iDAC アイダック

iDAC アイダック






Retro System
ワットの話、そしてまたワットの話
(真空管アンプとソリッドステート・アンプは同列では語れない)
Dual-Mono signal path.jpg
質問:Stereo 50はどういう測定方法によって出力25ワット+25ワットを達成したと称しているのですか?
端的に答えましょう。Stereo 50は実際のスピーカー(正確に言えばLS3.5)に音楽信号を流して測定しています。通常のように抵抗にサイン波を流して測定しているのではないのです。
これについての概要はRetro Stereo 50のホームページ中の仕様欄に記載されています。
http://ifi-audio.jp/stereo50.html
音楽信号が使われているので、実際の使用に近い状態になり、違いも大きくなる傾向があるのではないかと、私たちは感じています。この背後にある技術的な理由については、以下をお読みください。

技術的背景
現代のオーディオ測定は、一定のサイン波を流して、たとえばAudio Precision System Twoといった測定セットを使って行うのが一般的です。

RetroStereo50WattsandWatts-3.jpg

こういった測定システムと方法論は、トランジスター・アンプの誕生よりもずっと後になって使われるようになりました。ですから、これらはそういったトランジスター・アンプを測定できるように調整されており、そういったアンプに対しては公正です。

15年ほど前に、ペーテル・ヴァン・ウィレンスワード*(注1)がこれに関連する問題を調査し、以下のことを発見しました。トランジスター・アンプに負荷をかけて一定のサイン波で測定した場合と、スピーカーを実際の音楽で駆動した場合に、最高出力とスピーカーから出る音は、どちらの測定でも近接していたのに、これと同じ2つのテストを真空管アンプで行うと、結果が明らかに異なっていたというのです。*(注2)

「私はオシロスコープを私の300Bアンプのスピーカー出力端子のひとつに接続して、「Touch」(CDの題名)を再生しながら画面を観察しました。
何ということでしょう。アンプが30V程度のピーク値を示したのです。サイン波と8オームの負荷で駆動した時には14V以上のピーク値は一度も示さなかったのにです。技術的に可能とされる電圧の2倍以上ではないですか。私の9ワットの300Bが私のスピーカーで問題なく生み出したピーク値をトランジスター・アンプで実現するには、50ワットが必要になるということです。」

この記事が出た後に読者のひとりが詳しい報告をしています。公称15ワットとされているLeakのPoint One EL84真空管アンプ(Leak Stereo 20ではないでしょうか)を、片チャンネル公称75ワットとされるソリッドステート・アンプと取り替えたところ、真空管アンプではまったく問題のなかったボリュームレベルで、ソリッドステート・アンプは息切れしてしまい、シャットダウンしてしまったというのです。*(注3)

おそらくもっとも極端だったのは、サイン波のテストでは継続して4ワットの出力しか出すことができなかった真空管アンプが、25ワットのトランジスター・アンプを使った同様のテストで使用されたスピーカーから、歪みのない出力を生み出すということがわかった点です。そうなのです、同じスピーカーを使った実際の再生レベルでは、4ワットの真空管アンプが25ワットのトランジスター・アンプに肩を並べたのです。*(注4)

これは物理学のあらゆる法則を打ち破るように見えますが、現実にはそうではありません。真空管のこういった素性の根底には、2つの鍵となる理由があるのです。

現代のスピーカーは低出力インピーダンス、要するに電圧で駆動できるように設計されています。たとえば、ヴァン・ウィレンスワードが使っているオーディオノートのモデルEのような典型的な2ウェイ・スピーカーは、インピーダンスが増大します。つまり、周波数帯域によってインピーダンスが大きく変化し、特に低域(通常はこの帯域で大きな出力が求められます)ではインピーダンスが非常に高くなることが多いのです。

これはヴァン・ウィレンスワードが使ったAN-Eのインピーダンス・カーブです(ステレオファイル誌より引用)*(注5)

