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１．真空管アンプとＮＦＢ

“真空管アンプに比べトランジスタアンプはＮＦＢ量が多い！”と言うことは、駆け出しのオーディオエンジニアやオーディオライター、オーディオマニアなら、ご存じのことでしょう。
真空管アンプはそのアンプの内容説明において、まず、ＮＦＢを掛ける前の特性（オープンループ（裸）特性を周波数特性、ひずみ率特性で明らかにするのが普通です。
そのうえで、ＮＦＢを掛けずにＮＯＮ－ＮＦＢ（無帰還）アンプにするか？それとも、ＮＦＢを掛けるかの方向になります。
例えば、故　上杉さんは、“上杉アンプは１４ｄＢのＮＦＢが最適”と言いきって、そう実行されていました。
それ以上のＮＦＢを掛けると、かえってサウンドがきつくなったり、伸びがなくなったりというようなヒアリング結果を生前、オーディオ誌で述べておられたのを記憶しています。
なぜ、真空管アンプにおいては、多量（と言っても、２０ｄＢ以上）のＮＦＢを掛けるとそうなるのかを納得できるかたちで技術的に述べた文章を見たことはほとんどなかったです。かく言う私も、真空管パワーアンプで２０ｄＢものＮＦＢを掛けると、サウンドが固くなり、真空管アンプの良さをかなり失ってくることはヒアリングで体験しています。
唯一、２０ｄＢ以上のＮＦＢを掛けてもサウンドが好評なのは、ＮＦＢループに出力トランスを含まないＳＥＰＰ回路構成の真空管パワーアンプでした。

２．半導体（トランジスタ）アンプとＮＦＢ

半導体アンプでは、ＮＦＢを掛ける前のオープンループ特性を示したデータ（周波数特性、ひずみ率）は、まず見たことは皆さんないでしょう。
アンプカタログに“ＮＦＢを掛ける前の特性を良好にして、適正なＮＦＢを掛けました！”という記述がありますが、それなら、オープンループ特性はどの程度か？という答えはありません。日本ならず海外アンプも同様です。
最近、無帰還アンプと言うアンプがありますが、多くがパワー段のＳＥＰＰ段のエミッタ（コレクタ）フォロア部のＮＦＢを外しているだけです。
ＳＥＰＰ回路自体は１００％ＮＦＢが掛かっているので、オーバーオールのＮＦＢループに含めなくとも、正常動作は可能ですし、ＮＦＢを掛けたＮＦＢ量にはあまり関係しません。
それはそれとして、半導体アンプは、いったい、どのくらいのＮＦＢが掛かっているのでしょうか？
オープンループ特性を測定すればできるはずですが、多くの半導体パワーアンプのオープンループ特性は８０ｄＢ程度と高く、しかも直結回路のため、ＮＦＢを外してオープンループ特性を実測できない（しない）ことで、これまで過ぎてきたようです。

古い話で恐縮ですが、サンスイのＡＵ－６０７／７０７の開発時には、オープンループとそれに関係する位相補償回路の計算資料によりますと、約８２ｄＢでした。また、当時のライバル機であったヤマハＣＡ－２０００パワーアンプ（差動２段増幅回路）のオープンループ特性を当時の回路図から計算した記憶によると、やはり８０ｄＢ程度でした。
　
ＮＦＢを掛けたアンプのゲインのことを、クローズドゲインと呼びます。通常、２６ｄＢ（２０倍）～３２ｄＢ（４０倍）くらいが普通です。
サンスイＡＵ－６０７の場合は、そのクローズドゲインは２７．４ｄＢ（２２．８倍）でしたから、そのＮＦＢ量は８２ｄＢ－２７．４ｄＢ＝５４．６ｄＢ（少なくとも、オープンループ特性がフラットである１ｋＨｚでは）のＮＦＢが掛かっていたことになります。

３．適正なＮＦＢとは

ＮＦＢは、時間遅れがなければ、ＮＦＢによる悪影響はないことは理論的にわかっていますが、どの周波数でどのくらいの位相遅れ（時間遅れ）であるかが問題です。サンスイでは、ＮＦＢを掛ける以前の周波数特性（オープンループ特性：または裸特性）を少なくとも可聴帯域以上に設定して、ワイドレンジにＮＦＢが時間遅れなく掛かるように設計してあります。
それ以上の高域では、可能な限り位相遅れを少なくして、ＮＦＢ量を減少させる２ポール位相補償理論テクニックによって、ＮＦＢの弊害を最少にしておりました。
ＮＦＢの弊害とは、位相遅れによって、フィードバック信号と入力信号とが正しく演算されず、連続信号では検出できないが、いわゆる過渡特性が悪化するという事象、１９７０年代ではマッティ・オタラさんによって予測され、ＴＩＭ（トランジェント・インターモジュレーション）と呼ばれた事柄もこのことを指すように思います。
このようにして、サンスイアンプはＮＦＢを使いこなしていたと思います。
従って、連続信号で、ひずみ率を測定して、同じような測定結果を示しても、音質が違うアンプが存在するのはこのようなことが要因とみても間違いではないでしょう。ＮＦＢの掛け方が重要です。

