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「アンプの役割と機能」オーディオ解説書その6

 

アンプは音声を増幅する機器です。正式名称は「amplifier」(アンプリファイア)。しかし、慣例的に「アンプ」との略称が一般的には用いられています。

アンプは「機能」「増幅素子」「回路構成」などにより、いくつかに分類されます。コントロールアンプ、パワーアンプ、真空管アンプ、デジタルアンプ、A級、B級などです。さらに、プレーヤーやスピーカーと違って目に見えづらい役割を担っているため、オーディオ初心者には最もわかりづらいパーツと言われています。しかし、例えばCDプレーヤーとスピーカーを直接つないでも音が鳴らないように、アンプはなくてはならない非常に重要なオーディオ機器です。

そこで今回は、アンプの役割と機能について詳しく見てみます。

 

目次

  1. アンプとは
  2. アンプの役割①「増幅」
    2-1.増幅の仕組み
    2-2.電源の重要性
    2-3.コンデンサがアンプの寿命を決める
    2-4.アルミ電解コンデンサの欠点
  3. アンプの役割②「選択」
    3-1.セレクター
    3-2.モノ/ステレオ モードセレクター
    3-3.スピーカーセレクト
  4. アンプの役割③「音量調整」
    4-1.ボリューム
    4-2.バランス
  5. アンプの役割④「音質調整」
    5-1.トーンコントロール(バス/トレブル)
    5-2.グラフィックイコライザー
    5-3.ラウドネスコントロール
    5-4.ローフィルター/ハイフィルター
    5-5.ソースダイレクト
  6. まとめ

 

1.アンプとは

アンプとは先述の通り「amplifier」(増幅する)という意味の英語の略称です。ですから、文字通りアンプの役割は「増幅」です。

CDプレーヤーやレコードプレーヤーから出力される信号は非常に小さいため、そのままではスピーカーから十分な音量を出すことはできません。プレーヤーの出力は数百ミリボルトです。そんな微小なエネルギーではスピーカーを駆動させることはできないのです。そこでアンプという装置を通して信号を増幅し、リスニングに耐え得る音量をスピーカーから引き出すわけです。

これがアンプの最も重要な基本機能です。

しかし、アンプには基本機能「増幅」以外にも役割があり、全部で大きく4つに分けられます
一つ目が、今お話しした「増幅」。
二つ目が、プログラムソースの「選択」。
三つ目が、「音量調整」
四つ目が、「音質調整」
です。

そして、実際のアンプはこの四つの構成で成り立っています。
「電源部」「セレクター部」「ボリューム&バランス部」「トーンコントロール部」です。

では早速順に見てみましょう。

 

2.アンプの役割①「増幅」

2-1.増幅の仕組み

アンプは増幅器ですから、入力された小さな信号を同じ波形のまま、形を崩さず増幅しなければなりません。そして、増幅にはエネルギーの補給が必要となりますが、その供給先がAC電源です。アンプはその電気エネルギーの一部を増幅のために使用し、残りは熱となって失います。アンプが熱くなるのはそのためであり、また、アンプはAC電源から供給される電気エネルギー以上の働きをすることはありえませえん。

 

2-2.電源の重要性

ポップス音楽のようにリズムが一定で、信号の波形があまり変化しない曲なら増幅作業は煩雑ではありません。しかし、クラシックの管弦楽のように、楽器の数が多く譜面も複雑だとそうはいきません。ダイナミックレンジの広い演奏の場合は、増幅は非常に大変な作業です。そして、その複雑な作業がこなせないようでは、音に遅れやズレが生じてしまい、音楽になりません。したがって、ハイスピードで優秀な素子が好まれるのです。

音楽信号の大きさに比例して、電源から供給される電流を加減しつつ大きな信号を獲得する。

それが増幅です。つまり、電源なしに増幅は成り立ちませんから「アンプは電源だ」としばしば言われるに至っています。

また、アンプは瞬時に大電力を必要とするので、容量の大きなトランスや高品質のコンデンサーが必要です。さらに、設計された回路の実力とハイクオリティな増幅電源回路が充実していることはとても重要で、回路へのクリーンな電源供給も非常に大切な要素です。

