バルブオーディオアンプ

バルブオーディオ アンプ(英国) または真空管オーディオ アンプ(米国) は、音響の強化、録音、再生に使用されるバルブ アンプです。

トランジスタなどの固体素子が発明されるまで、すべての電子増幅は真空管アンプによって行われていました。今日ではほとんどのオーディオアンプで固体素子が主流ですが、音楽の演奏や再生など、 その可聴特性が心地よいと考えられる場合には、真空管オーディオアンプも依然として使用されています。

ギター用真空管アンプ (および、それほどではないがボーカルやその他の用途) の目的は、Hi-Fi アンプの目的とは異なります。その目的は、必ずしも音をできるだけ正確に再現することではなく、むしろミュージシャンの音のコンセプトを実現することです。たとえば、Hi-Fi アンプでは歪みはほぼ例外なく望ましくないと考えられていますが、パフォーマンスでは望ましい特性と見なされる場合があります。

小信号回路は、意図的に非常に高いゲインを持つように設計されることが多く、信号を真空管回路の線形範囲からはるかに外れた範囲で駆動し、意図的に大量の高調波歪みを生成します。真空管の歪みとオーバードライブ特性はトランジスタとはまったく異なり (一般的な回路で利用可能な電圧ヘッドルームの量も例外ではありません)、これが独特のサウンドを生み出します。このようなパフォーマンス用途のアンプは、通常、現代のハイファイ製品からはほとんど姿を消したトーンとフィルター回路を保持しています。特にギター用のアンプには、いくつかの「エフェクト」機能も含まれる場合があります。

エレキギターは 1930 年代にリッケンバッカーによって誕生しましたが、その現代的な形は1950 年代にフェンダーとギブソン(特にフェンダー テレキャスター(1951) とストラトキャスター(1954)、ギブソン レスポール(1952)) によって普及しました。最も初期のギター アンプは、おそらく他の目的で作られたオーディオ アンプを改造したものでしたが、エレキギターとそのアンプは専門メーカーのサポートを受けてすぐに独自の発展を遂げました。

ギターアンプは、ギタリストが望むときに歪ませて倍音や倍音に富んだ音色を作れるように設計されていることが多い。真空管と回路の特性は、生成される音の性質に直接影響する。電源も音色に影響を与える可能性があり、比較的小型の電源コンデンサは、ピーク出力と電力消費の瞬間に特徴的な「たるみ」を生じ、その後回復し、音楽的に魅力的であると考えられることが多い。^[1]さらに、ギタリストは音響フィードバックを使用して、結果として得られる音をさらに変更することがある（フィードバック信号は元の信号に比べてわずかに時間差があることに注意してください）。

ギター アンプは、通常、電気的にも物理的にも過酷な使用にも耐えられるように設計されています (ギタリストは演奏会などで頻繁に移動するため)。大規模なシステムでは、アンプはスピーカー エンクロージャとは別になっていますが、小規模なシステムでは、アンプとスピーカー エンクロージャが一体化され、いわゆる「コンボ」を形成していることがよくあります。アンプは通常コンボの上部にあるため、真空管はエンクロージャの本体に向かって逆さまにぶら下がっていることがよくあります。真空管はクリップで固定されている場合もあります。

現代の真空管ギターアンプのほとんどは、 6L6またはEL34 の一対のパワーペントードまたはビームテトロードを使用したクラス AB1 プッシュプル回路を使用していますが、まれにKT88、6550、または低パワーのEL84 をウルトラリニア接続 で使用します。出力段の前には、電圧増幅段 (ペントードまたはツイントリオード) と位相スプリッター (ツイントリオード) があります。1 つのエンベロープに 2 つの同一セクションを備えたツイントリオードが使用され、通常はノバルタイプの12AT7、12AU7、12AX7または同等品ですが、オクタルタイプの6SN7が使用されることはあまりありません。

真空管オーディオアンプが最も早く大量に使用されたのは、電話通信でした。真空管アンプは、長距離電話回線や海底電話ケーブルの開発に欠かせない存在でした。その後すぐに無線用途が生まれ、真空管はオーディオ (AF) 回路と無線 (RF) 回路の両方に使用されました (RF はこの記事の範囲外です。真空管アンプを参照してください)。

1920 年代頃、音声録音と電子再生の最初の用途の 1 つは、新しい「トーキー」を上映するための設備を備えた多くの映画館での使用でした。この時期の映画音響システムは、主に「Westrex」によって供給されていました。Westrex は、通信機器サプライヤーである Western Electric 社と関連があり、現在生産されている DH-SETオーディオ愛好家向け増幅装置の中心となっている 300B DHT チューブのメーカーでもありました。

