カタログスペックの見方-”プリアンプのSN比”編-

はじめに

プリアンプの特性を示す性能の一つにSN比というものがあります。ノイズと信号の比を表しているわけですが、最近のトランジスタアンプにおいてはイコライザアンプやレコードのカートリッジ用のヘッドアンプを除けば、ノイズなど聴こえないのが当たり前ですので重要視していませんでした。ところが弊社のプリアンプを購入された方からよくアンプのSN比が良いといわれるので、調べてみると市販のアンプのSN比の表示には故意に良く見せかけているものや、電子工学的に考えて理解できないものがあることがわかりましたので、ここで少し解説してみたいと思います。本来トランジスタアンプにおいては(EQアンプヘッドアンプを除き)実用上問題にならないため、性能として議論する必要も無いのですが、逆にこの辺を理解しておくとカタログのスペックを見ればアンプの弱点やメーカーがどういう態度で接しているかが推測できます(誇大広告を見破ることができます)。

 

SN比の定義

 

SN比の定義そのものは簡単です。信号(S)とノイズ(N)の比を対数で表します。
・ SN比=20LOG(S/N)
SとNの単位はVoltです。対数は底が10になります。例えばSN比80dBで1万倍になります。ただ信号とノイズの設定値、測定法によって20-40dB位差が出てきますので、実際にはアンプの性能を表しているよりも、どれだけ良く見せたいか(良く見せなければいけないか)を表していることが多いのです。それでは実際に各種の測定法を見ていきましょう。

 

ノイズの測定方法

 

SN比の測定結果を議論するためにまず残留ノイズを測定します。ノイズの測定自体は簡単です。アンプの出力に電子電圧計をつなぐだけです。アンプ入力は通常ショートしておきます。オーディオアナライザを使用する場合はアンプの出力をアナライザーの入力に入れ、アナライザーの出力をアンプ入力に接続します。SN測定時はアナライザーの発振器出力がゼロになり実質的にアンプを600Ωで短絡した状態で残留ノイズを測定します。ただ残留ノイズ(SN比)測定時には以下の2点に注意する必要があります。
・測定時のフィルターの有無
・測定系(電子電圧計)の帯域幅B(周波数特性)。SN比の測定にフィルターをかけることはオーディオに詳しい方ならご存知かと思いますが、実は測定器の帯域幅も大いに関係します。一般にアンプのノイズのスペクトルはハムを除けば(半導体アンプではハムが無いのが当たり前なので)、ノイズ電圧として測定されるのはホワイトノイズ成分です。すなわちすべての周波数で一定の振幅のノイズがランダムに発生していると考えて良いのです。測定系の帯域が広ければ広いほどノイズ成分は大きく測定されます。具体的には抵抗から発生する熱雑音(ホワイトノイズ)は以下の式で表されます。
Vn=√(4kTBR)
ホワイトノイズは(4KTBR)のルートに比例します。Kはボルツマン定数、Tは絶対温度、Rは抵抗値、Bが測定系の帯域幅です。アンプで使用している抵抗の値が100倍になればノイズは10倍に、測定している電圧計の帯域が100倍になればノイズは10倍になります。電子電圧計の帯域は通常数MHzオーディオアナライザーの電圧計部帯域も500KHz(VP-7723A)なので、たいして変わらないのですが、問題は意図的に20KHz以上をカットして測定している(表示している)ケースがあることです。その場合はSN比が15-20d位良く見えてしまいます。

 

残留ノイズの実測値

 

次に実際にアンプの残留ノイズの測定結果を見てみましょう。測定に使用したのは弊社のフラットアンプを検査用のケース(プリアンプとほぼ同じ)に収めたものです。測定にはオーディオアナライザーVP7723A(各種フィルターを内蔵している)を使用しています。アンプの入力はショートしています。

測定条件 測定値 コメント
フィルターなし 23.7uV Flat、Unweightedと同じです(B=500KHz)
フィルターA
IHF-A
3.9uV かなり小さくなります
20-20KHz 4.9uV これもかなり小さくなります
(実際には20KHz以上のみカットしています)

 

当然の事ながら20KHzまでに帯域を制限したものはノイズがかなり小さく測定されています。
次にこれらの測定結果を元にSN比を色々な表現方法で表記してみましょう。

 

整理番号/SN比 信号レベル ノイズレベル コメント
①92.5dB 1V 23.7uV フィルターなし、標準的かつ最も悪く見える表示法
②108.2dB 1V 3.9uV IHF-A、これも良く使われる表示です
③106.2dB 1V 4.9uV 20-20KHz,海外製品に良く使用されている表示
(一見フィルターを使っていないかの様に見せる高等テク?)
④118.5dB 20V 23.7uV フィルターなし、最大出力を基準にしたSN表示
⑤134.2dB 20V 3.9uV IHF-A、最大出力を基準にしたSN。表示最も良い数字になる
⑥132.2dB 20V 4.9uV 20-20KHz,最大出力を基準にしたSN。最も誤解を招きやすい表示

①から③は出力レベルを1VとしてSN比を算出したもので、この様に出力1-2Vを基準としてSN比を表示するのが一般的でした。ところが最近、特に海外製品、あるいは国内製の一部に最大出力を基準としてSN比を表示している(あるいはそうとしか思えない)例があります。たとえば弊社のフラットアンプの最大出力は20Vrmsですから、単純に1と20Vの比である26dB分良くなることになります(④-⑥)。

このような表示が使われるようになった理由として以下の2点が考えられます。
・特に高価な価格設定をしているために、スペックを他の製品より良く見せたい。
・LCD表示、デジタル制御を使用して実際のSNが悪くなっているので見劣りしない様に甘い条件を使用している。

