真空管アンプ・OPTの課題

課題を解決する新技術 (SCS, DCS-PP)

1.SDAの新技術で解決する OPTの時定数の課題

SDAでは永年に亘って一般のA1-S, 及びAB1-PPアンプの音は原音とかけ離れた音がしていると認識していた。しかしながら、その解決策を探し求めてきたが、なかなか解が見つからなかっ た。時定数を小さくするにはLをRに対し小さくすることは容易に理解できるが、しかしながら、Lを小さくした場合には低音再生限界が上昇してしまう新たな 課題が出てきてしまい、本質的な解決にはならない。これは、A1-Sアンプは一次インダクタンスが一つだけなのでその値の大小が直接影響を直接受けてしま う。課題の解決策として複数のコイルを巻くことで克服できると考え実験検証を繰り返し、ついに克服に成功し特許を取得した。

課題を克服した 技術の骨子は、SDAのシングルアンプ用OPTには一次インダクタンスが三本（基本形は2本）で構成されている（Lは0.18H～0.25H程度）、そのうち二本はプレート負荷とカソード負荷に使用し、三本 目はスクリーングリッド(G2)に接続し、独立巻き線方式のUL回路として実効的なULが掛かる様にした。課題を解決したアルゴリズムは、インダクタンス が三本存在することでインダクタンス間に複数のミュウチュアルコンダクタンス(相互コンダクタンス）(M)が多階層に生成されることを利用している。Mの 単位はHで仮想空間に生成されるインダクタンスである。コアーに巻付けたコイルは三つで、実像のインダクタンスL1,L2,及びL3が出来る。そして、 ミューチュアルコンダクタンス(M)は仮想空間に存在する、換言すれば虚像と言える。その生成アルゴリズムは、まず、L1～L3相互間には三個のM1が生成 される、これを第一階層のミューチュアルコンダクタンスと呼び、M1a, M1b, M1cと名付ける。更に、M1a～M1cとL1～L3のそれぞれの間に第二階層のミュウチュアルコンダクタンスが生成され、これをM2と呼び、 M2a～M2iと名付ける。生成されるM2数は9個になり、第一階層と第二階層のMの総和は12個になる。

コイルのインダクタンスは巻き数 （N）の二乗に比例することは公知である。これよりインダクタンスの合計はLo＝L1xN(二乗）で表すことが出来るので、理論上で Lo=0.25(H)ｘ（2の12乗)=1024Hの大きなインダクタンスが生成されることになる。但し、三番目のコイル（G2に接続）はIg2が小さい（約20～30ｍA) ので、このコイルが関係して生成されるM1の持つエネルギーは小さく、実効的な低音再生の寄与度は低いと考えられる。実質的には理論上でM総数の20％程度が有 効利用できていると考えるべきである。故にLo’（H)=Lox(20%の二乗)=40Hとなりる。この値は、OPTを実測した周波数特性の低域特性を良く反 映しているし、一般市販のA1・SのOPTの値に近く、ここで導入した思考アルゴリズムは正しいと考えれれる。

ここで時定数に関係するインダクタンスに注目すると、実態のあるL1～L3のインダクタンス内には残留直流抵抗Rdcが内在し、時定数に関係する。

SDAが製造したOPT(SDA-OPT7311)の実例を挙げると、一次インダクタンスは0.25Hであり、直流抵抗Rdcは4.5Ωである。これを時定数の計算式に代入すると時定数は; 

                        T=0.25(H)/4.5Ω=0.056sec.となる。

こ の数値0.056sec.は有意に従来型OPTより小さいと言える。そして実際の音楽に対し0.056秒は音楽ニュアンスに影響を与えていないし、聴感に影響を与えていないと考えられる。故に、SDAのOPTで音楽を再生すると生の音・原音に限りな近い音、更に高位相特性から音像定位性に優れ、リスナーの眼前で演奏者が奏でている様にスピーカーから聴こえてきます。これをSDAではSound-Field Appearenceアンプと呼んでいます。

 2.SDA・OPTの自己共振周波数の実態

 SDAのOPTの一次インダクタンスは0.25H付近に設定して制作しています。従来型OPTと比較して2桁～3桁も低く作られています。

自己共振周波数は一次インダクタンスのLと、コイル間に生じる浮遊容量のCの値で決まりますが、左の欄の計算式に代入して計算してみます。LCRメータでの実測値のL=0.25H,　C=2.93nFを計算式に代入するとSDA-OPT7311のFr.は；

Fr.=1/2πｘ√（0.25H　ｘ　2.93ｎF)=4.4KHz

計算の結果、共振周波数Fr.は4.4KHzと高い値を示した。この共振点以上では位相が進むが、進角は僅かで、高音域での位相差はほぼ無視できることになりSDAのアンプは高い聴感の音を再生してくれることになります。共振周波数が4.4KHzに在ることは、聴感上で重要な意味を持っています。それは、人の聴覚の聴感は周波数に対しフラットではなく最大聴感感度の周波数3.5Hz付近を中心に放物線状のカーブを描く。その曲線は「聴感等感度曲線」と呼ばれていて、健常人では3.5KHz付近の音を最も感じやすくなっています。その周波数にOPTの共振周波数を合わせることで、そこでは位相差をゼロにできるために、再生音は綺麗に、美しき聴えるこえてきます。SDAのOPTが.4.4KHzに共振点があることは非常に重要なことです。　聴感等感度曲線を下に示します。

聴感等感度曲線（ISO規格）

　　出展：独立行政法人、産業総合研究所

3.SDAが提案するエアーギャップレスOPT

純電流駆動型シングルクロスシャント・シングルアンプ

A1アンプ用OPTでエアーギャッ プの無いOPTは作れないかとSDAでは概ね40年以上に亘って課題の克服を模索してきました。そして、AB1-PPのOPTにはエアーギャップが無いことに注目しました。それはOPT一次巻き線（センタータップ型OPTもあ る）が二つあり、それらに直流電流を打ち消すようにプレート電流を流し、交流電流は合成する様に働かせています。この動作アルゴリズムと同じ方法をシングルアンプの一本の 出力管でも可能なはずであると思考して、検証実験を続けててきました。

課題の解決までには長い時間がかかりましたが、あるきっかけで課題克服の糸口を見つけました。その糸口とは、従来から真空管は電圧増幅素子であるという真空管理論に縛られて、出力回路の動作アルゴリズムを電圧信号で追跡してきました。この概念を捨て去ることから始めました。電圧信号を扱わずに、電流のみに着目して信号経路のアルゴリズムを考えることで課題を克服しました。OPTの一次側に二つ のインダクタンスを巻き、それらにプレート電流とカソード電流を流し、巻き線の極性を正しく接続して直流電流の打ち消しを行わせます。そして音楽信号である交流信号は同相になるように磁気極性をそろえることでOPTから出力信号を取り出すことに成功しました。電圧は打ち消されて電流だけを利用する純電流駆動型アンプが完成しました（特許）。　さらに、電流だけに依存して交流信号を伝達する新しい電力増幅器には大きな付加価値があることも発見しました。それは、SDAのコンダクタンス型パワーアンプ（純電流駆動式アンプ）において、ある計算式に電圧パラメータが存在するとその計算の解はゼロになることです。例えばrpの算出、インダクタンス内に誘起する交流電圧などは全てゼロとなります。この新発見の理論（純電流駆動式アンプ）が大きな付加価値を生んでくれました。（DFのページへ）。