HMA-9500ハイレゾ音源ハイレゾ音源ハイレゾ音源ハイレゾ音源ハイレゾ音源

  • 長岡鉄雄「ステレオ・ピュアオーディオ」、「マルチチャンネルAV」、「コンピュータ」の融合が「PURE SPEED」の目指す世界です。「PURE SPEED」は、科学計測を重視し、雑音・歪率・周波数特性・ダイナミックレンジなどを追求し、原音に忠実な再生を目指します。そこで主観論・感覚論を廃し、技術的優位性を、シュミレーションや精密な測定で立証しています。これまで原音再生を重視したオーディオは、音楽的パフォーマンスが優れないという、一部の主観論もありましたが「PURE SPEED」はそのような説を一瞬で吹き飛ばす威力があります。「PURE SPEED」に一度でもふれれば、その魅力を実感する事でしょう。

デュアル・オペアンプ PS-UNIT5

PS-UNIT5 (UIA5000)

LinkIconUIA5000/PS-UNIT5技術解説(11.4MB)
HMA-9500UIA5000のDAC~パワーの全段に採用された、オペレーショナルアンプPS-UNIT5は、電流帰還型増幅回路を、カスケード接続することで、電圧帰還型増幅回路に等価させたアンプです。この方式は、位相回転が少なく、広帯域で大きなNFBを掛けることが出来る(=雑音歪率が低く、ダイナミックレンジが広い)電流帰還の特徴と、帰還回路にトーンコントロールなどを実装出来、信号経路をシンプル化できる電圧帰還の特徴を併せ持ちます。PS-UNIT5は、スルーレート対称性、電源変動抑圧比などの諸特性で有利な全段上下対称コンプリメンタリA級プッシュプル構成です。カレントミラー結合の電流帰還型増幅段に、インバーテッド・ダーリントン・カスコードブートストラップ付き上下対称A級-SEPPバッファを組み合わせ高いパフォーマンスを有します。PS-UNIT5は、デュアルタイプで、高密度実装が可能です。2つのアンプには独立したリップルフィルタが導入され、相互干渉を防止します。

デュアル・オペアンプ PS-UNIT6

PS-UNIT6 (UIA5500)

LinkIconUIA5600/PS-UNIT6技術解説(12.9MB)
HMA-9500HMA-9500HMA-9500

UIA5500のDAC~パワーの全段に採用された、オペレーショナルアンプPS-UNIT6は、1段の増幅ステージしかもたない、フォールデッドカスコード型・高速・広帯域・電圧帰還型オペアンプです。この方式は位相回転が少なく、広帯域で大きなNFBを掛けることが出来るため、雑音歪率を低減する上で有利です。差動入力電圧帰還型なので、DC性能と偶数次高調波歪性能に優れ、また帰還回路にトーンコントロールなどを実装出来るため、信号経路を複雑化せずに、高機能を両立できます。PS-UNIT6は、スルーレート対称性、電源変動抑圧比などの諸特性で有利な全段上下対称コンプリメンタリA級プッシュプル構成です。入力段は、カスコードブートストラップ付きBJTダーリントン差動対称回路で、インバーテッド・フォールデッドカスコード回路を組み合わせ1段電圧増幅回路を形成します。この出力は、インバーテッド・ダーリントン・カスコードブートストラップ付き上下対称A級-SEPPバッファを通して出力されます。この構成は、大きなDCゲインとGB積は広帯域で大量のNFB(フィードバック)をかけることができる上、またトランジスタの電極間インピーダンスが信号電圧によって変調を受けないので、現代の測定技術の限界に迫る低歪率を実現できます。PS-UNIT6内で必要な各電流は、高精度定電流回路が生成します。またカスコードブートストラップや定電流回路、出力段などに必要なバイアス電圧は雑音源にならないよう定電圧回路とフィルタコンデンサにより構成されます。PS-UNIT6は、デュアルタイプで、高密度実装が可能です。2つのアンプには独立したリップルフィルタが導入され、相互干渉を防止します。