４．ＭＡＳＴＥＲＳ　パワーアンプのオープンループ特性とＮＦＢ

ＭＡＳＴＥＲＳのアンプはまずはワイドレンジで、ひずみの少ないオープンループ特性を目指しました。そうすれば、オープンループゲインは高く取る必要がないと考えて、設計段階でオープンループゲインは６０ｄＢ以下と設定しました。
ワイドレンジ・オープンループ特性を得るために、増幅回路中に高域を落とす位相補償回路は設けてありません。
そのうえで、可聴帯域内では時間（位相）遅れのないＮＦＢを必要量掛けて（オープンループ特性を良好にしておけば、ＮＦＢ量は必要以上多くする必要がない）います。
まずはＭＡＳＴＥＲＳンプでは、試作時、オープンループ特性を設計計算やシミュレーションだけでなく、具体的に測定してみようと考えました。

オープンループ特性の測定は、ＮＦＢを掛けないとゲインが高くなるので、測定時に飛びつき現象等が発生して、測定はやりづらく、オーディオメーカーは諦めて、計算だけで済ませることがほとんどです。なぜなら、これまで、半導体アンプでオープンループ特性を発表したメーカーはないと思うからです。

ＭＡＳＴＥＲＳアンプ試作機で注意深くＮＦＢを減少させ、ＮＦＢ量をゼロとして、オープンループ特性を測定できる状態にしました。
１ｋＨｚでのオープンループゲインは５４．８ｄと測定できました。ちなみに１Ｗ／８Ωでのひずみ率は０．７２％と優良な値でした。
オープンループ回路の周波数特性を【図１】のグラフに示します。測定に際して、位相補償回路等は一切なく、そのままのオープンループ回路です。
この結果によれば、周波数特性は１０～３０ＫＨｚ（±０．５ｄＢ以下）とワイドレンジ、それ以上の高域は安定に下がっていきます。
同じグラフ上に、ＮＦＢを結果的に３４．５ｄＢ掛けた、２０ｄＢの（クローズドゲイン）パワーアンプ周波数特性を示します。
超低域から３０ｋＨｚまで、位相（時間）遅れなく、３４．５ｄＢのＮＦＢが掛かっていることが分かります。位相（時間）遅れがないということは、正しく掛かっていることを示します。そのことは、よく言われるＮＦＢの副作用がないことを意味します。
それ以上の高域にはＮＦＢ量が安定な状態で減衰しているのが分かります。
従って、このアンプの過渡特性は良好反応であろうことが推測できます。

５．ＩＣ　ＯＰアンプのＮＦＢ設計

近年、大変優れたひずみ率特性のＩＣ　ＯＰアンプは、オープンループゲインを１００ｄＢとか非常に高く取って、多量なＮＦＢでひずみ率を改善していますが、ＯＰアンプの安定動作のために、多くは、１００Ｈｚ付近からオープンループ周波数特性を下げて、位相（時間）遅れを生じた状態でＮＦＢが掛かっています（【図２】を参照）。
極端に言えば、時間遅れなくＮＦＢが掛かるのは１００Ｈｚまでで、それ以上の周波数帯域では、時間遅れを生じさせながら多量のＮＦＢを掛けて使用するようになっています。連続信号で測定する限り、ＩＣ　ＯＰアンプは非常に優れたひずみ率特性を示しますが、過渡特性となると、ＮＦＢの掛かり方に時間遅れが生じて、その音質は最高のものになるのは難しいと思われます。（けれども、巧みな位相補償回路技術で、オープンループ特性を作って、普通の使い方ではまず、発振しません。）　
このようにして、ＮＦＢの使い方はオーディオアンプとして使う限り、その使い方によって、音質上の問題点を生じさせると思われます。

このような問題点の改善には、過渡信号によるオーディオアンプの測定がいまだに実現しないところにあるように思えます。それで、便宜的に、過渡特性≒ヒアリングと置き換えて論じられるは少し残念です。

けれども、“オーディオ趣味は聴いて楽しめれば、いろいろなアプローチがあって良い！”と言われれば、そのとおりです。

【図１】　ＭＡＳＴＥＲＳパワーアンプ（試作機）　オープンループを含んだ周波数特性

【図２】　ＩＣ　ＯＰアンプ（ＯＰＡ２６０４）におけるＮＦＢを掛けた場合の周波数特性概算図

今年の５月から話が始まった真空管出力付きＤ／Ａコンバータが、やっと１０月になって納入できました。

工房にはＳＯＮＹ，パイオニア，ＣＥＣ，サンスイのＣＤプレーヤーがあります。
そのうち、ＳＯＮＹのＣＤプレーヤーはバランス出力が装備されているので、稼働率が高いです。パイオニアのＣＤプレーヤーはユニバーサルプレーヤーで、ＤＶＤオーディオ，ＤＶＤ，ＳＡＣＤにも対応します。けれども、そのサウンドはやや冴えず、この程度かと諦めていました。

