アキュフェーズ新製品資料より

1972 年創立以来、スピーカーの理想駆動を目指したアキュフェーズのパワーアンプは、ハイエンド市場を常にリードして数々の銘機を生み出し、その時代時代においてブレークスルーの役目を担ってまいりました。
その中で、創業 40 周年記念モデルとして発売した、最高峰の『純 A 級モノフォニック・パワーアンプ A-200』は、今までのパワーアンプ技術の集大成として、名実ともにパワーアンプの頂点をなす性能・音質を備え、歴史に残る画期的モデルとして絶賛されています。

今回ご案内の新製品『ステレオ・パワーアンプ P-4200』は、A-200 の卓越した設計テクノロジーを導入し、P-4100 全回路構成の完成度を高めてフルモデル・チェンジ、ダンピングファクターの改善、高 SN 比の追及、出力リレーの『MOS FET スイッチ』化の採用など、高信頼性とより純度の高い増 幅を可能にして音質を向上させた自信作です。 

激しく変動するスピーカーのインピーダンス（注 1）に影響されないで、スピーカーが持っている表現力を 100%引き出すには、スピーカーを「定電圧駆動」（注 2）しなければなりません。つまりアンプ出力の「低インピーダンス化」です。
低インピーダンス化は同時に、ヴォイスコイルから発生する逆起電力を吸収し、IM ひずみの発生を防ぐことができます。 

本機の出力段は、Pc が 220W のハイパワー・トランジスターを、チャンネル当たり 3 ペアー使用したパラレル・プッシュプル駆動により、アンプ出力の『低インピーダンス化』（スピーカーの定電圧駆動）を実現しました。音に対するこだわりと魅力溢れる音を目指し、安定した動作を確保するため、筐体の外部左右に取り付けた大型ヒートシンクにより放熱効果を高め、1Ωの超低インピーダンス負荷で 500W/ch（音楽信号に限る）を達成しました。そして、チャンネル当たり 360W/2Ω、180W/4Ω、90W/8Ωと、負荷インピーダンスに対してリニアなパワーを実現、超低インピーダンスのスピーカーやインピーダンスのうねりの激しいスピーカーも高音質を維持したまま楽々駆動することが可能です。また、ブリッジ接続にして、さらに大出力モノフォニック・アンプにアップ・グレードすることが可能です。

これらの動作を支えるのが、高効率大型トロイダル電源トランスと、大容量フィルター・コンデンサーです。電源トランスは P-4100 に比べてさらに容量アップを図りました。大容量フィルター・コンデンサーには A-200 のノウハウを投入した 47,000μF×2 の高音質・大容量を新規に開発、激変する負荷インピーダンスにもびくともしません。 

本機はアンプ全体の構成に、インスツルメンテーション・アンプ(Instrumentation Amplifier)方式を採用、入力信号経路をフルバランス伝送化すると共に高能率スピーカーを使用する場合、残留ノイズの低減に威力を発揮するゲイン・コントロールが可能となりました。パワーアンプ部分には、アキュフェーズ独自の『MCS(Multiple Circuit Summing-up)+回路』を採用して低雑音化を図っています。

そして高域の位相特性に優れ、高安定度と周波数特性が両立したカレント・フィードバック増幅回路を搭載、位相補償の必要はほとんどなく、少量の NFB で諸特性を改善することができるなど、電気的性能の更なる向上を図っています。

今回出力回路に直列に接続されたコイルについても見直しを行い、巻数を減らしてインダクタンスを低減することにより、無駄なエネルギーロスを少なくしています。これに よりパワーアンプのパワーバンドワイズを広くすると同時にスピーカーとパワーアンプの結合度を密にし、より高音質な再生を可能にしています。 

外来誘導雑音を受けにくいバランス入力端子を装備、入力端子やスピーカー端子など音楽信号の通過する主要な部分を金プレート化して、音の純度を徹底的に磨き上げました。
パネル面には大型パワーメーターを配置、伝統的なシャンペン・ゴールドパネルと相俟ってリスニングルームの雰囲気を一段と優雅にします。 