RetroStereo50WattsandWatts-6.jpg

最低インピーダンスは220ヘルツあたりで4オームですが、スピーカーの平均インピーダンスはもっとずっと高くなっています。おおまかな分析では、幾何学上の平均点は8.5オームで、平均9.5オームのインピーダンスです。

トランジスター・アンプは、出力が電源の電圧に近づいた時には、通常クリップします(つまり大きく歪むのです)。もうこれ以上は出力電圧を増加することができないのです。

これと比較すると、真空管アンプは常に電流に制限があります。つまり、負荷インピーダンス(スピーカー)が公称値よりも高くなっても、スピーカーの平均インピーダンスはもっと高いので、もっとずっと高い電圧をスピーカー負荷に送り込むことができるということです。

しかしこれはまだ話の半分にしか過ぎず、4ワットの真空管アンプをその6倍の出力を持ったトランジスター・アンプと同等のものに変えることを説明したことにはなりません。もうひとつの「隠れた」メカニズムを説明しなければならないのです。

音楽はサイン波ではない
音楽の音の波形を見ると、実際には音の平均レベルはきわめて低いことがわかります。最高レベルに近いピーク値は、全体のごくわずかな部分しか占めていないのです。
sine-wave.jpg
ですから、サイン波が常に電力を要求するのに対して、実際の音楽では、求められる電力の平均値は低く、ピーク時にだけ高いということです。

これに関連づけられるタイミングの問題があります。たとえばRetro Stereo 50では、カソード回路がこの自己調節を0.2秒ほど遅らせます(グリッド回路はもっと長い)。これは音楽のピークを扱うには十分な長さではあるものの、あまりに短いので、一定のサイン波を使った場合には、調節が実験やオーディオテストセットでは瞬間的なものに見えてしまいます。その結果、サイン波を使うと、アンプはかなりの低出力時でも「窒息して」いるように見え、入力信号を上げると歪みが増えるのに、出力値は上がらないということになってしまいます。実際には、一定のサイン波を使った場合にはアンプの出力には自己制限が働くのに、その制限は短いハイパワーの際には働かないのです。

この特定のメカニズムは真空管オーディオの黄金時代にはよく知られ、広く議論されていました*(注6)。サイン波テスト用にアンプ出力段を最適化すると、音楽やスピーチの信号に歪みが増すということも、広く知られていました*(注7)。同様に知られ、議論されていたのが、サイン波測定は真空管アンプで音楽を再生してスピーカーに送り込む際の利用可能な最大出力を示したものではないという事実です。*(注8)

「納得してもらえる測定基準を提供するために、すべてのアンプが純粋なサイン波の入力信号でテストされる。このようなことは、フルートの場合を除いて(それもかなりありそうもないことだが)、実際のスピーチや音楽では決して起こらない。電力を扱う能力という観点で言えば、純粋なサイン波はアンプが再生するのにもっともむずかしい波形のひとつであり、常に劣悪な結果を生み出す。したがって、公称30ワットの継続サイン波出力を持つアンプは、スピーチや音楽の瞬間的なピーク出力を、少なくともこの数字の倍で生み出すことができると考えることができる。」


実際の可聴性は科学測定を超える
ですから、そうなのです。真空管アンプをサイン波と抵抗負荷でテストしても、不自然に低い出力値が得られるだけで、アンプの能力がどれほどのものなのかをかなりの程度反映することはできないのです。これによって、真空管の出力はもっと「大きい」というオーディオファイルのおとぎ話が生まれるのですが、実際にはそうではないのです。ただ単に、不適切な方法で測定されただけのことなのです。

こうして私たちは、アンプに接続されたスピーカーと音楽を用いたテストに基づいて「出力」を特定しています。私たちはオシロスコープをスピーカーにパラレルに接続して、波形を観察します。かろうじてフラットにならないぎりぎりのところ(真のクリッピングが始まる)までレベルを上げ続けます。このようにテストすれば、大半の真空管アンプは、サイン波を抵抗に送った場合よりもずっと大きな信号の揺れを示します。その一方でトランジスター・アンプは、そういった結果は示しません。

