ヘッドフォンアンプ

ヘッドホンアンプは、スピーカーエンクロージャ内のスピーカーではなく、耳に装着するヘッドホンを駆動するために特別に設計された低出力オーディオアンプです。最も一般的には、ヘッドホンアンプは、統合アンプ、ポータブル音楽プレーヤー（iPodなど）、テレビなど、ヘッドホンジャックを備えた電子機器に組み込まれています。ただし、特にオーディオマニア市場や音楽スタジオなどのプロフェッショナルオーディオアプリケーションでは、スタンドアロンユニットが使用されています。ヘッドホンアンプには、ハイファイ愛好家やオーディオマニアが使用するコンシューマーグレードのモデルと、レコーディングスタジオで使用されるプロフェッショナルオーディオモデルがあります。

消費者向けヘッドフォン アンプは、 Hi-Fi愛好家のニッチなオーディオファン市場向けに販売されている市販の独立したデバイスです。これらのデバイスは、ほとんどのオーディオ プレーヤーで使用されている小型で安価なヘッドフォン アンプに比べて、より大きな音量と優れた電流容量を実現します。Stax SR-007などの非常にハイエンドの静電型ヘッドフォンの場合、専用の静電型ヘッドフォン アンプまたはトランス ステップアップ ボックスとパワー アンプが必要です。これは、専用の静電型ヘッドフォン アンプまたはトランスだけが、ヘッドフォンを駆動するために必要な電圧レベルを提供できるためです。ほとんどのヘッドフォン アンプは、使用する特定のヘッドフォンとアンプの設計に応じて、10 mW から 2 W の間の電力を供給します。特定の高出力設計では、低インピーダンス負荷に最大 6W の電力を供給できますが、ヘッドフォンでこのような電力出力の利点は不明です。これは、このような電力レベルで機能するのに十分な低感度を持つ少数のオーソダイナミックヘッドフォンが、このようなアンプを使用すると危険なほど高い音量レベルに達するためです。

事実上、ヘッドフォン アンプは、標準のヘッドフォン ジャックまたはオーディオ ソースのライン出力に接続できる小型のパワー アンプです。電気的には、ヘッドフォン アンプは、非常に高い入力インピーダンス(理想的には無限大) と、より低い出力インピーダンス(理想的にはゼロ) およびより広い範囲の出力電圧 (理想的には無限大) を提供するアンプと考えることができます。これにより、アンプによって提供される追加の電圧の結果として、低感度のヘッドフォンをより大きく駆動できます。汎用オーディオ製品に統合されたヘッドフォン アンプを使用する場合よりも、ヘッドフォンをより低い歪みで駆動すると、忠実度が向上する可能性があります。実際には、これは、出力インピーダンスが十分に低い消費者向け電子機器で低インピーダンスのヘッドフォンを使用する場合に最もよく発生します (以下のインピーダンスに関する説明を参照)。

ほとんどのヘッドフォンアンプはより高い電圧出力をサポートしており、したがってより高い電力（音量）レベルに対応しています。ほとんどのポータブル電子機器は1.8、2.5、または3.3 Vpp電源で動作しますが、多くのヘッドフォンアンプは10、18、または24 Vpp電源を使用しており、5～20 dB高い音量を実現しています。^[1] ヘッドフォンの音量が小さすぎる場合は、より高い電圧/電力を出力できるアンプを追加すると音量が上がります。

多くのヘッドフォン アンプの出力インピーダンスは0.5 - 50 オームの範囲です。1996 年の IEC 61938 規格では 120 オームの出力インピーダンスが推奨されていますが、実際にはめったに使用されず、現代のヘッドフォンでは推奨されていません。出力インピーダンスが高いと、周波数によって負荷インピーダンスが変化するため、周波数応答が変動する可能性があります。2008 年にStereophile Magazine は、120 オームの出力インピーダンスが特定のタイプのヘッドフォンの周波数応答に 5 dB の誤差を引き起こす可能性があることを示す記事を公開しました。ただし、この記事の著者は次のようにも述べています。「ヘッドフォンの主観的評価への影響は、メーカーがソース インピーダンスに関してどのような仮定を立てたかが通常不明であるため、より厄介です。」^[2]