レギュレータ内蔵オペアンプ PS-UNIT1

PS-UNIT1 (SC1000/SP2000)

LinkIconSC1000/SP2000/PS-UNIT1-2技術解説(2.4MB)
HMA-9500SC1000、SP2000の増幅段は、オペレーショナルアンプPS-UNIT1、もしくはバッファアンプPS-UNIT2しか通過しません。主要な増幅経路に実装されるPS-UNIT1は、1段の増幅ステージしかもたない、フォールデッドカスコード型・高速・広帯域・電圧帰還型FETオペアンプです。この方式は位相回転が少なく、広帯域で大きなNFBを掛けることが出来るため、雑音歪率を低減する上で有利です。差動入力電圧帰還型なので、DC性能と偶数次高調波歪性能に優れ、また帰還回路にトーンコントロールなどを実装出来るため、信号経路を複雑化せずに、高機能を両立できます。PS-UNIT1は、スルーレート対称性、電源変動抑圧比などの諸特性で有利な全段上下対称コンプリメンタリA級プッシュプル構成です。入力段は、カスコードブートストラップ付き2パラレルFET差動対称回路で、インバーテッドフォールテッドカスコードを組み合わせ1段電圧増幅回路を形成します。この出力は、FETと2パラレルBJTによる、ダーリントン・カスコードブートストラップ付き上下対称A級-SEPPバッファを通して出力されます。出力段には歪除去回路が搭載され、負荷の重い状態でも優れた性能を発揮します。
HMA-9500簡略化した「PS-UNIT1」の回路図    【拡大】 この構成は、大きなDCゲインとGB積は広帯域で大量のNFB(フィードバック)をかけることができる上、またトランジスタの電極間インピーダンスが信号電圧によって変調を受けないので、現代の測定技術の限界に迫る低歪率を実現できます。PS-UNIT1内で必要な各電流は、温度係数55~85ppm/℃、同相除去比79ppm/Vのダーリントンカスコード付き定電流回路が生成します。またカスコードブートストラップや定電流回路、出力段などに必要なバイアス電圧は雑音源にならないよう定電圧回路とフィルタコンデンサにより構成されます。

Plain_wht_Right.pngPS-UNIT1のもう一つの特徴は、レギュレータ一体型アンプであることです。差動・カスコードブートストラップ・ウィルソンカレントミラー負荷の電圧増幅段と、FET+BJTのダーリントン出力段によるレギュレータをアンプに直結、回路間干渉、電源雑音を抑制します。レギュレータは高域の電源変動抑圧比が極めて高い構造で、100KHzでも79dBのリップル抑圧比を達成μVオーダの雑音レベルを可能にしました。基準電圧や帰還抵抗は25~30ppm/℃低ドリフト品を使用し、温度安定性も優れます。PS-UNIT1は、モノリシックICでないと実現できないような膨大な回路規模ですが、多層基板、両面実装、小型の部品を多用し、回路をコンパクトにまとめることで、デュスクリートモジュ-ル化を実現しています。

PS-UNIT1の性能は20Hz~20KHzにおいてクリピッングポイントの55%程度の範囲内であれば2ppm以下の高調波歪率、(信号発生器の歪率を含む)、ピーク性能では0.2ppmを凌ぐ歪率、±60Vの耐圧、2Aの負荷駆動力、200dBを超える電源変動抑圧比、微小信号用センサアンプでも通用する0.8nV/√Hz(1KHz)の電圧雑音密度、125dB以上の裸利得、140MHz以上のGB積(1KHzで103dBもの裸利得)、微小なバイアス電流など、総合的に高い性能を実現。このユニットアンプをSC1000、SP2000の全信号経路に活用することで、究極の性能を達成することができました。

バッファアンプ PS-UNIT2

PS-UNIT2 (SP2000)