このように、アンプにおける電源部は非常に重要です。そのため、アンプ製造メーカーは各社力を入れて開発しており、電源回路はアンプ回路の縁の下の力持ちと表現されたりしています。

 

2-3.コンデンサがアンプの寿命を決める

コンデンサとは、電気を蓄えたり放出したりする電子部品です。一言で言えば電池のようなものです。主な働きは3つあります。

1つ目が、充電や放電を行うことで、電圧の変化を吸収。電圧を安定させる働きです。
2つ目が、電気の通り道で、余計なノイズを横道にそらす働きです。いわゆるノイズ除去です。
3つ目が、直流はさえぎり、周波数で信号を選り分ける働きです。

このコンデンサは、オーディオ機器おいてはとても重要視されています。音質面で有利になるからです。そして、アンプでは電解液に電極を浸した湿式電解コンデンサが多く使われています。ただ、この中の電解液はアンプを長期間使用すると、徐々に蒸発してしまいます。

この現象が「ドライアップ」です。そして、ドライアップは静電容量を低下させ、「容量抜け」を引き起こします。こうした状況に陥ると、アンプは通常のパフォーマンスが発揮できないばかりか、ゆくゆくはアンプ自体の故障にも繋がります。

そもそも、アンプの寿命を縮める大きな原因は、熱とホコリの2つです。そして、アンプをいつも通電状態にしていると、コンデンサが常に熱を帯びた状態になるため寿命が短くなります。使用しないときは必ず電源を切りましょう。

 

2-4.アルミ電解コンデンサの欠点

アルミ電解コンデンサは、静電容量が大きいため色々なシーンで使用されています。しかし、使い方によっては寿命が大幅に短くなるため注意が必要です。中でも、熱に関しては著しく弱い特性があり、「アレニウスの法則(10℃2倍則)は記憶しておくべき法則です。

このアレニウスの法則とは「電解液の消失量は温度と関係する」という化学反応速度論です。使用温度が10℃上がれば寿命は2分の1になり、 10℃ 下がれば寿命は2倍になるという法則なため、10℃ 2倍則とも呼ばれています。

いずれにせよ、いかに効率よく放熱するか。
これがアンプを長く愛用するための秘訣です。

 

3.アンプの役割②「選択」

プレーヤーで取得した音楽信号が最初に入ってくる場所。そこが入力セレクターです。もしCDプレーヤーのみ接続するのであればソースの切り替えは不要です。しかし、FMやレコード、MD、テープ、さらにAUX(外部入力端子)につないだ他の機器など、音楽ソースは多様化を極めています。ですから、それらを選択する機能は欠かせません。

また、入力ソースのセレクトに限らず、録音機器をつないでのダビング操作や、ステレオ/モノのモード選択もアンプの役割です。さらにアンプは、二組のスピーカーがあれば、スピーカーセレクトで音の違いを楽しむことも可能にします。

 

3-1.セレクター

3-1-1.デジタル録音再生時

アンプ側から見れば、数ある外部入力機器からソース選択機能です。反対にソース側から見れば、セレクターで選択され、通行許可された信号だけが通過できる関所的存在です。

具体的には、CDプレーヤーなどのデジタルレコーダーを、リアパネルの入力端子やレコーダー用の録音/再生端子に接続し、セレクタースイッチで選択すれば再生は可能です。内部ではソースコンポーネントを選択するための「リレー」「半導体スイッチ」などが作動し、機器がセレクトできる仕組みになっています。

ただし、レコード再生に関しては注意が必要です。レコードを再生するには、フォノイコライザーアンプが内蔵されていないと再生できません。レコード針からの信号はとても微弱です。CDのラインレベルの1/1,000程度しかありません。そのため、レコードに記録する際はRIAA特性という特殊な記録方式を採用しているため、再生時には適切に増幅調させる必要があるのです。

 