（注 1）アンプ出力とスピーカーのインピーダンス

 スピーカーのインピーダンスは、周波数によって大きく変化します。
このインピーダンスの変動に無関係な一定信号電圧でスピーカーをドライブすることが、理想パワーアンプの条件です。
つまりスピーカーのインピーダンスに関係なく供給電圧は一定ですから、出力電力は負荷インピーダンスに反比例して増加することになります。
通常のアンプでは 4Ω 負荷ぐらいまでは楽に定電圧駆動ができますが、インピーダンスが低くなるほどアンプにとっては負荷が重くなり、3～2Ω では発熱も多くなりついには出力トランジスターが破損することにもなりかねません。
1Ω ともなると 8Ω 時の 8 倍もの出力を要求されるので、巨大な出力段と電源部が必要となり、基本から考え方を変えた設計を行わなければなりません。

（注 2）定電圧駆動（アンプ出力の低インピーダンス化）

アンプの出力インピーダンスは、負帰還（NFB）に深く関わっています。負荷がスピーカーの場合、スピーカーで発生する逆起電力が信号を歪ませることになります。これをNFB によって入力に戻し、出力段を制御して逆起電力を吸収します。これが瞬時に行われるので、逆起電力の影響を受けない理想的な出力をスピーカーに送ることを可能にしています。 

しかし負帰還だけでは、静的な低インピーダンス化はできても、音楽のようなダイナミックに変動する信号に対して、動的に低インピーダンス化することは大変難しく、理想的なスピーカー・ドライブができません。そこで、負帰還をかけない状態で低インピーダンス化すれば、動的な低インピーダンス化が可能となります。従って、パワーアンプの出力インピーダンスは、出力素子そのものを大電力化し、実際の動作状態でのインピーダンスの低減を図らねばなりません。


１．インスツルメンテーション・アンプ構成のパワーアンプ 
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P-4200 は、『インスツルメンテーション・アンプ(Instrumentation Amplifier)』構成を導入しました。この方式は、信号入力段を含めたパワーアンプ全体で、バランス・アンプを構成しており、入力端子からパワーアンプ段までの信号経路をフルバランス伝送化しています。このため、機器内で発生する雑音を除去する能力や低ひずみ率などの諸性能に優れているだけでなく、周囲の環境変化（温度や放熱などの対流変化）に非常に強く、パワーアンプとしての安定度・信頼性が飛躍的に向上しています。


２．さらに進化した『ＭＣＳ＋』回路を搭載 
 

インスツルメンテーション・アンプを構成するパワーアンプ部分に、優れた性能と音質を誇る『MCS+』回路を搭載しました。MCS(Multiple Circuit Summing-up)回路は、同一回路を並列接続することで諸特性を向上させる、アキュフェーズ・オリジナルの回路方式です。 

『MCS+』回路は MCS をさらに進化させたもので、初段バッファアンプのバイアス回路を改善して回路安定度を高め、並列動作させる部分を『電流-電圧変換部』の A 級ドライブ段にまで拡張して、さらなる低雑音化を実現する回路です。本機は、『MCS+』回路を搭載することで、優れた電気性能と合わせて、優れた音質をも実現しています。

３．チャンネル当たり 500W/1Ω(音楽信号に限る)、360W/2Ω、180W/4Ω、90W/8Ωのパワーを保証
 

大出力のパワー増幅器に使用される半導体は、コレクター損失が大きく、高周波特性、耐破壊特性に優れた素子が選択されます。本機には、周波数特性、電流増幅率リニアリティ、スイッチング等の諸特性に優れ、コレクター損失 220W、コレクター電流 15A という大電力オーディオ用パワー・トランジスターを採用しました。この素子を 3 パラレル・プッシュプルで構成し、さらに 3 段ダーリントン接続を行い、低インピーダンス化を図りました。 