LinkIconSC1000/SP2000/PS-UNIT1-2技術解説(2.4MB)
HMA-9500PS-UNIT2は、コンパクトな無帰還バッファで、SP2000のチャンネルデバイダ用に開発されました。ゲインが必要なく、負荷の小さい箇所にPS-UNIT2は適しています。回路構成は、異極性ダーリントン・上下対称コンプリメンタリプッシュプルエミッタフォロワ+初段カスコードブートストラップ接続です。無帰還でありながら1KHz0.00005%,20KHz0.00017%(1~7Vrms)を下回る低歪、136.6dB(IEC-A)の高S/Nを実現。
HMA-9500簡略化した「PS-UNIT2」の回路図    【拡大】 チャンネルデバイダなどアクティブフィルタ用途では、出力インピーダンスが高いと使い物になりませんが、PS-UNIT2は無帰還でありながら8Ωという低出力インピーダンスを実現。PS-UNIT2は、PS-UNIT1の安定化電源で動作します。

高品位パッシブ素子

高品位パッシブ素子 (SC1000/SP2000)

HMA-9500【拡大】HMA-9500【拡大】
<抵抗> 抵抗には大きな温度係数があり、信号電圧変化で、抵抗温度が変化、これが抵抗値変化となって直線性が悪化します。そこでゲインを決定する重要な箇所に、金属箔抵抗や薄膜抵抗など、温度係数の低い部品を使用し、これらの歪を低減しています。これらの抵抗には、カーボン抵抗のようなエクセルノイズ(電流経路の散乱で生じる雑音)が発生しないので高S/Nです。
<コンデンサ> 弊社の製品は、音質への影響が大きい、信号経路のコンデンサの使用を控えていますが、完全になくすことは出来ません。そこで残されたコンデンサには、フィルムコンデンサ、マイカコンデンサなどを使い、歪みの発生を抑えています。これらのコンデンサの歪み率はPS-UNITアンプモジュールの性能を遥かに凌ぐほど優秀です。また製品寿命を左右する電解コンデンサは、105℃以上の高信頼性化を推進しています。

NFB技術

NFB技術

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音響機器だけでなく、映像機器、電源、産業機器、医療機器、航空宇宙機器、防衛産業、通信などあらゆる分野のアナログ電子回路は、NFB技術(ネガティブフィードバック=負帰還)によって支えられています。重低音をガンガン鳴らしているラジカセのCDが飛ばないのも、フィードバック技術の恩恵にほかなりません。NFBがないとアナログ回路の精度は可聴帯域で、だいたい1000ppm以上、より高い周波数ではより多くの誤差が生じますから、現代のアナログ回路はNFBなしには成立しません。NFBによる効能は以下の通りで、情報を精密に伝送する上で欠かせない技術です。

①高調波歪率を低減する。
②混変調歪率を低減する。
③ループ内の電流雑音と電圧雑音を低減する。
④ダイナミックレンジを拡大する
⑤周波数特性を広げる
⑥位相特性を改善する。
⑦逆起電力など負荷の影響を受けにくくする。
⑧温度によるゲインやオフセットのドリフトを軽減する。

高速広帯域

NFBをかけるとアンプの歪みや雑音は、NFBの量、これを帰還量と呼びますが、帰還量だけ軽減します。NFBをかける前の歪みが10%であっても100dBのNFBを掛けると、歪率は0.0001%になります。このため細かな小細工で歪みを軽減しようとするより、帰還量を大きくするほうが、遥かに効果的な性能向上に繋がります。しかし帰還量の大きさは、低域では大きく、高域ほど小さくなります。高域まで大きなNFBをかけるには、入出力の伝播遅延が小さい、高速のアンプが不可欠です。高域まで大量のNFBを掛けられる高速化されたアンプを、一般には”高速・広帯域アンプ”と呼びます。PURE SPEED製品は、高速・広帯域アンプを信号経路の全てに使用しています。ブランドの由来”SPEED”とは、高速・広帯域アンプを意味しています。このためPURE SPEEDは一般のアンプと比較して、高域の歪みが少ないという特徴があります。