3-1-2.アナログ録音再生時

レコードプレーヤーとアンプをつなぐ際、インプットする端子はアナログレコード専用のフォノ端子です。これを誤ってライン端子(CDを聞くときに使う端子)に入れても、ほとんど音は聞こえません。反対に、CDの音をフォノ端子に入れてしまうと、今度はスピーカーが壊れるのではないかと思うほどの大音量が響きます。

その原因が「RIAA」と「フォノ端子」です。

■RIAA

RIAAは規格用語です。「アール・アイ・エー・エー」と読むのが正式ですが、多くの方は「リア」と呼んでいます。「Recording Industry Association of America(アメリカレコード工業会)」の略で、アナログレコードの標準化を目的とし、1952年に設立。2年後の1954年には現在の標準規格「RIAAカーブ」を制定しました。

レコードへの記録は、一般的に低域を刻む際は溝の幅が広くなり、高域の場合は溝の幅が狭くなります。また、ダイナミックレンジが大きくなるほど溝の幅が広くなり、盤面に収録できる時間は短くなります。

このように、レコードは音の帯域や大小によって溝の幅が異なるわけですが、もし何の処理も施さずそのままカッティングを進めるとどうなるか。溝の幅が広くなる低域では、カートリッジの針先がトレースしきれなくなります。一方、溝の幅が狭くなる高域では、音楽がサーフェイスノイズに埋もれてしまいます。

したがって、レコードの記録には「イコライザーカーブ」を採用しています。レコードの盤面に音を刻む際、低域を小さく、高域を大きくするようにイコライゼーションをかけるわけです。そして、再生時にはその逆操作をし、アーティストが意図した音楽を楽しみます。ちなみに、この考え方はテープレコーダーやFM放送のプリエンファスシス/ディエンファシス(送信時にハイ上げ、受信はハイ下げ)でも採用されています。

ただ、モノラルからステレオに移行する直前期では、デッカやコロムビアなど、いくつかのレコード会社が独自の規格を用意していました。そのため、それではかけたレコードと再生のイコライザカーブが異なっていたり、正確に再生できません。そこで1つに統合・統一されたのが「RIAA」です。

 

■フォノ端子

フォノイコライザーの役割は、アナログの微小な出力をラインレベルまで増幅し、周波数特性をイコライズ(補正)することです。そして、そのフォノイコライザー回路を内蔵しているのがフォノ端子です。この回路を通過ことによって、レコード盤から抽出した信号は他のライン端子同様、1V程度のラインレベルで揃います。したがって、私たちは聞きたいソースによってアンプの入力セレクターを切り替えれば、希望に応じた音楽ソースの楽曲を楽しむことができます。

なお、フォノ端子付きのアンプはそのままレコードプレーヤーがつなげますが、最近のアンプにはフォノ端子がなく、ライン端子のみのものもあります。この場合は、単体のフォノイコライザー(フォノイコ、フォノアンプとも)を別途購入する必要があります。

 

3-2.モノ/ステレオ モードセレクター

モードセレクターとは、ステレオとモノラルの切り替えです。通常はステレオのポジションで問題ありません。

今でこそ音楽ソースはステレオが当たり前になりましたが、LPレコードが登場した頃はモノラルレコードがたくさんあり、そちらの方が音が良いと言う人も大勢いました。

そもそも、FMラジオでステレオ放送が開始されたのは(当時は立体放送と呼ばれていました)1952年です。テレビでのステレオ化はもっと後です。1978年です。さらに、1990年くらいまでは、音楽番組や一部のスポーツ中継以外はほとんどがまだモノラル放送でした。そのため、各放送局はステレオ放送の番組中は「ステレオ放送」とのテロップを数回表示していたほどです。実は、ステレオが当然となったはごく最近のことなのです。

オーディオの世界でも同じです。

当時はまだ、オーディオソースはモノラルとステレオが混在していました。そして、モノラルの装置には出力端子が1つしかなく、その1つをプリアンプにつないでも、左右どちらかのスピーカーからしか音が出ません。ですから、左右のどちらかに入力されたオーディオ信号を左右両方のチャンネルに送信する切替装置が必要になります。また、ステレオ放送をモノラルに変換して、モノラルテープレコーダーに録音することも求められました。今では考えられないようなことが当時は必要だったのです。そのため、このような操作をする機能のことを「モード(MODE)」と呼び、アンプにはモードセレクターの機能が搭載されていました。