換言すれば、サイン波テストは、トランジスター・アンプに接続されたスピーカーにアンプがどの程度の信号を送ればよいかについての意味のある決断をさせてくれますが、真空管アンプに何ができるかについては、厳しいほど控え目な結果しか出さないということです。私たちの評価は、実際面では公正です。25ワットのソリッドステート・アンプは、Retro Stereo 50に接続したのと同じスピーカーで、同じくらい大きな音を出すでしょう。

この問題に多少とも光を当て、なぜ私たちがそうしたのかを説明することができたのではないかと思います。
Full Black grille system-white backdrop 1.jpg
References: 参考資料
注1) Tubes Do Something Special, by Peter van Willenswaard • Stereophile Sep 2000
「真空管は何か特別なことをしている」(ペーテル・ヴァン・ウィレンスワード) ステレオファイル誌2000年9月号
注2) ibid 同記事
注3) Letter to the Editor, by Bob McIntyre • Stereophile Nov 2000
読者からの手紙(ボブ・マッキンタイヤー) ステレオファイル誌2000年11月号
注4) Tubes Do Something Special Followup by Peter van Willenswaard • Stereophile June 2001
「真空管は何か特別なことをしている」の続き(ペーテル・ヴァン・ウィレンスワード) ステレオファイル誌2001年6月号
注5) Audio Note AN‐E Lexus Signature loudspeaker Review, by Art Dudley • Stereophile May 2006
オーディオノート AN-Eレクサス・シグネチャー・スピーカー評(アート・ダドリー) 2006年5月号
注6) Circuits for Audio Amplifier, Mullard Limited • Second edition August 1960
オーディオアンプの回路(マラード社)1960年8月発行の第2版
注7) ibid 同記事
注8) Avantic DL7‐35 Amplifier Manual, Beam Echo Ltd.; Witham, Essex • ca. 1960
アヴァンティック DL7 - 35アンプのマニュアル(ビーム・エコー社、エッッセクス、ウィサム、1960年頃)

iFI Retro STEREO 50に採用されたEL84Xとは何か? そして他のEL84真空管とどう違うのか?
Full White grille system-white backdrop.jpg
お客様からの質問…

私たちはレコード、SET(シングルエンド3極管)、フルレンジスピーカーが大好きで、様々な真空管をテストし、計測し、試聴した結果、EL84Xを見つけました。それは私たちが、一般に使われている6922sファミリーと比較した結果、GE5670プレミアム・ファミリーに出会ったのと同じようなものです。
Valve glow through the grille.jpg
EL84XはEL84とほぼ同じなのですが、現在製造されているEL84真空管と比較すると、主として評価が高い点、そしてもう少し音質が良い点が違います(少なくともRetro Stereo 50では、にんまりです)。
Dual-Mono signal path.jpg
このブランド及びモデルの真空管の音質は、そのまま電気的特性につながっています。たとえば、ピーク・カソード・エミッション(陰極の電子放出量の上限)が標準的なEL84よりも高いので、より高いピーク電流を保持することができるのです。私たちの記録には、他の細かな点でもこの真空管が優れているという側面が多数記載されています。
warm glow of classic valves.jpg
EL84を使用したアンプの中には、何の変更もなしにEL84がそのまま使われるものもあれば、そうでないものもあります。Retro Stereo 50は、どちらの真空管を使ってもよいように設計されています(とはいえ、真空管の取り替えは保証が切れるまではお待ちください)。
理由は明らかですが、私たちは音質の良い、大量に入手できる真空管を求めて、市場を探しまわります。こうして私たちはこの真空管を見つけたのです。これは軍事用の真空管なので、オーディオ用に宣伝されることはなく、またオーディオ専用ともされていないのです。実際に使用すると、すばらしい“スーパーEL84”であることがわかります。EL84Xと命名されているのは、これが理由です。
Power and glory of the EL84x.jpg
明白な理由により、私たちは真空管の正確な番号を開示しないことにしています。取り替えはiFiでできますし、今後もずっとそうします。一般に販売されているEL84はまったく問題なくRetro Stereo 50で使用することができます。いずれは、私たちのEL84Xよりも音の良いEL84を製造する工場ができるかもしれませんね。