高DCゲイン

低域の帰還量は高速さではなくDCゲインの大きさで決まるため、高速であっても必ずしも低域の性能が良いとは限りません。PURE SPEEDのアンプは高速性だけでなく、このDCゲインが大変大きく、低域~高域まで全帯域で超低歪みを維持できるのです。

パワーMOS-FET

蘇る元祖パワーMOS-FETアンプ

元祖パワーMOS-FET

UIA5000,UIA5500,SP2000の出力段に使われているパワーMOS-FETは2SK2220/2SK1056もしくは2SJ351/2SJ160のコンプリメンタリペアが採用されています。これはオーディオ用パワーMOS-FETとして、世界で初めて製品に導入された2SK134/2SJ49の後継デバイスです。パッケージはTO-3Pになったものの、電気的性能は2SK134/2SJ49を継承しています。この石は、長岡鉄男氏の愛用していたLo-D HMA-9500MkⅡに使われた銘石で、1977年のHMA-9500で搭載されて以降、HMA8500、高級セパレートアンプ、高級プリメインアンプに採用されてきた伝統あるデバイスです。HMA-9500mkⅡは遠い昔に生産を中止し、Lo-Dブランドもなくなっています。また最近のMOS-FETアンプは皆、2SK134/2SJ49とは全く対照的な、大電流MOS-FETなので、高速MOS-FET独特のテイストは失われてしまいました。そんな中、弊社のUIA5000,UIA5500,SP2000は伝統的な、高速MOS-FETですから、HMA-9500mkⅡのテイストを味わうことができると思います。

パワーデバイスの比較

MOS-FET、バイポーラトランジスタ、大電流MOS-FET、V-FET(SIT)を比較してみます。同じMOS-FETであっても大電流MOS-FETは、まったく異なるデバイスであることが分かります。

MOS-FET
MOS-FET:入力容量が小さく、高速動作に適しているデバイスです。Gm(ゲイン)が低いので素子のリニアリティは決してよくないのですが、高速なので、広帯域で大きなNFBを安定してかけることができ、低歪みのアンプにしやすいデバイスです。さらにAB級動作であってもクロスオーバー歪みが発生しにくい二乗特性を持っている点、熱安定性が高く、サーマルディストーション(温度で動作点がずれて発生する歪)が少ないのが魅力です。このデバイスの高速性を生かすには、UIA5000やSP2000のように、高速・広帯域・高帰還アンプが最適。古いデバイスであるが、最新のアンプ設計手法に合致している。

MOS-FET
BJT(バイポーラ・ジャンクション・トランジスタ):AB級動作ではクロスオーバー歪を発生する指数特性の素子です。しかしGm(ゲイン)が大きいので中低域の歪が小さく、MOS-FETに継いで入力容量が小さく、高NFBにしやすいなど性能面でも魅力があります。性能面で致命的な問題がない点に加え、ここで挙げた4つの半導体の中では最も低価格であるため、普及率の高いデバイスです。温度が上がると(アイドル)電流が増大し、それによって更に温度が上昇してさらに電流が増大する熱暴走を起こす温度係数を持っており、対策が不可欠です。

MOS-FET
大電流MOS-FETMOS-FETといっても↑のMOS-FETとまったく別次元の素子です。Gm(ゲイン)はBJTより大きく、熱暴走リスクもBJTより高いため、一見するとバイポーラの延長にあるデバイスのように見えます。しかし二乗特性や、入力抵抗が高い点は、MOS-FETと同じです。ただし入力容量がMOS-FETよりも数十倍も大きく、高速・広帯域・高NFBアンプにするには適しません。もともとPWMアンプの出力段用に開発されたスイッチングデバイスなので、オン抵抗が低く電力損失が少ないのが特徴です。また駆動インピーダンスさえ低ければ高速スイッチングが可能なので、D級アンプ向けのデバイスです。(SP192Dの出力素子はこのタイプ)最近のMOS-FETアンプは殆どこのタイプです。

