幅度は、主にRoで調整します。
この手法は後に解説しますが、入力信号源のインピーダンスに電流を流さない事が出来る故に、
電流が流れる事で生じる物理的な処理限界を克服する場合に使われます。
計測器のセンサー回路に多用されます。OP-AMPを差動で使う場合、完璧に入力端がバランス
しているとは限りません。これが原因で入力信号源側に電流が流れる事を防止出来る、優れた
回路方式です。
Audio用途としては、電源電圧を±15Vかけて且つ、ローノイズ対応のOP-AMPを使い、信号
源にマイクロフォンを接続する手法があります。 特に電流に起因する熱擾乱雑音で、信号源
側の雑音低減に威力を発揮します。
この手法を、巨大出力のAudio用Power-AMPに応用したメーカーが、存在します。
（５）積分回路
この回路は、DAコンバータから出力されるPWM信号をアナログ信号に復元する時に多用され
る重要な回路です。 後にご紹介するオフセットサーボ回路にも使われます。
入力される電圧に対して、出力側には積分値を出力する回路です。 基準時間からの積分値を
求める回路ですから、（時間積分）コンデンサに溜まった電荷は、入力側に放電しリセットする回路
との組み合わせで使われる事が大半です。出力電圧は下式で表されます。
（６）レールtoレール式OP-AMP
この表現をよく耳にしますが、これは回路を工夫して、かけた電源電圧まで信号振幅をスイング
可能な増幅回路を採用したOP-AMPの事です。
17-2-3）位相補正方式の種類
(１）微分型補償
これは、第二遮断周波数のみ周波数を上げて、位相回転時のゲイン余裕と、位相回転周波数
を上げるので同時に位相余裕を稼ぐ方法です。 かなり効果的な補正手法ですが、NF量も
同時に下がる故高域の歪は劣化します。 イメージを図17-9に示します。
右図の如く第二遮断周波数P2’の位置をP2の位置まで移動させる手法です。この手法は帰還ループ
βの中だけで行いますので、元のP1・P2’の変更無しで処置可能です。
通常負帰還用抵抗に並列に容量を挿入すれば良い手法ですので多用されております。
この回路の増幅度・位相特性はゲインをβとすると下式で表せます。
低域のゲインはzfから上昇 Pfでゲインが１となります。それ以上の周波数では全帰還となります。
β回路のポールとゼロの比率は・・pf/zf＝１/βo となります。
故に帰還率が小さければpf>>zf となり、pfの存在は無視出来ます。
従って、βの伝達関数はβ（ｓ） βo(1－s/zf) で表せます。
途中省略しますが、図17-6の特性は下式で表す事が出来ます。
低域のループゲイン＝To とします。
帰還後のカットオフ角周波数 
作成するゼロの角周波数
求めたzfの値がマイナスにならなければ、位相補償の必要はありません。
例題
ユニティーゲインを100とし、P1＝20kHz P2=８0kHz 帰還率β＝0.1と仮定します。
低域のループゲインは？
To=Aoβ＝100×0.1=10 帰還量＝1+T=11で 20Log11=20.827dB
ω0は？(少数点以下切り上げ) π＝パイ
P1=-2π×20×103 =-126×103
P2=-2π×80×103=-503×103
故に低域のゲインToは133kHzで、NF系のループ内ゲインは１となり、これ以上高い周波数
でCnの値が小さくなる事で、NF量が増加する方向に作用します。
zfは？
ｆ＝1148000/2π＝183ｋHz
補正用Ｃｎは？
仮にRfを1kΩで、Rnを9kΩと仮定するなら・・
Cn = 1/1.14×106×９×103 =97.4×10-12 (F) 約97ｐＦと演算出来ます。
スタガー比は、4Aβ＝4×10×0.1=4として扱いました。
近年はシミュレーションソフトが簡単に入手可能で、周波数方向の細かい位相回転はＰＣ
シミュレーションを使う事が大半となりました。
（２）ラグリード型補償
これは第一ポールP1の位置を下げP1’の位置に変更し、P2の位置を高い周波数方向に補正するのがラグリード補正です。
P1/P1’=P2’/P2=γ・・分離度補償後のスタガー比をα‘と置けば
