アンプ (音響機器)

音響機器におけるアンプとは、音響を表現した電気信号を増幅する機器である。日本語では慣例的に、英語名amplifierを短縮させ「アンプ」と呼ばれることが多い。

1. 概要
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さまざまある増幅器の一種である。用途、出力の大きさ、付加機能によりいくつかの種類がある。

初期の音響機器はアンプを持たず、微小な電気信号であっても感度が高いスピーカーを内蔵する事で済ませていた。

真空管アンプの登場真空管が発明されると、電気信号の増幅、ひいては音声を表現した電気信号の増幅が可能となり、通信機、ラジオ、電気蓄音機などの音響機器に組み込まれた。これがアンプの発祥である。後に音響機器の種類が増えると、それぞれの音響機器にアンプを内蔵するのでなく、アンプを筐体として独立させ、それに複数の音響機器を接続するようになった。エレクトロニクスの技術者などは、世界中で、アンプは購入したりせず、さかんに自作した。

トランジスタアンプの登場と真空管アンプの存続トランジスタが登場し、1950年代以降にトランジスタのアンプも用いられるようになった。ラジオなどではトランジスタアンプがさかんに使われるようになっても、趣味性の高いオーディオ観賞分野では、真空管アンプはトランジスタアンプと並び、依然として使われ続けている。真空管とトランジスタの増幅特性異なり、また真空管アンプでは出力トランスが介入することなどから、真空管アンプの音が「やわらい」「あたたかみがある」音に聞こえるのに対して、トランジスタアンプの音は「硬い」「つめたい」などと評論するユーザーがいる。

とは言え、トランジスタアンプによって低価格化、小型化が可能になり、電源を入れてすぐに稼働すること、また真空管のように寿命のために定期的に交換する必要が無いことから、普及帯のオーディオ機器では、ほぼすべてがトランジスタアンプになっていった。現在でも趣味性の高い高級音響機器や、ピックや奏法で過大入力が発生しやすい大出力ギターアンプ等では依然として真空管が使われている。

アンプICの登場60年代以降には、真空管アンプおよびトランジスタアンプに加え、IC等も使われるようになった。内部の出力回路では、定電圧でも高出力が得られる電界効果トランジスターＦＥＴが使われることが多くなっている。

詳細は後述参照。

2. 種類
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レコードプレーヤー、CDプレーヤー、チューナー、カセットプレーヤーなどの音響機器からのライン出力を受け、またセレクタやトーンコントロールなどを内蔵し、主として電圧を増幅し、次のパワーアンプを駆動する増幅器をコントロールアンプあるいは次のメインアンプと対置してプリアンプと呼ぶ。コントロールアンプからの出力を受け、主として電流を増幅し、スピーカーなどを駆動する増幅器をパワーアンプあるいはプリアンプと対置してメインアンプと呼ぶ。これらを別々のコンポーネントにすることが広く行われたのでそれぞれを「プリアンプ」「メインアンプ」と区別するようになり、更にはそれらを一体化したものとしてプリメインアンプやインテグレーテッドアンプという呼称も生まれた。プリメインアンプの中には、プリ部とメイン部を切り離して使えるものもあった。

2.1. コントロールアンプ
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コントロールアンプは小さな入力信号を増幅するだけでなく、音を細かく調整したり、入力を切り替えたりする機能を備えており、そのために高音域、中音域、低音域の音量を個別に調整する「トーン・コントロールつまみ」や、ステレオの左右の音量を調整する「バランス調整つまみ」、入力を選択する「入力切替スイッチ」などを備えている。

レコードが主力の媒体だった時代には、レコード盤の表面の溝のわずかな動きを拾って電気信号に変えるピックアップ・カートリッジの数mV程度の微小な出力を増幅する専用のアンプがプリアンプに備わっていることが一般的であった。特に、単純な増幅だけではなく、MCカートリッジの非常に微小な1mv以下の出力を増幅するヘッドアンプやトランスを内蔵するものがあった。