このたび製作したＤ／Ａコンバータは、Ｄ／Ａ部は音質優先に作られた特別な基板ユニットで構成されていて、バランス出力が装備されておりました。
そのあたりを有識者に伺いますと、ハイエンド用のＤ／Ａコンバータ出力は差動出力で出ており（図参照）、差動出力を増幅すればバランス出力となり、位相反転してバランスにするようなプロセスは必要ないとのことでした。

そして、でき上がったＤ／Ａコンバータサウンドは、鮮明，奥行感，アタック感等が見事で、ＣＤの音質はＤ／Ａコンバータにこれだけ影響するということを身に浸みて感じ取れました。

そうなると、バランス増幅アンプにとって、シンプルにＤ／Ａコンバータからのバランス出力を入力すれば、そのままダイレクトにスピーカーをバランスドライブすることができることになります。いよいよ、バランス増幅アンプが身近なものになります。

【動作電流から見た等価回路（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｆｏｒ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｅｇｍｅｎｔｓ）】

電子工学、オーディオアンプ専門書を眺めると、アンプにＮＦＢを施すことは、そのメリットがたくさんあり、オーディオアンプにＮＦＢを掛けることは当たり前、必須になっているように感じます。一方、ＮＦＢを掛けると、音質上、必ずしも良くない結果にならないことも言われております。私自身も、特に真空管アンプでは、掛け過ぎると詰まって伸びないサウンドになる傾向は体験しております。

ＮＦＢ理論からすれば、ＮＦＢを掛けない前の状態、特に、周波数特性はフラットであれば、ＮＦＢを掛けても、位相ずれ、時間遅れがなく、上記のような状態が発生することはスピーカにいろいろ課題があるにせよ、ＮＦＢには問題ないはずです。

ＮＦＢは、限りある周波数帯域を、ＮＦＢにより、見かけ上、ワイドに、ひずみを低く、内部抵抗を低くするので、大変なメリットです。けれども、どのような技術、理論でも、必ず光と影があります。

ＮＦＢを掛けた分だけ、位相ずれを起こした成分で特性改善するので、ＮＦＢを掛ける前の特性を良くしておけば、ＮＦＢによりさらに良くなり、安定動作するのです。従って、ＮＦＢを掛ける前の（オープンループ特性と言う）特性に充分に考慮を払うことに、サンスイ時代では、努力、注意を払ってきました。古くは、ＡＵ－６０７／７０７から始まった２ポール位相補整技術は、できる限りオープンループ特性の改善を図ってから、ＮＦＢを掛ける方法でした。

専門書によれば、アンプの発振条件は、位相特性が１８０度を超えないこと、そのときのゲインが０ｄＢ以下であることと書いてあります。それらを計算して解析する方法は、ボーデ、ナイキストの方法でできます。オーディオエンジニアは、それらを考慮して設計していると思いますが、高周波帯域での位相特性が１２０～１３０度以内なら発振せず、安定動作すると言われています。

それは、連続信号の場合であって、過渡的な入力信号でも動作はしているでしょうが、はたして本当に、安定な動作をして理想的なアンプになっているのかは、現在のところ決定的なことは分かりません。ＩＣ　ＯＰアンプのように、１００Ｈｚ位からオープンループ特性を落として、とにかく、安定動作としている方法もあります。
また、ＮＦＢにより、ＷｅｓｔＲｉｖｅｒアンプ主宰者の川西さんが解析されたように、位相特性だけでなく、負性抵抗発生をできるだけ少なくすることが重要とする指摘には、私もそう思います。概して、負性抵抗について記述している専門書は少なく、そこにオーディオアンプの不備が残っているように思います。負性抵抗については、発振回路やコレクタフォロア回路において、超高域での発振現象で軽く触れられているだけで、負性抵抗についての記述は、尊敬する黒田徹さんの書籍に出てくる程度です。

山水時代では、負性抵抗という言葉が出てきたことはないですが、先輩から、安定度対策として、パワーステージには必ずベース抵抗を最適に入れること、Ｃ－Ｂ間に小容量のコンデンサを入れることは実施されていました。ある意味、この配慮は負性抵抗が発生しないための回路技術といえましょう。

真空管アンプでも、回路図をよくよく眺めてみると、例えばマランツのパワーアンプでは、初段に高周波低域でも部分帰還（ＮＦＢ）が掛かっています。これも、負性抵抗発生防止回路と私は理解しています。

要は、ＮＦＢアンプはＮＦＢを掛ける限り、位相特性と負性特性の両面から考慮を払ったアンプは、過渡的な入力信号においても電源コントロール性能が安定して、入力信号に忠実にスピーカをドライブすると思っております。