Retroの超高品質パーツ、さらにそれ以上
Retro Stereo 50の真空管増幅回路の残りの部分は、MELF抵抗(MELF形炭素皮膜固定抵抗器)を含む現代のSMDコンポーネント(表面実装部品)を使用してはいますが、まったくクラシックなものです。

900x900px-LL-a8cb3e3c_MELF-Resistors.jpeg

C0Gキャパシター(積層セラミックコンデンサ)も使用しています。。。

900x900px-LL-a57fabd0_COGcapacitors.jpeg

旧友(昔なじみの回路)のパフォーマンスを新しい高みへと押し上げてくれるのです。。。

これらのパーツはいかに良質か?
説明しましょう。改良されたAMRのシグネチャーシリーズでは、それまでAMR機器のデジタルセクションに使われていたSanyo製の OSCON(導電性高分子アルミ固体電解コンデンサ)に代わって、C0G(積層セラミックコンデンサ)が使われています。品質向上テクノロジーの例がこれです。そうです、これらの方法は、クラウドデザインで取り上げられたように、micro iDSDでも使われているのです。

真空管回路自体は超シンプルですが、同時に高度に洗練されてもいます。

ECF82ドライバー真空管は、「コンパウンド(複合)真空管」と呼ばれています。小さなシグナル5極管とかなりハイパワーな3極管を含んでいるのです。

900x900px-LL-25da40ec_ecf82.jpeg

5極管は唯一のボルテージ・ゲイン・ステージとして用いられています。この点で、ウェスタン・エレクトリックのクラシックな91Aアンプの設計に非常によく似ています。この91Aアンプは、シングルエンド・オペレーションによる300B真空管を世界に示したもので、真空管マニアの間では今なお最高の評価を保っているのです。

900x900px-LL-569381b4_WE91-Aamp.jpeg

3極管は、5極管のゲイン・ステージと直接カップリングされており、「スプリット・ロード・フェーズ・スプリッター」と呼ばれるものとして動作します。これは2つの絶対的に等しい、しかし正反対のドライブ信号をパワーステージに供給します。この3極管はきわめてパワフルなので、私たちはこのパワーを使って、パワー真空管のためのパワフルなドライブ・ステージを創り出しています。EL84アンプのドライバーとしてよく使われているECC83真空管よりもずっと良好なドライブ力を持っているのです。

アンプ内の唯一のカップリング・キャパシター(ドイツのWima MKP-04タイプ)がドライバー・ステージとEL84パワー真空管をつないでいます。このEL84パワー真空管は、メンテナンスが容易なように、そしてまた調節不要で使用できるように、カソード・バイアス・モードで動作します。出力ステージは、「ウルトラ・リニア」と名付けられたコンフィギュレーションを使用しています。これによって、5極管動作による高効率性と3極管動作によるなめらかで音楽的なサウンドが良好にミックスされるのです。出力インピーダンスと歪みを低減するために、15dBほどのネガティブ・フィードバックが使われていますが、これはパフォーマンスを向上させながらも、多くのソリッドステートアンプが苦しんでいる、冴えのないハイフィードバック・サウンドをあまり生み出さないようにするのに、ちょうど良い数値なのです。

Power is everything パワーこそすべて
しかし、最終的に真空管アンプを首尾良く作り出すのも、ぶちこわしてしまうのも、出力トランスなのです。そして私たちが使っているものは、黄金時代の、そしてまた現代の、どんなものよりも優れています。コンフィギュレーションにおいてストレートライン(トーンコントロールがバイパスされる)で使った場合、信号回路でそれより先にある唯一の素子は、モーター駆動される16ミリのAlps製ブラック・ボリューム・コントロールだけです。それだけなのです!
ALPS Potentiometer from Japan.jpg
トーンコントロールを使う場合は、パッシヴ型のJamesタイプのネットワークを最適化したものを、ボリュームコントロールの前の回路やプリアンプ回路(これはmicro iCANに見られるA級チューブ・ステート回路に由来しています)に挿入します。ここでもまた、信号にとって重要なすべてのパーツに、MELF抵抗(MELF形炭素皮膜固定抵抗器)とC0G(積層セラミックコンデンサ)が使われています。

