ハード ウエ アの 変 遷 に み る オー ディオメーカ ー の 歴 史 ［第7回］

アキュフェーズ40 年の歩み（3）パワーアンプ回路技術の変遷［後編］
柴崎 功 SHIBAZAKI Isao
1994 年に発売されたP-550 からアキュフェーズのパワーアンプは電流帰還方式に移行し，「MCS」や「MCS ＋」などの改良版を開発して現在に至っている．そこで電流帰還に移行してからの同社パワーアンプの変遷と，電流帰還アンプを用いて交流電源波形の修復や安定化を行うクリーン電源装置の変遷を振り返ってみよう．

パワーアンプ編
電流帰還アンプの基礎知識「カレントフィードバック」や「電流フィードバック」とも呼ばれる電流帰還は，1990年代に入ってら「電圧帰還」というわけだ．そA E S（A u d i o E n g i n e e r i n g

れに対して「−入力」のインピーSociety）コンベンションで論文発ダンスを帰還回路インピーダンス表してから注目され始めたが，実より低くしたアンプは，帰還回路は昔からある．図3のエミッター接で分流された電流が帰還されるの地2段直結アンプが古典的な電流で「電流帰還」と呼ばれる．
両帰還方式の周波数特性を比較帰還アンプである．インピーダン
スの低い初段エミッターに，出力からジェフロウランドなどの米国

すると，電圧帰還は図2（a）のよから電流モードで帰還が掛かってメーカーが採用し始め，現在ではうに，ゲインを上げると6dB/octのいるので電流帰還アンプなのだ．

多くのメーカーが採用している．

下降線に乗ってどんどん帯域が狭初段はエミッターに帰還抵抗が国内でいち早く電流帰還を採用しくなるのでゲイン帯域幅積は一定だ．

付いたエミッター接地回路である

たのはアキュフェーズで，写真1それに対して電流帰還型は，理想が，視点を変えるとこれはエミッのP-550は270W/8Ωというハイ的には図2（b）のように，ゲインターフォロワーで，そのコレクターパワーでありながら，繊細さと力に関係なく帯域がほぼ一定である．に電流検出抵抗が入っているとい

強さを併せ持つ音を実現して注目

実際はゲインを上げると若干帯域う見方もできる．そしてこの抵抗された．

が狭くなるが，電圧帰還のように，で検出した初段の電流を，2段目トゲインを2倍にすると帯域が半減すランジスターが電圧に変換しているという極端な変化はない．

るのだ．つまり初段で電圧信号を電圧帰還アンプは図1のように，NFB信号を戻す初段「−入力」のインピーダンスが，帰還回路の合電流帰還アンプは，当時米国ア電流に変換（V/I変換）し，2段目成インピーダンスに対して十分高ナログデバイセズの顧問であったで電流を負荷に流して電圧に変換いアンプを指す．NFB回路の抵抗マーク・アレキサンダー（Mark（I/V変換）して電圧を増幅する．

で分圧された電圧が帰還されるかAlexander） 氏 が1990年3月 の［ 写 真1］ 1994 年 4月に発売されたアキュフェーズ初の電流帰還型ス
テ レ オ パ ワ ーア ン プ
P - 5 5 0（ 2 7 0 W ＋
270W/8Ω， 税 別 58万円）． 同 年 7月 に は150W ＋ 150W/8Ωの弟 分 P-350（ 税 別 30万円）が発売された

116

1200VAクリーン電源装置PS-1220の内部．歪み補正アンプは，放熱器と合体した
10パラMOS-FET出力段の電流増幅部が左右に配置され，並列接続されている［図 1］ 電圧帰還

MJ

アキュフェーズ 40 年の歩み

そして出力から初段のエミッターに電流帰還が掛かっている．
図3の回路はV/I変換を1石のトランジスターで行っているため変換精度が低い．そこでV/I変換回路にダイヤモンド回路のようにリニアリティの優れたバッファー（a）電圧帰還回路を用い，インピーダンスの低［図 2］ 周波数特性のゲイン依存性（b）電流帰還

い電流帰還点には−入力用のバッファーを追加してバランス信号に対応できるようにしたのが図4に示す電流帰還型パワーアンプで，これがアキュフェーズの電流帰還型パワーアンプの基本形となってワーアンプ第1弾のP-550と第2弾
P-350に採用された電流帰還アンプは，図5，6に示す構成になって電流帰還電流帰還いる．具体的には，電流帰還型パ（a）回路例（b）等価回路［図 3］ 古典的な電流帰還アンプの例いる．