α‘＝P2’/P1’=γp2/(P1/P1γ)=γ２P2/P1
故に 分離度は
と求まります。
このγを用いてP1以外の極を表せば・・
P1’=P1/γ P2’=α‘P１/γ P2=α’P1/γ
途中を省略しますが、下記の通りとなります。
Ｒ２とC2を求めると
微分補正と同じポールで例を演算してみます。P1とP2からの分離度をここではγ＝２とします。
ＮＦ系で図17-10のR1の値は、ここでは1kΩですので
分離後のスタガー比α‘は・・
α‘＝γ２P2/P1＝２２×80k/20k=16
逆に所望のスタガー比が予め求まっているなら分離度は γ＝√α‘(P1/P2) で求めます。
何方か一方から演算アプローチします。
Ｒ２＝22×1k/(16-2)(2-1)=286Ω
Ｃ２＝1/2π×80k×286=7nF（0.007μＦ）
R1が１kΩなら、Ｃ１＝（1/P1）/R1=(1/2π20K)/1k=7.95nF (0.00795μF)
（３）狭帯域型補償
この方式は第一ポールの位置を更に下げてスタガー比の拡大を目指す手法です。
この極端な例がOP-AMPだと理解すれば良いでしょう。
例えば
スタガー比α‘を上記と同じく16と仮定すれば
P1’の値は＝P2/α‘＝８0k/16=5kHzに変更します。
第一ポールを構成している容量Ｃ１に対して３倍のコンデンサを付加し、合計が元のC1×４
になる様に調整します。 C1＝(α‘/η)-1=（16/４-1）×0.00795μ＝0.0238μＦを追加する。
元のスタガー比
この形式を極端にしたのがOP-AMP?
ＯＰ－ＡＭＰは直流ゲインを大きく稼ぎ、狭帯域化しますが直流域のゲインが大きいので、高域
でもそれなりのユニティーゲインが確保出来、且つ発振までのマージンが稼げますので、市場で
主流を成す事になりました。
１７－3．Power-AMPのプリドラーバー段の概要
Op-AMPとAudio-AMPとの対比でその特性差を考察して来ましたが、それでは具体的に
Power-AMPのプリドライバー段は、どのような回路構成から成り立っているのでしょうか？
先に結論を申せば、殆ど内部回路構成はOP-AMPと大差ありません。
最もベーシックな回路例を図17-14に示します。 各社ここから変形して上記ユニティー
ゲインの確保と、位相安定性の確保に努めております。ここでは演算式を使っての紹介はプロ
レベルの所業となりますので、ややこしい演算は割愛させて頂きます。 その代りに回路上で何
を目論んでいるのか？ 設計上の基本を重点的に解説したいと思います。
回路の設計思想は、小信号と大信号領域でも大差は無く、工夫される基本は同じです。
扱う電流量が異なる故に、着目点が少し違う事はありますが、原理は同じです。
回路設計上のテクニックの基礎ですので、自作派アマチュアの参考になると思います。
まず全体回路のごく平凡な例を、図17-14に示します。
抵抗Rgは、前段AMPの出力インピーダンスに相当します。
Q1/Q2は、初段差動増幅回路で、このコレクター電流の温度変化を抑える目的で、Q3/Q4の
バイアス回路が挿入されております。
Q5/Q6は、２段目の増幅器として動作します。
Q7は、後に解説しますがカスコード接続と言う機能を持ちます。
Q8は、Q9にバイアスを与える為で、これはダイオードとして機能します。
Q9は、位相を反転する機能を持ちます。
Q10は、電力増幅器である後段の回路の、バイアス電流の温度変化を補正する動作をします。
Q11/Q12は、最終段電力用半導体に信号を送る場合、インピーダンス変換する機能を荷います。
VR1は、終段の電力素子のアイドリング電流を決定する機能を担います。
NF1/NF2は、増幅系の回路ゲインを決定します。
C1は、Q6に対して局部帰還を施し、系の発振を防止します。
C2は、Q6の出力から初段増幅器のNF側に向けて局部帰還をかけて発振を防止します。
OP-1の回路は出力段にオフセット電圧を発生させない為のサーボ回路です。
第17回寄稿分は以上です。