さらに重要なのは、出力インピーダンスが低いと、ソースがトランスデューサーに対して持つ制御を改善することで歪みを減らすことができるということです。これはしばしばダンピングファクターとして表現され、ダンピングファクターが高いほど歪みが大幅に減ります。^[3]ある会社は、低インピーダンスアンプでは30 HzでのTHD+Nが30オームアンプに比べて45 dB改善したことを示しています。 ^[4]たとえば、出力インピーダンスが<1 Ωのヘッドフォンアンプで駆動する32 Ωのヘッドフォンはダンピングファクターが>32になりますが、iPod touch 3G（出力インピーダンス7 Ω）^[5]で駆動する同じヘッドフォンで はダンピングファクターはわずか4.6になります。120 オームの推奨値を適用すると、ダンピングファクターは許容できないほど低い0.26になり、結果として歪みが大幅に高くなります。逆に、同じ iPod touch で 120 オームのヘッドフォンを駆動すると、ダンピング係数は 17.1 となり、インピーダンスの低いヘッドフォン アンプを追加してもメリットはほとんどないでしょう。

出力インピーダンスに加えて、他の仕様もヘッドフォン アンプの選択に関係します。THD 、周波数応答、IMD、出力電力、最小負荷インピーダンス、およびその他の測定値も重要です。ただし、これらのほとんどは、出力インピーダンスを下げてダンピング ファクターを改善することで改善されます。

電子工学に興味のある人にとって、低消費電力でかなりシンプルなヘッドフォンアンプは、人気のDIYプロジェクトとなっています。インターネットには、複雑さやコストがかなり異なるヘッドフォンアンプの設計が多数投稿されています。重要な例として、シンプルなオペアンプベースのCMoy設計が挙げられます。これは、現在入手可能な最も人気のあるヘッドフォンアンプ設計の 1 つです。CMoy はシンプルなため、簡単に組み立てることができ、また、ブレスミントの缶 (電池を含む) に収まるほど小さくすることができます。その一方で、ヘッドフォンほどインピーダンスの低い負荷を駆動するように設計されていないオペアンプを使用して組み立てられることが多く、パフォーマンスが低下し、優れた設計では存在しないオペアンプ間の可聴差が生じます。^[6]

クロスフィードは、左と右のステレオ チャンネルをわずかにブレンドして、古いステレオ録音のヘッドフォン リスニングの特徴である極端なチャンネル分離を軽減します。これは、少数のリスナーに頭痛の種になることが知られています。クロスフィードは、サウンドステージ特性も改善し、スピーカー ペアを聴いているかのように、音楽をより自然に聞こえさせます。クロスフィードを信頼している人もいますが、クロスフィードのないアンプを好む人も多くいます。デジタル信号処理(DSP) テクノロジの導入により、多くのメーカーが「ヘッドフォン仮想化」機能を備えたアンプを導入するようになりました。原理的には、DSP チップにより、2 つのドライバー ヘッドフォンで完全な Dolby 5.1 (またはそれ以上) サラウンド システムをシミュレートできます。2 つのヘッドフォン ドライバーからの音が混ざると、脳が音源を見つけるために使用する位相差が作成されます。ほとんどのヘッドフォンでは、右と左のチャンネルがクロスフィードのように結合しないため、音の方向性があるという錯覚が生じます。

プロオーディオ用語では、ヘッドフォン アンプは、複数のヘッドセットを 1 つ以上のオーディオ ソース (通常はバランス オーディオソース) に同時に接続して、レコーディング セッション中に「ライブ ルーム」または録音されたトラックから歌ったり演奏したりするサウンドをモニターできるデバイスです。ヘッドフォン アンプを使用すると、歌手やミュージシャンは隔離されたブースで演奏している他のミュージシャンの音を聞くことができます。また、オーディオ エンジニアやレコード プロデューサーは、ライブ パフォーマンスやライブ トラッキングをモニターできます。

サブミキシング機能を備えたヘッドフォン アンプを使用すると、リスナーは複数のソースから同時に送られてくるオーディオ信号を調整、ミックス、監視できます。この種類のヘッドフォン アンプは、レコーディング セッション中に、ミキシング ボードまたは再生デバイスから送られてくる個々のステム ミックスまたは楽器の再生をサブミックスするためによく使用されます。多くの場合、リスナーは独自のコントロール セットを使用して、ミックスのさまざまな側面や、チャンネル レベル、全体的な音量、低音、高音などの個別および全体的なパラメータを調整できます。

分配ヘッドフォン アンプは、 1 つの信号を複数のヘッドセットまたは複数のヘッドセットの複数のグループに同時に送信できる特殊なヘッドフォン アンプです。ここに示すような多くの分配ヘッドフォン アンプは、アンプの 1 つのオーディオ入力を別のアンプの「THRU」とマークされたカスケード出力に接続することでカスケード接続できます。

サブミキシングと配信を同時に実行できるプロオーディオ ヘッドフォン アンプのさまざまな組み合わせも存在します。

• オペアンプの交換

• ハワード、K (2008) 「耳の間：ヘッドフォン測定の芸術と科学」、ステレオファイル、2008年8月 [1]

• もうひとつの Cmoy ヘッドフォンアンプ v4