電流帰還パワーアンプの変遷
アキュフェーズの電流帰還アンプは図7（a）の基本形からスタートして，図7（b）のMCS回路，図7（c）のMCS ＋回路へと進化し，［図 4］ 電流帰還型パワーアンプの基本形

電流帰還

最近の高級機（M-6000やA-200）には，2つのMCS ＋回路を並列接電流検出抵抗続した「ダブルMCS ＋回路」が位相補正コンデンサー採用されている．
Multiple Circuit Summing-up

電流加算点の頭文字を採ったMCS回路は，バイアス回路

電力増幅部

V/I変換回路を複数並列にしてローノイズ化した改良版である．こ位相補正コンデンサー

れをさらに改良してV/I変換とI/V変換の回路を複数設けて並列接電流帰還続し，ローノイズ化に加えてドライブ能力も強化したのがMCS ＋回路だ．
写真2はMCS回路を採用した［図 5］ P-350とP-550 に採用された電流帰還アンプの基本回路

モノーラルパワーアンプM-8000
で，アンプ部の基本構成は図8の用した構成になっている．こうす

コールド入力側は約0.3dBの電ようになっている．V/I変換回路

ると信号電流が3倍になるので，圧ゲインを持つバッファーアンプ

は4石構成のたすき掛け帰還型ダ

電流検出抵抗や帰還回路の抵抗をで電圧信号を電流信号に変換し，イヤモンド回路を3組並列接続し，低くすることができて，より低雑DCサーボからのDC電流や出力か2段目のコレクター抵抗を3組で共音化できる．

らの帰還電流信号と合成して，3

2012/11117

カスコード型MOS-FET
ドライバー

バイポーラードライバー
4パラ出力段

10パラ出力段

入力

出力

入力

出力（a）P-350（b）P-550［図 6］ P-350とP-550 の電力増幅部

入力＋ V/I－変換回路

I/V
変換回路

電力増幅回路（出力バッファー）
DCサーボ

DCサーボ回路

出力NFB

信号NFB

（a）アキュフェーズ電流帰還アンプの基本形
入力＋ V/I
－変換回路

I/V
変換回路

電力増幅回路（出力バッファー）

＋ V/I
－変換回路

出力NFB

DCサーボ

DCサーボ回路［写真 2］ V/I 変換回路を3 つ並列接続にした「MCS 回路」を採用した，250W/8Ωの電流帰還型モノーラルパワーアン
プ M-8000（2002 年 8月発売，税別110 万円）

信号NFB（b）MCS回路

入力＋ V/I
－変換回路

I/V
変換回路

＋ V/I
－変換回路

I/V

DCサーボ回路

電力増幅回路（出力バッファー）

出力NFB

変換回路
DCサーボ

［図 7］ アキュフェーズ電流帰還アンプの変遷

信号NFB（c）「MCS＋」回路

MCS ＋回路を構築している．注目すべき点は，両パワーアンプユニ
ットは入力と出力だけでなく，ドライブ段の入力が低抵抗を介して並列接続されている点である．これはトランジスターのバラツキなど組のダイヤモンド回路の中点に誤で高域特性が微妙に異なって，出差吸収用低抵抗を介して電流帰還換した信号がパワーアンプユニッ力段の並列運転に支障が出るのをする．I/V変換回路はダーリント

トにハイレベル伝送される．そし防ぐための予防措置なのだ．

ン接続エミッター接地トランジスてパワーアンプユニットのゲイン

ターのプッシュプル構成で，直線（M-8000は28dB）を16dBに下げ性と高域特性を改善するためカスてS/N改善が図られている．また

MOS-FET スイッチの採用
2011年6月 に 発 売 さ れ た

コードブートストラップ接続されS/Nをより改善するため，入力ア

MCS ＋回路採用ステレオパワーアている．

ンプは2組設けて並列接続されてンプA-46（ 税別60万円）では，

写真3，4は「ダブルMCS ＋回路」を採用したM-8000の後継機

118

時に完全対称のバランス信号に変いる．
左右に1個ずつあるパワーアン出力回路のリレーがMOS-FETスイッチ（写真5）に置き換わった．

M-6000で，図9はアンプ部の基本

プユニットは，2つのV/I変換回路

機械式接点を持つリレーは，経年構成である．入力端子の直近にはとI/V変換回路をそれぞれ並列接変化で接点が劣化したり故障しやデュアルオペアンプのインスツル続したMCS ＋回路を採用しておすいし，接点の酸化膜に起因するメンテーション型入力アンプが設り，2つのパワーアンプユニットは非直線性もある．それに対してけられ，ここで12dB増幅すると同それぞれ並列接続されてダブル

