• 2018-01-02 初版
• 2022-04-25 第２版 理想的な電力増幅器

アンプ

• パワーアンプとボルテージ・アンプの見分け方です。
• 入出力特性を測定することで見分けることができます。
• みなさんにもできます。
• ボルテージ・アンプは負荷抵抗が変化しても(入力が固定なら)「出力電圧」が変化しません。これが電圧増幅器の特性です。
• パワーアンプは負荷抵抗が変化しても(入力が固定なら)「出力電力」が変化しません。これが電力増幅器の特性です。

準備

• 抵抗8.2Ωと33Ωを用意します。耐電力は1Wで十分です。これは負荷抵抗です。
• 測定器としてテスターを用意します。交流電圧を測定します。
• ソフトウェアWaveGeneをダウンロードします。
• PCを正弦波発生器にします。サウンド・システムをインストールしている場合、イコライザを無効にします。測定の邪魔です。
• 正弦波発生器でアンプの入力電圧(正弦波)を固定します。例えば1Vrms(100Hz)とします。
• テスターの交流電圧は50Hzあるいは60Hzを想定しているため、近い100Hzを使います。1kHzを使うと誤差がでます。
• ※交流の正弦波を使い、実効値で測定します。実効値を使うことでオームの法則を利用できます。
• ※電圧＝電流×抵抗
• ※電力＝電圧×電流＝電圧×電圧÷抵抗
• ※交流の測定は難しく、本当は積分値を計算しなければなりません。正弦波に限定すると簡単に実効値を測定できます。

測定方法

• ステップ１
• アンプの出力に負荷抵抗8.2Ωを接続し、ボリュームで出力電圧を1Vrmsにします。このときの出力電力は1Vrms*1Vrms/8.2ohm=0.12Wです。
• ステップ２
• ボリュームを動かさずに(入力電圧も固定)アンプの負荷抵抗を33Ωに変更し、出力電圧を測定します。

判定方法

• 負荷抵抗を変更(8.2Ωから33Ω)しても「出力電圧」が変わらなければボルテージ・アンプです。
• 負荷抵抗を変更(8.2Ωから33Ω)しても「出力電力」が変わらなければパワーアンプです。
• たとえば、33Ω負荷のとき出力電圧が1Vrms(電圧が同じ)なら、ボルテージ・アンプです。
• たとえば、33Ω負荷のとき出力電圧が2Vrms(電力=2Vrms*2Vrms/33ohm=0.12Wが同じ)なら、パワーアンプです。

インピーダンス

• スピーカーの公称インピーダンスは8Ωであっても、実際のインピーダンスは大きく変化します。
• 周波数によってインピーダンス(負荷抵抗)は変化します。
• インピーダンス(負荷抵抗)が変化しても、(入力が変化しなければ)出力電力が一定でなければなりません。
• 音は電力に比例するからです。(振動板の動き(=ほぼ音)はボイスコイルの仕事量に比例します。仕事量は電力に比例します。)
• (入力が一定にもかかわらず)出力電力が変化してしまったら、音が変化します。
• つまり(入力が一定にもかかわらず)周波数によって音量が変化したら困ります。
• だからパワーアンプはインピーダンス(負荷抵抗)が変化しても出力電力が変化してはいけません。
• これがパワーアンプの特徴です。
• この特徴を測定すれば、パワーアンプかボルテージ・アンプかを区別できます。
• ※これがスピーカーをパワーアンプ(電力増幅器)で駆動する理由です。
• ※昔からパワーアンプ(電力増幅器)を必要とする理由です。
• ※必要とするのはパワーアンプ(電力増幅器)であり、ボルテージ・アンプ(電圧増幅器)ではありません。
• ※これは私の考えではなく、科学的な根拠に基づく理由です。

実際の測定例

• 実際に測定してみました。
• 一般的なアンプと開発したGPA1の測定結果です。
• どちらがボルテージ・アンプ(電圧増幅器)でどちらがパワーアンプ(電力増幅器)か明白でしょう。
• スピーカーにパワー(電力)を供給するからパワーアンプ(電力増幅器)です。

出力電圧比較

種類	8.2Ω時	33Ω時
ボルテージ・アンプ(電圧増幅器)	1Vrms	1Vrms
パワーアンプ(電力増幅器)	1Vrms	2Vrms

出力電力比較

種類	8.2Ω時	33Ω時
ボルテージ・アンプ(電圧増幅器)	0.12W	0.03W
パワーアンプ(電力増幅器)	0.12W	0.12W

理想的な電力増幅器

• 正しい電圧増幅器と電力増幅器の特性例です。
• 入力と出力は負荷に影響されず比例します。
• しかも負荷に影響されません。

• 不正確な電圧増幅器と電力増幅器の特性例です。
• 入力と出力は比例していますが負荷に影響されます。

• 理想的な電力増幅器の特性例です。
• 入力固定なら出力は負荷に影響されません。されてはいけません。
• スピーカーの負荷は周波数によって変動します。
• 負荷の影響を受けると周波数によって出力が変動します。
• すると音色(高周波の混合割合)が変化します。
• だから負荷に影響されてはいけません。
• ※音は電力に比例します。電圧ではありません。
• ※必要としているのは電力増幅器です。