一般的なスイッチは

R:R-chを左右に送る(モノラル)
L:L-chを左右に送る(モノラル)
L+R:L-chとR-chをMIXする(モノラル)
STEREO:普通のステレオ
REVERSE:LとRの入れ替え

です。

 

3-3.スピーカーセレクト

スピーカー端子にA、Bの二組のスピーカーがあれば、そこに2タイプのスピーカーを接続し、好きな方の音や両方をミックスした音を楽しむことができます。一般的には「スピーカーA」「スピーカーB」「スピーカーA+B」などと表示されています。

 

4.アンプの役割③「音量調整」

音量の大小だけではなく左右のバランスを調整し、音質もきめる重要なアンプの機能です。

4-1.ボリューム

名称こそ「ボリューム」ですが、実際にはアンプの音量を絞る抵抗減衰器です。昔はスライド式も目立ちましたが、やはり回転式が手になじむようです。右に回すと音が大きくなるつまみが一般的です。

最大音量は減衰のない状態で0デシベル。そこから左へ回すほど、-10、-20、-30デシベルと音量が下がります。

※今では電子ボリュームを搭載するアンプも増えています。

 

4-2.バランス

左右の音の片寄りを修正し、バランスを調整します。
ソースによっては左と右で音のレベルが異なる場合があり、「バランス」はそれを調整する機能です。左に回すとステレオバランスが左寄りになり、右に回すとステレオバランスが右寄りになります。

4-2-1.バランスが偏る原因

バランスが偏る原因は、主に2つ考えられます。

1つ目が、オーディオソースに問題があるケースです。
FMをエアチャックしたテープなど、録音エンジニアやマスタリングエンジニアが作業していないものについては、このような現象がしばしば見受けられます。要するに録音時の左右のバランスの悪さが原因です。

2つ目が、オーディオ装置に問題があるケースです。いわゆる「ギャングエラー」です。
ギャングエラーとは、左右の音に偏りが発生する症状です。古いアンプの、特にボリューム0~1ぐらいのときに発現しやすいようです。極端な場合、片方からしか音が聞こえなくなったりします。

 

4-2-2.調整テクニック

バランスがおかしい場合、モードセレクターをモノ(R+L)のポジションにし、左右のスピーカーのちょうど真ん中から音が聞こえるように調整すれば簡単に修正できます。

覚えておきましょう。

 

5.アンプの役割④「音質調整」

5-1.トーンコントロール(バス/トレブル)

「バス(bass)」は低音、「トレブル(treble)」は高音です。このつまみをいじることで低音や高音の音量調整が可能になります。バスのつまみを+にするほど低音がブースト(増強)され、ドラムやベースの音がぶ厚くなります。一方、トレブルをいじれば、高音にメリハリがついたり渋い音色になったりします。

このトーンコントロールは1970年代から80年代にかけて、なくてはならない機能でした。当時の音楽ソースは音響バランスに難があるものが多く、一方では低音が全く効いていなかったり、一方では高音がキンキンうるさかったりと、ユーザーによるコントロールが必須だったのです。また、時代の流れもありました。当時は低音を強調することが流行り始めた頃で、どこのオーディオ売り場でも、デモ機のトーンコントロールはバスがMAXだったものでした。

ハイエンドモデルのトーンコントロールでは、左右が独立していたり、ブースト/カットしはじめる周波数を切り替えられたりと非常に充実したものが多かったように思います。ところが、録音方式がデジタル化され、また家庭で使っているスピーカーの性能が良くなるなど、オーディオ全体のクォリティが高くなってきて、トーンコントロールをいじらなくてもフラットのままで十分に良い音で音楽が楽しめるようになりました。高価なプリアンプほど凝ったトーンコントロールがつく時代から、高価なプリアンプであるほどトーンコントロールが廃止されるという時代になったように思います。