MOS-FETスイッチは，正しく使MJアキュフェーズ 40 年の歩み

電流帰還

［図 8］ MCSを採用したM-8000 のアンプ部基本構成［写真 3］ 2 つのV/I 変換回路とI/V 変換回路をそれぞれ並列接続した「MCS ＋回路」を採用した，150W/8Ωの電流帰還型モノーラルパワーアンプ M-6000（2008 年 3月発売，
税別 85 万円）
［写真 4］ 独自の工夫で 2 つのパワーアンプユニットの並列接続を実現したM-6000 の内部．左右の放熱器にMOS-FET 8パラ出力段のパワーアンプユニットを搭載し，入力と中間点と出力を並列接続して16 パラ相当のハイパワーアンプを構築

えば信号電圧に依存しないリニアは出力段の＋電源電圧より十分高11の構成になっている．これはな抵抗となり，劣化や故障もほとい電圧で駆動した定電流回路からM-6000で培った入力アンプの並んどない．ただしMOS-FETはド給電する必要がある．MOS-FET列接続と，パワーアンプユニットレイン・ソース間に寄生ダイオーには，A-46ではON抵 抗 が2.6mの並列接続（ダブルMCS ＋回路）ドがあるので，交流スイッチに用Ω で 最 大 電 流DC130Aの 東 芝

およびA-46で培ったMOS-FETいる場合は図10のように，ソース

TK130F06K3，A-200では1.5mΩ

スイッチを導入し，入力アンプはを連結して2個直列で用いる必要でDC195AのIRのIRFP4368が採ディスクリート構成にして±30Vがあり，出力レベルが変動しても用されている．という高い電源電圧で22dBというFETの順バイアス電圧が変動しな

写真6はA級100Wモノーラルハイゲイン化し，リモートセンシン

いよう，ゲート・ソース間抵抗にアンプA-200で，その信号系は図グNFBや金メッキ銅板配線など

2012/11119

［図 9］ MCSを採 用したM-6000 のアンプ部基本構成

MOS-FETスイッチ回路＋80V

ゲート＋ゲート
ドレイン

ソース

ソース－ドレイン－入力

パワーアンプトランジスター
スイッチ

1OkΩ

＋入力

定電流回路

NチャンネルMOS-FET
東芝TK130F06K3 ×2［写真 5］ MOS-FETスイッチを4 組搭載
した，A 級 45W/8Ωステレオパワーアンプ
A-46（2011年 6月発 売，税 別 60万 円 ）の保護回路．スイッチング用 MOS-FETを2 個逆向きに直列接続してスイッチを構成． 開発経緯と技術的な特徴
機械的接点がないので信頼性が高い

クリーン電源編

実装法も工夫して，11μVという120

スピーカー
端子＋－

［ 図10］ A-46 に 初採用されたMOS-FET
スイッチの原理図保つ必要があり，当初はそれをスライダックで行っていた．しかしハイパワーアンプになると頻繁に調整する必要があって面倒なので，アキュフェーズがクリーン電源

社内の計測用電源として，交流電と称する交流安定化電源装置を開圧自動安定化装置が開発された．

プリアンプ並みの超低雑音と，8m発したのは，社内計測用電源の自当初は交流電源を整流して直流Ω未満という超低出力インピーダ製が発端である．アンプの特性をにし，直流電源から発振器とパワンスを実現した力作だ．

測る際は電源電圧を100V一定にーアンプで交流100V電源を生成
MJ

アキュフェーズ 40 年の歩みする構成であったが，この方式は効率が悪い上に非常に故障しやすい．そこで発想を転換して，100Vの交流を全部新規に生成するのではなく，元の電源を流用して，それの歪み，ノイズ，電圧変動分だけを補正するという独自方式が開発 され た．この 方 式 だ と90〜
110Vの電源電圧に対応するのに［写真 6］ アキュフ
ェーズのパワーアン
プ 技 術を集 大 成し
た A 級 10 0W/8Ωのモノーラルパワー
アンプA-200（2012年 7月 発 売， 税 別125 万円）．入力アンプとパワーアンプユニットをそれぞれ並列接続し，より進化したMOS-FETス
イッチを搭載必要なパワーアンプの電源電圧が±30Ｖ程度で済む．このため低耐圧で諸特性の優れたトランジス