そしてこれらの素子を、大型ヒートシンク上に取り付け、効率的な放熱処理をしています。 
この余裕ある設計により、チャンネル当たり 360W/2Ω、180W/4Ω、90W/8Ω と低インピーダンス負荷までリニアな大出力を実現、また、リアクタンス成分を含んだ負荷駆動能力にも優れた威力を発揮します。 
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 第 1 図（下記）が本機の出力増幅段を示すサーキット・ダイアグラムです。第 2 図は本機の出力電圧/電流特性の実測値で、それぞれの負荷インピーダンスにおける値を測定しました。超低出力インピーダンスによって、負荷が変化しても出力電圧はほぼ一定となり、電流のみがリニアに増加している様子がよく分かります。これが定電圧駆動の状態です。実測値は、クリッピングパワーが 1Ω の超低負荷で 512W、2Ω：389W、4Ω：243W、8Ω：152W という、十分な余裕を持った設計になっています。 
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出力素子の並列駆動について

一般的に高周波用の半導体素子は、素子の内部で小さなトランジスターや FET を並列接続してマルチチップで構成した方が、単体による動作より素子がもつ固有のインピーダンス、内部雑音を低くできます。言い換えれば、リニアリティの改善です。また物理的にみれば、チップの面積を大きくすることにより、素子から発生する多大な熱の集中を避けて熱を分散し、安定した動作を約束します。 

本機もこのような手法を応用、出力段を並列接続することにより電流を分散させ、パルシヴな信号による瞬間的な大電流にも楽々と耐えることができます。アキュフェーズのパワーアンプは物理的に単純な並列接続ではなく、温度変化や各素子の電流整合に対して数々のノウハウを積み重ねてきました。その結果、小電流時のひずみ率やSN 比が向上し、小音量時の透明感が飛躍的に改善されました。このようなゆとりある 
電流供給能力により、超低負荷ドライブを可能にし、性能・音質向上に大きく寄与しています。 

４．高域の位相特性に優れたカレント・フィードバック増幅回路
 

インスツルメンテーション・アンプを構成するパワーアンプ部に、出力信号を電流の形で帰還するカレント・フィードバック増幅回路を採用しました。右図にその基本原理図を示します。 

まず帰還側の入力端子のインピーダンスを下げて電流を検出します。その電流を I-V 変換器で『電流-電圧』変換して出力信号を作ります。帰還入力部分（図の電流加算部分）のインピーダンスが極 
めて低いので、位相回転が発生しにくく、その結果位相補償の必要は殆どありません。このように、少量の NFB で諸特性を大幅に改善できるため、立ち上がり等の動特性に優れ、音質面でも自然なエネルギー応答を得ることができます。 

上図に電流帰還増幅器の利得を変化させた場合の周波数特性を示します。この回路では、利得の大小による周波数特性の変化がほとんどなく、広い帯域にわたって一定の特性であることが分かります。

５．ブリッジ接続により 1000W/2Ω(音楽信号に限る)、720W/4Ω、360W/8Ω の純粋モノフォニック・アンプにアップ・グレード 

ブリッジ接続とは、極性が異なる 2 つのアンプに同じ信号を入力し、両アンプの出力端にスピーカーを接続する方法です。これにより理論的には、ステレオ駆動時の 4 倍の大出力モノフォニック・アンプにアップ・グレードすることが可能です。 

本機のブリッジ接続は、リアパネル側のモード切替スイッチをブリッジ・ポジションにするだけで簡単にできます。この方式は、2 個のアンプ入力部の極性を利用し、お互いに逆相信号が入力されるように接続変更されますので、位相反転回路を用いない優れた切替回路を構成しています。 ブリッジ接続時の出力は、1000W/2Ω（音楽信号に限る）、720W/4Ω、360W/8Ωを実現、量感溢れるパワーを供給することができます。