この時代のアンプは、通常、クラス A シングルエンド トライオード回路で直接加熱真空管を使用していました。出力は、数ワットから、非常に強力なアンプではおそらく 20 ワットまでの範囲でした (現代の半導体アンプは、はるかに高い出力を生成します)。今日、このタイプの回路は、オーディオマニアのハイファイの極みでニッチな支持を維持しており、DH-SET と呼ばれることがよくあります。

第二次世界大戦前、ほとんどすべての電子アンプはフィードバックなしで使用された三極管でした。真空管の本来の、不完全ではあるものの直線性により、補正なしで許容できる歪み性能を得ることができます。クラス A 三極管ステージの振幅歪みは、陽極電流が小さくなりすぎないように注意し、グリッド電流がどのポイントにも流れないようにすれば小さくできます。この場合、歪みは主に比較的問題のない第 2 次高調波であり、パーセンテージは出力振幅にほぼ比例します。適度な負帰還を追加すると直線性はさらに向上します。同じ電力消費の五極管は三極管よりも高い出力が可能ですが、歪みはより大きく、より問題になります。

戦後、プッシュプルトポロジーにおける負帰還の広範な採用により、より大きなパワーと直線性が得られました。特に、1947 年にウィリアムソン増幅器が発表されて以降、この増幅器はその後の標準 (および主流のトポロジー) を確立しました。

プッシュプルの普及により、小型の（したがって安価な）トランス^[要出典]と、ピークを処理するためのより大きな電力（通常 10 ～ 20 ワット）の組み合わせが可能になりました。ハイファイ業界が誕生しました。

その他の開発には以下が含まれます (その他多数)。

• 英国のLEAK社が「Point One」シリーズのアンプ（1945年）を発表し、初めて0.1% THDの性能基準を設定した。
• 超線形出力段（三極管と五極管の中間の電力を、どちらよりも低い歪みで提供するタップ付きプッシュプル出力トランス）は、1937年に英国でアラン・ブルムラインによって考案されましたが、1951年に米国でデビッド・ハフラーとケローズが論文を発表して普及し、戦後の消費者向け製品の回復期に主流のトポロジーとなりました。
• メーカーは高品質の家庭用ハイファイを着実に拡大する視聴者に提供し、最終的に Dynaco は 30 万台を超える ST-70 を販売し、現在まであらゆるタイプのハイファイ アンプの中で世界で最も人気のあるアンプとなりました。

真空管増幅は、デバイスと回路が高度に発達し、1960 年代から 70 年代にかけて主流の技術としてピークを迎えました。それ以降は、わずかな改良しか行われていません。

KT66、EL34、KT88に代表される最終世代のパワー管は、技術と製造品質の頂点を極めたものです。^[要出典]当時から製造されている真空管アンプは、通常これらの真空管のいずれかを使用しており、KT66 を除いて、それ以来ずっと継続的に製造され続けています。出力は通常 20 ワットですが、例外的に 35 ワットのものもあります。

小信号用真空管は、オーディオ用として好んで使われるオクタル ベース チューブ、特に6SN7ファミリーから、より小型で安価なノバル ベースECC81、ECC82、ECC83 (英国では 12AX7、12AT7 などとして知られている) に大きく変化しました。低電力のノバル ベースEL84パワー ペントードは、より安価な 10 ワットの超線形パワー アンプで広く使用されましたが、それでも高忠実度を保っていました。

商業用真空管メーカーは、自社製品、特にMullard 5-10回路をベースに設計を開発しました。この設計と Williamson の設計は、発案者のクレジットの有無にかかわらず、広く実装され、模倣されました。

真空管ラジオとアンプは、トランジスタラジオに取って代わられるまで自動車で使用されていました。トランジスタには、車のバッテリーから供給される電圧で動作できるという大きな利点がありました。初期のラジオでは、バッテリー電圧を真空管に十分な値に変換する電源ユニットが必要でした。後のラジオでは、12ボルト電源から直接動作するように設計された特別な真空管が使用されました。^[2] これらの後のラジオは、12ボルトのパワーアンプ真空管が実用的でなかったため、オーディオ出力段にのみトランジスタを使用するハイブリッド設計でした。この用途やその他の用途では、トランジスタの方が小型で安価で耐久性があり、消費電力が少なく、動作温度が低く、ウォームアップの必要がありません。

一部の愛好家は「真空管アンプ」を好むため、少数の真空管カーステレオが今でも製造されています。メーカーには、Milbert Amplifiers、Blade、Manley、Sear Sound などがあります。トランジスタと真空管を組み合わせたハイブリッド設計のものもあります。