するというしくみだ．電源電圧は

PS シリーズの動作原理

90〜110V，周 波 数 は50Hzと60ターが使え，安全動作領域が広く

図12は基本構成で，まずラインHzに対応し，出力電圧波形を，電なるので過負荷に非常に強くなり，フィルターで交流電源の高周波ノ源と同期した100Vの正弦波に修アナログアンプ方式なのに低損失イズを取り除く．次に巻数比が1復する．

で発熱量が少ない．定格出力容量対1のシールドトランスを介してさつまり図13のように，入力されが1200VAのPS-1200（写真7）はらにノイズを除去し，それと同時た電源電圧が100V正弦波の瞬時

1997年4月，500VAのPS-500（写に，2次巻線S1と直列に挿入した値より低かったり頭がつぶれてい真8）は1996年3月に発売された．

パワーアンプで巻線を振り，電源たらアンプが不足分を補充し，波形の歪んだ部分をアンプで修復

100Vより高い場合はアンプが過剰

パワーアンプユニット1
入力アンプ１＋入力＋出力－入力－出力＋出力信号＋入力
電圧増幅部
信号 ＋入力＋－入力＋高電圧電圧増幅部（10パラMOS-FET）
HiLow－

ローカルNFB
HDC
サーボ BP－入力信号＋出力－入力－出力

入力アンプ２－＋＋入力－出力信号

電圧増幅部－入力 －入力信号

入力アンプとパワーアンプユニットの詳細は、本号MJ（ ズームアップ11ページの図１と12ページの図３を参照）

L

BP

1.2μH,1.6mΩ

リモートセンシングNFB
電圧増幅部（10パラMOSFET）＋

Hi－Low

G

入力（アンプ側） DNE5532
H＋入力

ON抵抗が1.5mΩのMOS-FETL

ディスクリートのインスツルメンテーション
アンプ＋5V

定電流型
出力 トランジスター
スイッチ（ノーマル時：ON）

出力0.047μF×2＋入力
信号

20Ω

15V

0.22μFG

S 10kΩ S
IRFP4368×2

出力
D （スピーカー）

MOS-FETスイッチの構成

MOS-FET 電流センサー
スイッチ （ホール素子型）（ノーマル時：ON）

10Ω

プロテクション
サーキットµPC1237

定電流ドライバー

スピーカー端子（２系統並列接続）

20Ω

ローカルNFB
パワーアンプユニット2［図11］ A-200アンプ部の構成［ 写 真 7］ 1200VAク リ ーン 電 源 の 第1弾 PS-1200（1997年 4月発売，税別 50 万円）．出力コンセントは 3Pで，リアに 5 口，フロントに 2 口付いている

2012/11［写真8］ 500VAクリーン電源の第1弾PS-500（1996年3月発売，税別 30万円）．出力コンセントはリアに2Pが 3口，3Pが 2口付いている．次世代のPS-500V以降は容量が 510VAにアップされた

121

AC100V
入力

P

パワー
S1 アンプライン
フィルター

S2＋30V
－30V

2次

出力波形
＋141V

フィードバック

電源スイッチ兼サーキット
ブレーカー

出力リレー

1次

0

1200

60

1000
800
600

効率〔％〕

入力電力〔VA〕

80

400

負荷：A-50V
効率tt

014.1V［図13］
電 源波 形を修 復するしくみ＋14.1V
0－14.1V－141V

補正分の波形t（a）電源電圧が低いときは不足分を補充する＋14.1V
0－14.1V

14.1V補正分の波形

t（b）100Vより高い場合は差し引くされるため，図15のようにピーク16のようになっており，正弦波基電流が増えて電流供給能力が強化

準信号はLEDで生成した方形波20される．

（正確には台形波）をBPF（バン0

クリーン電源装置の変遷

40

入出力電力

200
0AC110Vの入力波形
出力波形

AC90Vの入力波形－141V［図12］ アキュフェーズ・クリーン電源装置の基本構成（アクセサリー回路は省略）

1600
1400

14.1V

出力コンセント群

波形歪み
補正回路

1800＋141V

14.1V

0

200 400 600 800 1000 1200
出力電力〔VA〕［図14］ PS-1200Vの電力対効率特性

1200シリーズは初代機がマイナドパスフィルター）に通して成形していた．方形波にするのは，入力電圧が変動しても振幅や位相がーチェンジされて2000年にPS-変動しない安定度の高い基準信号