MOS-FET
V-FET(SIT):三極管特性を有する唯一の半導体です。(MOS-FETは五極管特性、BJTは真空管に存在しない特性) まだ半導体アンプが出始めの頃、半導体で三極管特性を実現するのは、多くの技術者の夢でしたが、実際にV-FETが登場すると、様々な問題が普及を阻みます。電源変動がほとんど減衰せずに出力に現れる点(※1)、他の半導体に比べ20~30Vも高い電源電圧が必要な点(※2)、起動時や終了時にラッシュ電流が流れるため対策回路が必要な点など、使いこなしが難しいデバイスで、BJTアンプと同等の性能・音質・安定性を達成するだけで膨大なコストがかかってしまうのです。さらにV-FETのメリットである内部インピーダンスの低さも、半導体アンプの出力段では殆ど意味がありませんでした。なぜなら、半導体アンプの出力段はゲイン1のフォロワであり、出力インピーダンスは1/Gmになるため、Gmの大きなBJTやMOS-FETでも十分に低インピーダンスにすることができるからです。こうした理由から、V-FETの採用は希少で、きわめて少量しか流通しておらず、コストもBJTの100倍に達するため、今後V-FETアンプが継続できるか否かは微妙な状況です。

※1 電源変動抑圧比・・・V-FET=15~20dB、BJT・MOS-FET・大電流MOS-FET=70~100dB
※2 無効電圧(飽和電圧)・・・V-FET=20~30V、BJTや大電流MOS-FET=1V、MOS-FET=3V

VGAT

VGAT

SC1000やUIA5500、UIA5000で採用されたこのシステムは、2つの可変ゲインアンプで、低インピーダンスアッテネーターを挟み込むボリュームデザインで、無駄な減衰と、無駄な増幅を抑え、高S/N を達成します。これらの機種では。トーンコントロールも埋め込まれ、信号経路を複雑化することなくハイクオリティーな音質調整が可能です。(以下はUIA5000/5500のブロックダイアグラム)
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MLD + アンプリンク

MLD

DOLBY-DIGITAL/DTSなどのマルチチャンネルサラウンド音声をデコードして生成された、デジタル音声(リニアPCM)を、2チャンネル毎にペアリングして光デジタル音声出力(S/PDIF)します。サラウンドデコーダーを持たない、DAC内蔵ステレオプリメインアンプの駆動に最適です。これをMLD(Multi-channnel/LinearPCM/Digital-output)と称します。MLDでは5.1CHで3本、4.0CHで2本の光ケーブルが必要です。
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アンプリンク

UIA5000/UIA5500では複数のプリメインアンプの制御を統合して連携させることができます。マスタに設定したアンプの操作に他のアンプが従う仕組みです。MLDで複数のアンプがあっても、アンプリンクでコントロールを統合することが出来るのです。

DolbyDigitalLive

DolbyDigitalLive

DSU6000はDolbyやDTSのデコードができますが、逆にエンコード機能も搭載しています。これによって、ゲームなどマルチチャンネルの出力を1本の光ケーブルに集約することもできます。この光デジタル出力はAVアンプなどのデコーダーで再びチャンネル分解します。

全機種ハイレゾ対応

全機種ハイレゾ対応

デジタルオーディオインターフェースを有する、UIA5500、UIA5000、DSA192UT、DSA6000では、時間軸で2~4倍、振幅軸で256倍の分解能の192KHz~88.2KHz24Bitハイレゾ音源をフルサポートします。(176.4KHzや88.2KHzの対応は機種による)
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フィロソフィー