それでも、古くから言われていることがあります:「どんなアンプも、電源次第である」。ここが、私たちが決定的に伝統を断ち切っている点です。私たちは「レゾナント・パワー・コンバーター」と呼ばれるものを使っています。これは、評判の悪いことが多い(確かにそのとおりであることも多いのですが)スイッチ・モード・パワー・サプライ(SMPS)に、動作の点ではちょっと似ていますが、典型的なSMPSの激しいスイッチングや電流量の多いスイッチングは避けています。これによって、SMPSの音の問題の多くを避けることができるのです。

このパワー・コンバーターは非常に高周波で動作します。一般のACサプライよりもずっと高速で、レギュレーションも施されています。つまり、商用電源の電圧がどうであれ(85ボルトより下から265ボルトより上に至るまで)、公称電圧はきわめて安定しているのです。一般の真空管パワーサプライは、パワーを引き出すにつれて「たるむ」傾向にあり、これが真空管アンプの「ぼやけた低音」の原因だと言われることがよくあります。電源がレギュレーションされていれば、電源は、信号がないところから最高出力に至るまで安定し、その結果強固で引き締まった低音が確保できるのです。

これにはさらなる利点があります。私たちはヒーターと高圧電流のために信頼性の高いレギュレーションされた電圧を確保できるので、商用電源の電圧の変化に対処するための余剰な電圧を残しておく必要がありません。その代わりに、私たちは一般よりも大きなパワーを生み出す最大限のスペックの設計を行うことができます。出力のパワーが増したことで電源の電圧に降下がないので、同じ出力真空管を使ったクラシックな設計の場合よりも、アンプからもっと大きなパワーを生み出すことができるのです。

そしてもちろん、レギュレーションされた電源は、ノイズが非常に低くなっています。Retro Stereo 50はSN比が2.83ボルト出力時に95dB(A)以上になっています。

900x900px-LL-c02e56a9_Retronoiselevels.jpeg

これは、多くのクラシックな設計のアンプの70dB(A)程度のSN比に匹敵します。そして今日でさえ多くの伝統的な設計の真空管アンプは80dB(A)以上のSN比を確保しようと苦闘しているのです。

900x900px-LL-b09a80db_typicaltubeamplifiernoisere.2.83V.jpeg

注:上記2つのグラフは、X軸とY軸がまったく同じですから、並べて適切に比較することができます。

さらに重要なのは、Retro Stereo 50のノイズは、すべて真空管ノイズ(「チューブ・ラッシュ」とよく呼ばれます)であり、商用電源の周波数のせいだとされることのあるハム成分が存在しません。実際の場面でこれが意味するのは、たとえばもしも90dB/W/mのスピーカー(たとえばRetroのシステムに組み合わされるLS3.5)がRetro Stereo 50に接続された場合、1メートルの距離でのどんなノイズも、可聴限界よりも5dBほど低いということなのです。

したがって、Retro Stereo 50の場合は、いっそう微妙なところで美しい音が確保されていることになります。細心のテクノロジーとクラシックな真空管設計を組み合わせて、世界で最良のものを生み出しているのです。クラシックな真空管ではありますが、多くの人が真空管から連想するネガティブな側面(ノイズ、帯域の制限、パワーの制限、ぼやけた低音)はないのです。

実のところ、優れたスポーツカーがそうであるように、エンジンを吹かせば吹かすほど、反応が良好になります。Nirvanaを再生したいですか? Retro Stereo 50はきっとこう言うでしょう。「そんな小さな音量で僕をくすぐるのはやめてくれ。さあ、どんどん音量を上げようぜ」。

Tilted LS3.5 with full system-white backdrop.jpg