次回以降より小中信号処理回路の詳細を解説して行きます。 今後の解説は、下記を予定して
おりますが・・果たして予定通り進む？ もっと平易に解説して欲しいとの希望を頂戴して
おります。 動作上の理屈は、電気的な物理現象を説明せねばならず、数式をひねり回す必要が
発生します。 より基礎的なエリアからAudioの本質について解説を試みる様に、来年度から
は記述内容を工夫すべく思案中です。
ですが・・アナログ信号をAudioシステムに適用するには、下記の要素を知る必要があります
が、これ等を如何に文系の方にも馴染んでもらえるか？ その意味が有るか無いか？自問自答し
ております。 でもせっかく始めた寄稿ですから、可能な限り分かり易く執筆しようと・・
考えてはおりますが、果たしてご希望に添えるか？？
記述の順序は入れ替わると思いますが、概ねこのような内容で進める予定です。
もし何かリクエストあれば書き込んで下さい。
17-3-2)小信号の解説
（１）抵抗器と熱雑音
（２）初段増幅回路の信号源抵抗とS/N・コレクター電流とS/Nの関係
（３）初段差動増幅回路
（４）ＮＦがかかる原理
（５）ＣＭＲＲとは
（６）音量コントロールと信号源インピーダンス・S/Nの関係
（７）バランス伝送・アンバランス伝送
（８）マイクロフォンなど微弱な信号の増幅と伝送手法（ケルビン接続など）
17-3-3) 増信号処理回路
（１）ミラー効果とカスコード接続
（２）局部帰還
（３）位相反転
（４）多段増幅器のS/N
17-3-4 電力ドラーバー段
（１）電力素子の駆動能力
エミッタフォロア-と駆動力(電流)の増強
（２）駆動素子のマッチドペアー
（３）温度補正（終段電力素子との熱結合）
17-3-5 オフセット制御
（１）オフセットの怖さ（小信号含め全般）
（２）オフセットキャンセルの原理
（３）二重積分法による制御
（４）保護回路動作・・簡単に
17-3-6 マイコンによる統合制御
（１）ソース信号切り替え
（２）アナログ式電子ボリューム
（３）ロータリーエンコーダー入力
（４）システム制御と制御限界
（５）制御コマンドの通信
その他リクエストに応じて可能な範囲で・・これが終了すればデジタル回路の基礎解説へ・・
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当Audio業界は、1988年の市場規模約6800億円をピークに年々下がり続け、今年はとうとう
1000億＋αまで落ち込むと。 そんな中関東のＰ社が事業を外国資本に売却・関西のＰ社もAV
事業を閉じるとの報道があります。 今年も・名だたる有名ブランドが消えて行きました。
事業規模を縮小し、専門店化しないと世の東西を問わず、生き残れないご時世の様です。
暗い話ばかりで、残念の極みです。 其処で働く技術屋諸氏は、潰が利く・・と。
即ちアナログとデジタルの両方のスキルを強制的に持たされる時代が、齢60代の爺世代でした。
しかし、アナログ技術が廃れた現在は少し様相が変化しているように感じます。
爺の経験では、旧来型の技術のスキルで飯が食えるのは、せいぜい長くて10年でした。
時代の変遷に伴い技術屋は、次々とスキル変更しないと食えない時代で、その食える期間が
ますます短くなっている様な気がしております。
日本の物造り文化の衰えを、心から心配する者の一人です。（まだまだ大丈夫との認識ですが）
時代を支える現役諸氏は、健康に留意されてお励み下さい。 心底より応援しております。
今年の寄稿分はこれにて終了とさせて頂きます。 皆様の、ますますのご健勝をご祈念し
１年を超える長きお付き合いの節目に当たり、御礼に代えさせて頂きます。
又次年度も お邪魔させて頂きます。
ご家族・御一同様 揃って良い新年をお迎えください。 2014年12月吉日 爺拝
爺の喫茶室へのアクセス
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リタイヤ爺様へのご質問、ご感想、応援メッセージは
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