送信側機器から同一振幅で位相が反転（180 度）した、ノン・インバート（＋）とインバート（－）の信号を出力します。受信側はこれを（＋）入力、（－）入力で受けて差信号を取り出します。この時、妨害雑音によりケーブルの中で発生するノイズ成分は、両極に同相で入るため、差信号を作る過程で打ち消されます。 
 

６．外来誘導雑音を受けにくいバランス入力を装備 
 

機器間の信号ケーブルから混入する妨害雑音に対処するため、本格的なバランス入力を設けました。バランス伝送の原理は図に示す通りで、
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機器間を接続するケーブルが長くなるほど、外来雑音によって信号が妨害され音質に影響を与えます。本機は、同相信号を除去する能力に非常に優れた『インスツルメンテーション・アンプ』方式を採用しています。これにより、受信したバランス信号からノイズを打ち消した理想的な差信号を作り出すことができます。 

７．残留ノイズも減少、『インスツルメンテーション・アンプ』方式によるゲイン・コントロール 
 

 『インスツルメンテーション・アンプ』方式の初段増幅部で利得を切り替え、ゲイン量をコントロールするため、位相の乱れが少なく、パワーアンプ段の安定度がほとんど損なわれないゲイン・コントロール《MAX、－3dB、－6dB、－12dB の 4 段階》が可能になりました。この方式では、増幅部のゲインを下げるとノイズ成分も同時に下がりますから、高能率スピーカーを使用する場合や、マルチアンプ・システムで中・高域スピーカーの駆動用として使用し、残留ノイズが気になる場合のノイズ低減に大きな威力を発揮します。 


８．高効率大型トロイダル・トランスと大容量フィルター・コンデンサーによる強力電源部 

全ての電力の供給源である電源部は、パワーアンプにとって最も重要な部分です。本機には、さらに容量アップされた新開発の大電力容量の高効率トロイダル・トランスを採用しました。
さらに、熱伝導にすぐれ防振効果の高い充填材を用いてケースに固着、外部への影響を遮断しています。 また、整流器を通過した脈流を直流に変換するアルミ電解コンデンサーには、47,000μF の大容量・高音質タイプを 2 個搭載し、絶大な余裕度を誇っています。 
この電解コンデンサーは、熱収縮スリーブにより絶縁され、大容量で、かつ振動を吸収する構造になっています。
 

９．入出力端子を金プレート化

入力端子、スピーカー端子は、通常真鍮が用いられています。本機では、この上に金によるプレート化を行ない、徹底した音質の向上を図りました。特に、使用頻度の高い入力端子は、通常の金プレートより厚い処理を施すなど、一層の信頼性向上に対処しています。


１０．ダンピングファクター500 を実現

回路や NFB 経路等の見直しにより、アンプの出力をさらに低インピーダンス化を行い、P-4100 に比較して約 2.8 倍のダンピングファクター（DF）500 を実現、一層の音質向上に寄与しています。ダンピングファクターは、一般にアンプの出力インピーダンス（Z）とスピーカー・インピーダンス（R）の比（DF=R/Z）で表され、パワーアンプがスピーカーを駆動する場合に、その制動力を示す指標となります。DF の数値が大きいほど、アンプがスピーカーをコントロールする能力が高く、低音に締まりが出てくるとされていますが、これはアンプの出力インピーダンスが小さいほど、スピーカーからの逆起電圧を吸収して不要な振動を抑える役目をすることによります。 

また、細いスピーカー・ケーブルを長く引き伸ばすと、ケーブルの持つインピーダンスも影響して DF が悪化しますので、ケーブルの選択と長さにも十分注意が必要です。 


１１．プロテクションに『半導体（MOS FET）スイッチ』の採用

アンプの異常動作時などにスピーカーをを保護するため、一般的に機械式接点を持つ『出力（プロテクション）リレー』が使用されますが、本機は 40 周年記念モデル純 A 級パワーアンプ A-200 の技術を取り入れ、無接点『半導体（MOS FET）スイッチ』を搭載しました。この素子は、《定格電流：160A、超低 ON 抵抗》の産業用『パワーMOS FET』で、機械的な接点が存在しないため接点不良がなく、長期信頼性に優れ、また、音楽信号が接点を通らないため、一層の音質向上が期待できます。