1200V（写真9）となり，2005年を得るためだ．しかしこの方式だ分を吸収して，出力電圧が常にには回路が一新されたPS-1210（写とゼロクロス付近の傾斜が緩やか100Vの正弦波となるようリアルタ真10），2011年には回路も実装法

なので，入力電圧変動で基準信号イム制御する．この方式は図14のも一新されてPS-1220（写真11）の位相が変動しやすい．波形歪みように効率が約70％と高く，頭のになった．

をアンプで補正する場合は，基準つぶれた電圧波形が正弦波に修復

初代と第2世代の基本構成は図

信号の位相が入力電圧の位相と合電圧波形

電流波形（a）PS-500V使用前［写真9］ 1200VAクリーン電源の第2世代機PS-1200V（2000 年11月発売，税別 53 万円）．PS-1200と酷似しているが，メーター窓内のカラーリングが変更され，リアの 3P出力コンセントが 6 口になった

電圧波形

電流波形

（b）PS-500V使用後［図15］ AC 電源波形の改善例（負荷はA-20）

122［写真10］ 1200VAクリーン電源の第 3 世代機 PS-1210（2005 年12月発売，税別 56 万円）．メーターモードセレ
クターがロータリー式からプッシュ式に変更され，性能が大幅にアップ

MJ

アキュフェーズ 40 年の歩み
リレーによる
出力遮断

シールドトランス
1次2次

電磁式
サーキット
ブレーカー

S1ライン
フィル
ター

［写真11］ 1200VAクリーン電源の第 4世代機 PS-1220（2011年 4月発売，税別 63 万円）．メーター窓が大型の黒地になって「Accuphase」のイルミネーションが付き，右端にオートモニターボタンを増設．バランス伝送の採用でさらに高性能化…
負帰還 ＋30V

P

出力コンセント群

S2

AC入力

電流帰還型
高速パワーアンプ－30V＋B1 －B1

LED×2

整流回路

低歪率の正弦波
基準信号

B2R
バンドパス
フィルター

わないと補正量が増えて発熱が増［図16］ 初期モデルのブロック図（アクセサリー回路は省略）

えるため，位相の管理は非常に重善された．

要なのだ．
そ こ で 第3世 代 のPS-1210や

図18はPS-1220のブロック図でPS-510以降の製品には図17（b）ある．波形修復の基準となる基準の回路が採用され，後続のフィル信号発生回路はPS-1210と基本的

ターはBPFと3次歪みトラップをに同じ構成だが，バランス出力に組み合わせた回路に変更されて，して伝送系のS/Nを改善し，アン従来より位相精度が高くて，低歪プの出力段が，PS-1220とPS-520率で高電圧の正弦波基準信号に改ではMOS-FETに変更されている．
S2S2μPC4570

PP
バッファー

R1

歪んだ正弦波＋0【参考文献】●アキュフェーズ提供資料●アキュフェーズ＆柴崎功：アキュフェーズの電流帰還型アンプ，MJ無線と実験，1994年11月号●曽根原荘治：アキュフェーズPS-500クリーン電源の詳細と性能※写真はアキュフェーズ提供

BPFへ

0－－（a）初期モデルの方式

バッファー

R2

小信号用
シリコンダイオード
×2時間＋

赤LED×2時間

ハイゲインアンプ

R1BPFへツェナー
ダイオード
HZ-5BLL ×2

μPC4570（b）PS-1210，PS-510の方式［図17］ 方形波発生回路の変遷
LEDインジケーター群
サブトランスセレクター

マイコン搭載警告表示回路メーター

メイントランス（シールドトランス）
S1S3整流回路

電源スイッチ兼サーキットブレーカー

P＋B2－B2出力
リレー

電流検出
抵抗
NFB
47000μF

突入電流防止回路

出力コンセント群（2口コンセント×5）
－

1OmΩ

＋

MOS-FET
パワーアンプ

A147000μF
ライン
フィルター

S2

D1 D2

［ 図18］ PS-1220 のブロック図

2012/11AC100V入力：信号系アース：シャシーアース＋B1 －B1＋B3
整流回路 －B3R7※アース記号

BPF＋
3次歪み
トラップ回路f

R8＋

A2－ハイゲイン
アンプ

D3D4＋1

低歪率の正弦波
基準信号（バランス出力）

3f

バッファー

基準信号発生回路

123