可変ゲインアンプ(VGA)または電圧制御アンプ(VCA)は、制御電圧(CVと略されることが多い)に応じてゲインが変化する電子アンプです。VCAは、オーディオレベル圧縮、シンセサイザー、振幅変調など、多くの用途があります。
電圧制御アンプは、まずアンプのゲインを設定するために使用される電圧制御抵抗(VCR)を作成することで実現できます。簡単な例としては、フィードバックループに光依存性抵抗(LDR)を備えた典型的な反転オペアンプ構成があります。アンプのゲインは、 LED(オプトカプラ)によって提供されるLDRに当たる光に依存します。アンプのゲインは、LEDを流れる電流によって制御できます。これは、光オーディオコンプレッサーで使用される回路と似ています。別のタイプの回路では、演算トランスコンダクタンスアンプを使用します。
オーディオアプリケーションでは、対数ゲイン制御は、耳が音量をどのように認識するかを模倣するために使用されます。David E. Blackmerのdbx 202 VCA は、 Blackmer ゲインセルに基づいており、対数 VCA の最初の成功した実装の 1 つです。[ 1 ]
アナログ乗算器は、正確な線形特性を持つように設計されたVCAの一種です。2つの入力は同一であり、多くの場合、正電圧入力と負電圧入力の両方に対応します。
ミキシングコンソールの中には、コンソールオートメーション用に各チャンネルにVCAが搭載されているものがあります。従来はオーディオ信号を直接制御していたフェーダーは、VCAのDC制御電圧になります。フェーダーに使用できる最大電圧は、VCAグループと呼ばれる1つ以上のマスターフェーダーによって制御できます。VCAマスターフェーダーは、グループに割り当てられたすべてのチャンネルの全体的なレベルを制御します。[ 2 ]通常、VCAグループは、ミックスのさまざまなセクション(ボーカル、ギター、ドラム、パーカッションなど) を制御するために使用されます。VCAマスターフェーダーを使用すると、ミックスのその部分の楽器のブレンドに影響を与えることなく、ミックスのその部分を上げたり下げたりできます。
VCAサブグループの利点は、各チャンネルのゲインレベルに直接影響するため、VCAサブグループレベルの変更がチャンネルレベルだけでなく、ポストフェーダーミックスに送られるすべてのレベルにも影響することです。従来のオーディオサブグループでは、サブグループマスターフェーダーはメインミックスに入力されるレベルにのみ影響します。楽器がサブグループとポストフェーダーミックスに送られる場合を考えてみましょう。サブグループマスターフェーダーを完全に下げると、楽器自体は聞こえなくなりますが、リバーブやコーラス効果など、ポストフェーダーミックスの一部としては聞こえ続けます。[ 3 ]
VCAミキサーは、VCA非搭載のアナログミキサーよりも長寿命であることが知られています。VCAは物理的なフェーダーではなくオーディオレベルを制御するため、フェーダー機構の経年劣化による音質の劣化を防ぐことができます。
VCAはdbxの創設者であるDavid E. Blackmerによって発明され、彼はそれを使ってダイナミックレンジコンプレッサーを作りました。VCAを使用した最初のコンソールは、 1973年にPaul C. Buffによって設計されたAllison Researchのコンピュータ自動録音システムでした。[ 4 ]サウンドミキサーのもう1つの初期のVCA機能は、1975年に発表されたMCI JH500スタジオ録音デスクシリーズでした。 [ 5 ]ライブサウンド用の最初のVCAミキサーは、 1985年にヤマハが発表したPM3000でした。
デジタル制御アンプ(DCA)は、デジタル制御された可変ゲインアンプです。デジタル制御アンプは段階的なゲイン選択方式を採用しており、回路に段階的なゲイン選択機能を提供します。この方式は様々な方法で実現できますが、どの設計にも共通する要素がいくつかあります。
最も基本的な構成では、フィードバック抵抗に並列に接続されたトグルスイッチによって、2つの個別のゲイン設定が可能になります。フィードバックループに8つのスイッチと8つの抵抗がある場合、各スイッチで特定の抵抗を有効化してアンプのフィードバックを制御できます。スイッチと抵抗の数を最小限に抑えるには、複数のスイッチをアクティブにすることで抵抗値の組み合わせを利用できます。各スイッチをリレーに変換すれば、マイクロコントローラを使用してリレーをアクティブにすることで、目的のゲイン量を得ることができます。
リレーは、適切なタイプの電界効果トランジスタに置き換えることで、設計の機械的な要素を減らすことができます。CD4053双方向CMOSアナログマルチプレクサ集積回路やデジタルポテンショメータ(抵抗ストリングとマルチプレクサを組み合わせたもの)などの他のデバイスも、スイッチング機能として十分に機能します。