１２．アナログ式大型パワーメーターを装備

モニターに便利なアナログ式の大型パワーメーターを装備しました。時々刻々変化する信号のピーク値を捕捉し、対数圧縮により広いパワーレンジを直読することができます。 
また、アナログ式でありながらピークホールドが可能で、3 秒/∞切替えとメーター動作及び照明を ON/OFF するスイッチも装備しています。ホールドタイムの∞は動作中の最大パワーを常に更新して表示します。

１３．大型スピーカー端子を 2 系統装備、Ｙラグやバナナ・プラグが挿入可能

太いスピーカー・ケーブルにも対応できる、大型スピーカー端子を 2 系統装備しました。 
端子の素材は、真鍮無垢材を削り出して金プレート化、さらにケーブルの端末処理がスムースにできる『Y ラグ』や『バナナ・プラグ』の挿入が可能となっています。

スピーカーA/B の 2 系統を切り替えて使用することができます。 


1. スピーカー端子 A/B を使用してバイ・ワイヤリング接続が可能

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スピーカー・ケーブルを一組追加し、スピーカー切替ボタンの《A/B 2 系統：ON》によって、スピーカーの LOW(低音域)/HIGH（高音域）を分離した『バイ・ワイヤリング』接続が可能です。 
 

・バイ・ワイヤリング接続は、LOW/HIGH スピーカー・ユニットそれぞれが発生する逆起電力による、ネットワークを通しての影響（相互干渉）を少なくし、音の濁りやひずみ感を低減することができます。
 

・バイ・ワイヤリング接続の場合は、ネットワークを内蔵し端子が LOW/HIGH 分離可能なスピーカーが必要です。
 

・リアパネル側『モード切替スイッチ』は、通常の《NORMAL》ポジションです。 

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2. モード切替スイッチを『BRIDGE』ポジションに切り替えてブリッジ接続が可能 

リアパネル側のモード切替スイッチを『BRIDGE』ポジションにするとブリッジ接続への切り替えが簡単にできます。P-4200 では、2 個のアンプ入力部の極性を利用し、お互いに逆相信号が入力されるように接続変更されますので、位相反転回路を用いない優れた切替回路を構成しています。
 

・ブリッジ接続時の出力は、1000W/2Ω（音楽信号に限る）、720W/4Ω、360W/8Ωを 
実現、量感溢れるパワーを供給することができます。 
 

・リアパネル側『モード切替スイッチ』は、《BRIDGE》ポジションにします。 
 

・ステレオ再生の場合は、P-4200 が 2 台必要になります。
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3. モード切替スイッチを『DUAL MONO』ポジションに切り替えてバイアンプ接続が可能

リアパネル側のモード切替スイッチをデュアル・モノポジションにすると、L チャンネルの入力信号を両スピーカー端子から出力することができ、低域／中高域用スピーカー専用のバイアンプ駆動用として使用することができます。但し、ステレオ再生の場合は P-4200が 2 台必要になります。

・バイアンプ接続は、LOW/HIGH スピーカー・ユニットの逆起電力による相互干渉を、前述のバイ・ワイヤリング接続より積極的に軽減することができ、かつ P-4200 がモノフォニック・アンプ仕様となるため、左右チャンネル間の干渉も少なくできます。
 

・バイアンプ接続の場合は、ネットワークを内蔵し、端子が LOW/HIGH 分離可能なスピーカーが必要です。 
 

・リアパネル側『モード切替スイッチ』は、《DUAL MONO》ポジションにします。

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・ステレオ再生の場合は、P-4200 が 2 台必要になります。