初期の蓄音機の技術的性能が非常に低く、標準化されたイコライゼーションが欠如し、コンポーネントやアクセサリ（スピーカーを含む）が貧弱であったため、プリアンプには歴史的に、アンプの周波数応答を調整し、システムによって生成されるサウンドを 調整するように設計された、広範囲で非常に柔軟なイコライゼーションおよびトーンおよびフィルタ回路が含まれていました。

真空管プリアンプは、三極管または低ノイズ五極管 ( EF86 ) を使用します。ヒーター フィラメントからの電源ハムは、低レベルの真空管ステージで潜在的な問題となります。現代のアンプは必ず電源から動作します。高価な真空管アンプではコストを最小限に抑える必要がほとんどないため、ヒーター電源は整流され、ハムを絶対的に最小限に抑えるために調整されることがよくあります。

1950 年代の代表的な真空管プリアンプは、Leak の「varislope」シリーズのプリアンプです。このプリアンプには、切り替え可能なランブル フィルター、選択可能なスロープとコーナー周波数を備えた切り替え可能なスクラッチ フィルター、連続可変のトレブルとベース トーン コントロール、および 4 種類の異なる蓄音機イコライゼーション (RIAA、オルト、RCA、78) の選択機能が含まれていました。

この時代以前のアンプは、今日でも広く「バルブ サウンド」や「ウォーム」と呼ばれている独特のサウンドを持つことがよくあります。このトーンは、トランジスタではなくバルブの使用によって厳密に生成されるわけではありません。単に、当時はそれが利用可能だったため、もともとバルブを使用して構築されたアンプに関連付けられていたサウンドです。この特定のサウンドの起源は、次のことに一部起因しています。

• 当時の典型的な回路設計（クラスAまたはAB1）と
  • 比較的フィードバックが少なく、主に低高調波歪みを生成する単純な回路（適用できるフィードバックは出力トランスの位相シフトによって制限される）。
  • 低減衰係数（High Z 出力）出力段。
  • 信号トランスレス半導体回路で非常に大量のフィードバックを使用することで、歪みは小さくなりますが、真空管回路に比べて高調波の割合がはるかに大きくなります。

高忠実度基準に従って設計されていないバルブ機器に関連する要因:

• ギター専用アンプは、その目的に適した周波数特性と歪みを持っていた。
• アンプの小型で調整されていない電源では、消費される電力が瞬間的な電力出力によって大幅に変化する（クラスAは影響を受けないが、クラスAB1、AB2、Bでは影響がますます大きくなる）。
• 低価格機器の出力トランスの品質が悪い。

さまざまな市販の真空管アンプに加えて、今日でも高く評価されているアンプもいくつか作られました。最もよく知られているものは次のとおりです。

• リークTL/12
• ウィリアムソンアンプ
• ムラード 5-10
• クワッドII
• Dynaco Mark III と Stereo 70
• マッキントッシュMC275
• マランツ8B と 9

さまざまな基本回路が設計や構築へのさまざまなアプローチで使用されてきました。

• 増幅器
• オーディオアンプ
• バルブ音
• 真空管アンプ

• ジョーンズ、モーガン (2003)。バルブアンプ(第 3 版)。エルゼビア サイエンス。ISBN 0-7506-5694-8。– 真空管オーディオアンプの設計と構造について
• Langford-Smith, F.; et al. (1967) [1934].ラジオトロン設計者ハンドブック(クラシック版). ISBN 0750636351。– この分野の人々にとって歴史的に興味深い記事の要約
• トラウエンシュタイン、マグナス。Röhrenverstärker [真空管アンプ] (ドイツ語)。ウィーン：アレグロ・フェルラーク。ISBN 3-901462-00-7。– 短い紹介文が書かれており、本の残りの部分はいくつかの真空管アンプの写真が多数掲載されています。

• コロンズ、マーティン (1998 年 1 月 3 日)。「フィードバックのない未来?」ステレオファイル。（万能薬としてのNFBの限界についての詳細な議論）
• Glass Audio。Audio Amateur (TAA) Corp. が発行する、真空管アンプ製作に特化した長年のジャーナルです。

• Schematic Heaven – ビンテージ ギター アンプとエフェクトの回路図の無料アーカイブ。
• オーディオ回路 – 真空管アンプのメーカー、DIY キット、材料と部品、および「動作の仕組み」セクションのほぼ完全なリスト。
• OTL 設計に関する理論論文 – p 2007 アーカイブ