 

5-2.グラフィックイコライザー

グラフィックイコライザとは、周波数特性を変えて音質調整を行うオーディオ装置です。トーンコントロールでは高域カットや低域強調などが可能ですが、グラフィックイコライザーは可聴帯域をいくつかに分割して、増強・減衰させます。アンプ内蔵では希少ですが、周波数帯域を5バンド、7バンド、9バンドなどと細分化して調整することができます。通称「グライコ」。

 

 

5-3.ラウドネスコントロール

小音量で音楽を聞く際、低音や高音は中音に対してブーストしないと、人間の耳にはそれが同じ強さには聴こえないという性質があります。聴覚の特性上、どうしても低音と高音のレベルが下がって聞こえてしまうのです。それを補正するのが「ラウドネスコントロール」です。効果としては、トーンコントロールのテリブルを少し、バスをそれよりはやや増強するのと同じです。

ちなみに、ラウドネススイッチは音量を下げたときしか稼動しないようになっています。

 

5-4.ローフィルター/ハイフィルター

フィルターとは不要な帯域をカットする機能で、中級以上のアンプでは、たいていフィルターは LOW と HIGH の二つ(またはそれ以上)のスイッチに分かれています。

ローフィルターはモーターのゴロ音と同じ周波数あたりのノイズを取り除くものです。レコード再生時のモーターのゴロを英語で「ランブル」と言うことから「ランブルフィルター」とも呼ばれています。

一方、ハイフィルターはレコード針のノイズやテープヒス、FMのサーという雑音など、高い周波数に多く分布するノイズを除く目的のものです。針のパチパチ音(スクラッチ)を除くことから、「スクラッチフィルター」とも呼ばれています。

いずれにせよ、アンプのフィルターは音楽とノイズを区別できません。そのため、雑音だけを除去するのではなく、雑音を軽減させるために音楽の一部も削れてしまいます。

 

5-5.ソースダイレクト

ソースダイレクトとは、トーンコントロールや各種フィルター回路をすべてスルーして、最短直結で音楽信号をスピーカーに送り届ける機能です。素晴らしい音楽ソースに対しては、余計な回路を通らない分、理論上ソースダイレクトで視聴するほうが音質は優れます。

 

6. まとめ

アンプの語源は、英語で「増幅する」の意味を持つ「amplifier(アンプリファイア)」です。その役割は大きく四つあります。

一つ目が、アンプの語源どおり「増幅」です。
CDプレーヤーやレコードプレーヤーから出力される信号は微小です。そのため、そのままではスピーカーから十分な音量を出すことができないので、アンプが信号を増幅し、十分なパワーでスピーカーに伝えます。これがアンプの基本性能です。

二つ目が、プログラムソースの「選択」です。
プレーヤーから読み取った音楽信号が最初に入ってくる場所が、アンプの「入力セレクター」部です。ここで多様化した音楽ソースを選択し、正しく信号を処理していきます。

ただし、レコード再生時には注意が必要です。レコードを再生するには、フォノイコライザーアンプが内蔵されていないと再生できません。レコード針からの信号は、CDのラインレベルの1/1,000程度と非常に小さいからです。

三つ目が、「音量調整」です。
音量の大小や、音の左右のバランスを調整し、音質も決定します。

そして、四つ目が「音質調整」です。
昔の録音技術は今ほど高くなかったため、ユーザー側での対応が不可欠でした。トーンコントロールによる「バス(低音)とトレブル(高音)の調整」、周波数特性を変えて音質調整を行う「グラフィックイコライザー」、通称「グライコ」。小さい音量で楽しんでいる際、低音と高音のレベルが下がって聞こえてしまうので、それを改称するための「ラウドネスコントロール」。他にも、多くの機能が搭載されていました。

アンプの機能は、どれも音楽を楽しむには欠かせません。アンプは私たちのオーディオライフそのものも増幅させているのです。

We pray your audio life is further amplified.

オーディオ買取屋は、皆さんのオーディオライフがより増幅されますことを心からお祈りしています。

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