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6/25　追記

P-4200のカタログにもDF（ダンピングファクター）500と記載されているようです。
（一般的には保証値ですので、実測はもっと性能があるとされています）

DFについて少し追記いたします。
DFの改良は、上記に記載されているような低インピーダンス電源を初めとして
、いろいろな要素の総合性能で変わっていくようです。（測り方などはここでは省略いたします。）

P-4200のDFの改善ポイントに特化して書きますと
大きくは３点行われているようです。

1.出力段で3 段ダーリントン接続にされたこと。

普通ダーリントン接続は「電流特性を大きくする」とされていますが、
ここで３段にしたことで⇒第1図でご確認ください。
DF（ダンピングファクター）が約１００倍になったということです。  

2.負帰還回路（ネガティブ・フィード・バック）を新しくバランスド・リモート・センシングとした。

純A級MONOパワーアンプA-200までは
リモート・センシングで＋シグナルから負帰還をかけていたのですが、今回新しく信号のマイナスGNDからもアンプのマイナス側に負帰還がかけられています。
負帰還のバランス動作です。これによってDFがさらに向上いたしました。

DF（ダンピングファクター）を上げるためには
負帰還（ネガティブ・フィード・バック）を際限なく多くかければ理論上、静特性（音楽信号が入ってきていない状態のカタログ・スペック）はいくらでも改善するという昔からの説がありましたが、
アキュフェーズは負帰還に頼るアンプ特性はまったくだめという結論を持っておられるようです。

安直に負帰還（ネガティブ・フィード・バックNFB）を際限なくかけて見かけの特性を良くする解決方法は、実際に音楽再生したときの動特性も良くありませんし（音が悪くなる）、アキュフェーズ技術部が考えられる色々な定数で実験を試みてみても静特性（音楽信号が入ってきていない状態）の実測でさえ、スペック的にもある限界から全然だめということでした。

3.パーツを見直す
ということで、上記にあるようにリレーからMOS FETスイッチへの変更。

リレー1個は接触抵抗が10mΩくらいあり、
以前のモデルでは、機能的にリレーは１つでよいのに、2個並列に接続して電気的インピーダンスを下げるといったアキュフェーズ独自の涙ぐましいアイデアでの改善は行われてきましたが、
MOS FETスイッチに変更することによってリレーを信号ラインから取り去ることが出来、音楽信号も汚さず、回路の低インピーダンス化も計れ、DF（ダンピングファクター）なども大幅に改善したようです。

半導体であるMOS FET（ON抵抗が0.0016Ω）にはもともと接触抵抗はないので、高価ですがDFには非常に有利に働きます。

アンプ安定性に不可欠な発振防止用コイルは巻き数（長さ）を減らしたとのことです。
ちなみにA-200のコイルの直流抵抗は約1.8mΩ、 A-65は2.2mΩ 、P-4200は2mΩとなっているそうです。

これらの総合特性でDF（ダンピングファクター）トータルが決まってきます。
DFのほうはA-200  1000、 A-65  400 、P-4200  500となっています。

10mΩ以下の接触抵抗はテスターでは測定限界を超えていて、正確な数値が出ないので、
アキュフェーズ技術部では独自のテスターを製作されています。

DF（ダンピングファクター）： 1000がどれだけの数値か比較で申し上げますと
普通のアンプ内部配線に使用されている最大クラス・サイズの
AWG14（直径1.628mm）というケーブルがありますが、
このケーブルの直流抵抗約8mΩです。
AWG14  1mのDFを測るとこの値が約1000だったそうです。

理想のアンプの格言として
「ストレート・ワイヤー・ウィズ・ゲイン」
（ストレートケーブルのように信号の情報量を失わず、要らないノイズ、もともと無かった個性も付け加えない・・しかも利得を持ったアンプ）
というのがありますが、まさに技術がそういう域に入ってきているのでしょうか。