2022年6月7日

【R5Gen2発売前コラム】A級アンプとは?

A級アンプとは?本当にメリットがあるのか?


HiByの新製品R5Gen2がリリースされ、「Class A amp mode」というコンセプトに注目が集まっていますので、今回はそれを解説してご紹介します。



近年、スマートフォン用のUSBドングルDAC/アンプの新モデルが後を絶たず、ユーザーから「デジタルオーディオプレーヤーとスマートフォンに刺すドングルは何が違うのか」と聞かれることがあります。もちろんドングルDAC/アンプはスマートフォンの便利アイテムですし、それ自体もDAPやポータブルアンプよりずっとコンパクトで携帯性もはるかに高いのですが、やはり音が物足りないのは製品自体の位置づけにも起因しています。限られたサイズのドングルDAC/アンプは、複雑なアナログ回路設計や大容量バッテリーはおろか、電解コンデンサーすら搭載できないため、BluetoothレシーバーとDAPの中間のような妥協した製品となっています。一方、フルサイズのデスクトップ用ヘッドフォンアンプは、電源に余裕があり、スペースも広く、放熱性も良いので、より良い音を出すことができますが、モバイルシーンのニーズには応えられません。これらのフルサイズ・アンプの多くは、各チャンネルに一対のA級増幅段を搭載していますが、これも消費電力が大きいため、ポータブル機器に搭載するには課題があります。



では、A級アンプとは何なのか? 何がそんなに特別なのか? まず「アンプ」という言葉から考えてみましょう。アンプはその名の通り、小さな信号を制御して電圧や電流を増幅することで、大きな信号を出力する回路です。一般的な増幅器には、真空管、トランジスタ、ICなどがありますが、これらは異なる手段で同じ目的を果たします。



では次にアンプ回路の動作に着目し、各クラスの特性を分類してみましょう。

入力信号が1周期360度の完全な正弦波であると仮定して、導通角(正弦波信号の通り道)によりアンプの種類を分類します。

A級アンプは導通角が360度で、つまり信号がすべて増幅回路を通過します。

B級アンプは導通角が180度で、上半分と下半分の信号をそれぞれアンプのプッシュ部とプル部に通過させます。

AB級アンプは導通角が180度以上200度未満で、プッシュ回路とプル回路の間に重なりが生じます。

C型アンプは、導通角が180度以下です。 このようなアンプは、プッシュ型とプル型を併用しても音声波形を完全にカバーできないため、オーディオ用としては使用できません。

クラスDなどについては、その性質が異なるため、説明を省略します。



つまり、A級アンプから出てくる信号はこのような感じです。



B級アンプではプッシュ部とプル部を合計して元の波形を再現※図①していますが、実際には、アンプ回路がON/OFFしている範囲ではリニアではなく、図②のようなクロスオーバーの歪みが発生します。

図①理想的な波形


図②実際の波形




AB級アンプは、両端の波形を半分よりやや多めに出力し、クロスオーバーの歪みを低減します。



つまり、A級アンプだけが全周期を通過するのに対し、B級とAB級は信号を2つに分けてから信号を再現する必要があることがわかります。A級は信号を完全に再現できるのに対し、B級やAB級は再現できないとしたら、なぜ後者が存在するのでしょうか。


A級アンプの利点は、クロスオーバー歪みがなく、音が非常に滑らかで、トランジェントに対するスイッチング遅延がないため、音に対する過渡応答が非常に良いことです。しかしA級アンプは大量の電気を消費し、音に変換されるのはごく一部で大半は熱に変わるという非効率的な性質も持っています。B級アンプは、より高い効率(静止時の消費電力が無視できる)を目指して設計されましたが、オン・オフの切り替えに非線形性があるため、クロスオーバー歪みが発生し、純B級アンプは理想的なものとはいえず、その妥協案としてAB級アンプが生まれました。それでも、AB級アンプはA級アンプの利点を完全には得ることができません。



ここでは、さまざまな種類のアンプを表で比較してみましょう。




トランジスタを用いたオーディオ用A級アンプ回路では、プッシュプル方式、すなわち一対のトランジスタを用いて【同時に】動作させて信号の増幅を完了させることで、低歪みを得られることが多いことは言うまでもないでしょう。プッシュプル方式をB級やAB級と同一視している人がいますが、これは誤解です。アンプの種類は、通過する信号の完全性で区別され、シングルエンドとプッシュプルは出力方式を指します。プッシュプル型のAB級やB級では、2つのトランジスタが【同時に】動作しないのに対し、上記のプッシュプル型のA級では、2つのトランジスタが【同時に】動作します。


A級アンプがエンスージアストの究極の目標になったのは、まさにあらゆる音質的基準において比類ない優位性を持っているからです。より多くの愛好家にA級アンプの魅力を体感していただくため、コスト、サイズ、放熱などの困難を克服し、Androidのエントリーモデル「HiBy R5Gen2」に初めてフルA級プッシュプルディスクリート増幅回路を搭載しました。



第2世代のHiBy R5Gen2では、A級のプッシュプル方式を採用し、出力段にはコモンコレクタ電流増幅モードを採用することで、出力インピーダンスが低く負荷の影響を受けにくい出力電圧と、大きな動的応答に負けない良好な過渡特性を実現しています。同時に、フィードバック回路は完全なDCフィードバックを採用しているため、出力のオフセット電圧を常にゼロに近づけることでバックグラウンドをよりピュアにすることができます。


最高の増幅率を得るために、合計16個のトライオードを使用したディスクリート・プッシュプルA級アンプをチャンネルごとにフルバランスで搭載し、部品マッチングを厳密に行い、さらにDACを基板レベルで補正しています。また、A級回路の熱による部品パラメータのドリフト対策として、温度による回路補正をさらに行い、どの温度でも最高のパフォーマンスを発揮できるようにしています。



エントリークラスのDAPでありながら、良い音のために全く妥協せず価格を度外視した設計を。

新世代のR5、ぜひお試しください。