レコードではスクラッチノイズ等が多いため、プリアンプには高音を強めて録音し、再生時に高音を弱めるRIAA特性と呼ばれる周波数特性を持たせているのが普通である。またプリアンプには周波数特性を調整するトーンコントロール回路やラウドネス回路等を装備するのが一般的である。1980年代ごろからは主なメディアがCDに移行し、また画像信号を含めさまざまなマルチメディアのアナログ信号やデジタル信号を処理する能力をもついわゆるＡＶアンプと称するものが増加している。その一方で、趣味性の高いマニア向け高級音響機器ではそのような付加回路を一切排除した製品も存在する。

2.2. パワーアンプ
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パワーアンプはプリアンプからの出力を受けて電力増幅を行い、スピーカーなどを駆動する。

電力を増幅するだけであるため、入力制限用または出力調整用の「ボリュームつまみ」のみが付いているだけ、というものが一般的である。プロ用途や趣味性の高いマニア向け音響機器では、プリアンプ等にメインボリュームがあることを前提として音質の劣化の可能性のあるボリューム調整を廃したものも少なくない。

D級アンプを除いて、出力アンプは電源効率が低いアナログ式のA級もしくはAB級]動作をするものが多く、特に大出力のものほど発熱が多いため注意が必要である。ある程度発熱したほうが音質が優れるという特殊な解釈で故意に大出力アンプで放熱を適切に行わなかったために火災となった例もある。

2.3. インテグレーテッドアンプ
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コントロールアンプとパワーアンプを一体化したものをインテグレーテッドアンプという。

通常はパワーアンプを内蔵しているのでスピーカ端子があり、１台でレコード再生やさまざまな入力の制御や増幅を行うことができる。コントロールアンプとパワーアンプを一体化したといっても、この場合はスイッチ操作もしくは、ジャンパープラグをはずすことで、内部でコントロールアンプ回路とパワーアンプ回路を分離して使用可能なものがある。

2010年頃からは CDプレーやーやAV機器の光ないし同軸のデジタル信号の処理機能やBluetooth機能をはじめ、さまざまな音響機器との接続や連動動作を可能とする機種が増えている。また多くの機種では赤外線によるリモートコントロール機器でコントロール可能である。

2.3.1. レシーバー
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一般的にはインテグレーテッドアンプにラジオチューナーを内蔵したものをレシーバーという。スピーカーをつなぐだけでラジオ放送を聴くことができ小形に収まる。

欧米ではレコードプレーヤーを一体化したものが多かったが、わが国では趣味性のためにレコードプレーヤーを分離した製品が普及していた。一方コンパクトディスク  プレーヤーやミニディスク  プレーヤー等を内蔵しラジオ機能を有する製品はCDレシーバーと呼ばれる。最近ではそのような機種でも光または同軸のデジタル入力やBluetooth入力を持つ機種が増えている。さらにネットワークに接続してさまざまなストリーム再生やマルチメディア再生を可能とする機種をネットワークレシーバーと呼ぶことがある。

2.4. デジタルアンプ
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アンプの動作としてはアナログ式のA級、AB級、B級と区別してデジタル信号を増幅するアンプをD級と総称している。

デジタルアンプではPWMやPDM信号を増幅し、スピーカーの直前でローカットフィルターを通して通常のスピーカーを駆動するアナログ信号に復調している。低出力の安価なアンプではスピーカー自体のローカットフィルター効果に依存してフィルター回路を持たないものも多い。

入力は、通常のアナログ信号を入力し内部でデジタル信号に変換する場合と、光もしくは同軸あるいはUSBなどのデジタル信号を入力する場合があり、デジタル入力を使用する場合は「フルデジタル」などと呼ばれている製品もある。

D級増幅アンプでは基本的に内部のトランジスターもしくは電界効果トランジスターFEは直流電源に対し、ON、OFFのスイッチング動作しかせず、その途中の動作領域は使用しないため、電力消費が非常に少ない。このため低出力のものはアナログ増幅では必須の放熱器を持たないものもある。半導体技術の進歩により、キャラメル大のICのみで20Wを超える出力を持つものもある。

アナログ信号をデジタル信号に変換するには、三角波とコンパレーターを用いた比較的簡便なパルス幅変調回路のものから、アナログデジタル変換素子