フィロソフィー

最高峰のアンプに求められるもの

MOS-FET オーディオアンプが扱う音楽情報は、周波数スペクトルと、位相情報を持った電気信号に他なりません。電気信号でこれ以外の情報を伝達することは不可能であり、音像定位、空気感、臨場感、ディティール、きつさ、スケール感など様々な表現は、これらの一部を主観的に表現したものにすぎません。それ以上でも、それ以下でもなく、アンプの使命は、この2つを精密に伝達することです。ではこの『精密に伝達する』の精密さとは、どの程度でしょうか。今日多くのソースは16bitのデジタル信号として記録されていますが、これは15.3ppmの分解能に相当します。この分解能を生かすには、その1/2以下である7.6ppmの精度が最低必要になります。しかしスピーカーはおろか、アンプやD/Aコンバータですら、この精度を達成するのは簡単な事ではありません。こうした状況が改善されないまま、ハイレゾ音源や、デジタルオーディオワークステーションの開発が進み、真の16Bit精度のコンテンツ製作も可能になりつつあります。PURE SPEEDブランド・フラッグシップの目標は、この16Bit精度を十分再現することにあります。最終的にはスピーカーを含めた目標と考えていますが、最もカラフレーションを少なくできるパートがアンプですから、アンプの性能は、全可聴帯域で16Bit精度を上回る性能を目指しました。

回路、試聴モデルの徹底した研究

 PURE SPEEDは、トリッキーで安定性の悪い回路や、風聞だけで音質が良さそうだとされる裏付けなき回路は使いません。PURE SPEEDで採用する回路は、シミュレーション、計測、ヒアリングの全ての点で、その優位性が実証されたもののみです。弊社のコンピュータには、これまでのオーディオで使われてきた、膨大な回路モデルが蓄積されており、それぞれの長所、短所などが一目瞭然で、こうした中で、回路の方向性を探ってきました。また聴覚モデルの研究を進め、位相認識、主観の影響、集中力の影響、音楽ソースの影響、音像定位の正体、残響や音量の影響などについて膨大な基礎データを収集し、製品開発に活用しています。

これからはPCオーディオの時代

 音質はDAC以降で決まります。ソースがパソコンや安価なプレーヤーであっても、光デジタル出力や、USBなどを経由して、高性能DAC搭載アンプと接続すれば、最高の音質を体験できます。PCオーディオでは、CDを入れ替える手間が省ける、好きな曲で再生リストを作れる、イコライジングや音場補正が無償・低価格のソフトウェアで実現できる、ハイレゾ音源を楽しめる、光ディスク特有の汚れや傷などによるエラーの影響から開放される、CDショップに足を運ばなくてもネットから好きな曲をダウンロードしてすぐに聞けるなど、従来のレガシーオーディオでは不可能な、多くの利便性をもたらします。サヤはもともとPCによる計測技術を売りにしている企業ですから、PCオーディオは得意分野でもあり、今後はPCオーディオを強く意識した製品づくりを行ってまいります。

マルチチャンネル・ホームシアターもPCで実現可能

 ピュアオーディオスペックで、サラウンド・ホームシアターを楽しんだことはあるでしょうか。一度体験したらやめられないでしょう。そのくらいのインパクトがあります。オーディオ機器は、これまで『ステレオ』が主流でしたが、SACD、DVD、Blurayの普及で『マルチチャンネル』コンテンツが定着しつつあります。さらに、Blurayドライブを装備したパソコンはもはや当たり前になりつつあり、DOLBY/DTS対応のサウンドカードDSU6000をビルドインすれば、PCオーディオならぬPCホームシアターもすでに実現可能です。PCには、地デジ/BS/CSチューナーも搭載可能なので、Bluray/DVD/CDプレーヤー、テレビの役割を、PCに集約することができるのです。PURE SPEED製品は、SC1000やDSU6000はマルチチャンネル対応、UIA5000やUIA5500はアンプリンクによるマルチチャンネルへのアップグレードが可能で、こうしたマルチチャンネルを強く意識した設計になっております。

音楽で幸せになろう

 多少難しい話をしましたが、オーディオの目標とすることは、音楽で幸せになることだと思います。是非、PURE SPEEDと素敵な音楽で幸せを手に入れてください。