①と⑥の表示では同じアンプでも実に40dBの差が生じてしまいます。こういった裏技を使えば例えば実力50dBのアンプでも90dBと表示できるのです。また条件の表示の無いSN比はまったく意味が無いのですが、実際のカタログの半分ぐらいは条件が特定できないようです。

 

最も悪質と思っているのが③もしくは⑥の表示でカタログなどには「Unweighted/20-20KHz」などと条件が表記されています。周波数特性のあるフィルターを使用していないのでUnweightedという表記は正しいのですが20-20KHzという条件がフィルタリングしていることを意味していますので紛らわしいのです。20-20KHzという条件は可聴帯域を表しているので一見当たり前に見えますが、これまでに述べた様に15dB位稼げるテクニックです。 Unweightedと併記しているところが非常にいやらしいです。不動産広告で言えば「駅から車で5分」のところを「徒歩圏内/駅から5分」と書いていいるようなものです。

 

終わりに

以上SN 比について解説しました。カタログを見る際にはこういった知識を持ってみると、製品の実力もより正確につかめる様になりますし、メーカーあるいは販売店の姿勢といったものが見えてくると思います。

オーディオ製品のカタログスペックの見方

オーディオ製品を選ぶ際の参考にするものの一つとして製品の性能があると思います。もちろんいまどきのオーディオアンプの電気的性能は十分なものがほとんどですし、カタログの性能から音質が判断できるものではないかもしれません。ただカタログの性能値も良く見てみると、メーカーの製品や販売に対する姿勢だとか、製品の品質・性格も結構見えてくる部分があります。今後カタログ性能の見方というものを一つ一つ解説していきたいと思いますが、まず最初にもっと基本的な事項について考えて見たいと思います。

カタログ性能の見かたについて考える以前に、そもそもその土俵に上がらない様な製品があります。

(1)製品の性能(実測値又は保証値)が明記されていないもの
(2)性能にみせて実はシミュレーション値や模式図を掲載しているもの
(3)(小さすぎて)測定不能などと意味不明な事を記載しているもの

そんな製品があるのかといえば結構あるのです。特に海外製品ですとか割と高価な製品に多いと思います。通常オーディオメーカーの製品でしたら必ずカタログの後ろに性能が掲載されていますが、そういった具体的記載が一切無いのです。その代わりに、歪が発生しない回路を採用しているとうたわれていたり、シミュレーション値とか特性の模式図みたいなものを掲載してごまかしている様に見えます。アンプなどはシミュレーションの精度も良く、シミュレーションでほとんどの特性は計算可能ですが、実際にアンプなどを製作してみると、計算どおりにいかずに苦労することが多いのも事実です。(3)の測定不能などという記載はそもそも測定器すら持っていないのではないかと思います。

オーディオ製品の音質は単純な周波数特性や歪率特性で決まるものではなくとも、最低限のスペックを満たす必要はあります。それが記載できないというのはそもそも良いアンプを開発する基本的な能力が無いか、良いものを提供しようという姿勢が無いメーカーなのではないかと疑りたくなってしまいます。

今後カタログスペックに見られる「性能を良く見せているテクニック」について具体的に述べていきたいと思います。

電流増幅アンプと電圧増幅アンプ

最近のオーディオアンプのカタログをご覧になった方なら、「電流増幅アンプなので周波数特性に優れています・・・」という文言を目にした事があるかと思います。確かにその通りなのですが、その優れているはずの周波数特性もカタログを見ると、せいぜい200~300KHzどまりで、弊社の電圧増幅アンプのわずか数十分の1でしかありません。オーディオ用のアンプは音質を競うもので、周波数特性が良ければいいというものではないかもしれませんが、この事実は以下の様な意味があると思うのです。

・オーディオアンプメーカーに電流増幅アンプのよさを引き出した製品をつくる技術力が本当にあるのか疑問に思える。
・電流増幅アンプ・・云々というのはただの宣伝文句で、実際には性能は良くないことからして、他の部分の技術(音質)優位性に関しても本当かどうかはなはだうかがわしい。
・カタログにうたっているこの様な矛盾を指摘する(できる)人はオーディオ業界にほとんどいない。

もともと電流増幅アンプはOPアンプを特に高ゲインで動作させた時に高域の特性がゲインと反比例して落ちるのを抑制するのに絶大な威力を発揮したのですが、通常のプリアンプなどではゲインはせいぜい20dB程度ですから高域特性がたいして犠牲になっている状況ではないのです。イコライザアンプの様に比較的ゲインの大きいアンプでは有効かもしれませんが、フラットアンプで採用しなければいけない必然性はありません。

オーディオ製品にはこういった能書きだけで実は良くないという事項がたくさんあります。メーカーの能書きにだまされないように、使用者側のレベルももっと向上しなくてはいけないのではないかと思うのです。

<ご意見・ご質問がありましたら下記フォームから遠慮なくお寄せ下さい>

アンプの音質を向上させるという事

 アンプの音質について思うところがあります。
 よく個人の方の研究にしろ、メーカーの宣伝にしろ、ある部品を変えて劇的に音質が変化したように書かれていることがありますが、果たして本当にどの程度音質が向上(変化)しているのか、不思議に思うことがあります。
 アンプの性能はもともとそこそこの性能になっているはずですので、部品ひとつを代えたぐらいで、はっきり変化しない事の方が多いのではないかと思います。アンプの音質が良くなったと認識できるためには、経験的にいってある電気(物理)特性が10倍くらい向上しないといけないのではないかと思います。
 それでは弊社のアンプでどこが通常の10倍以上良くなっているかといえば、
(1)アンプの周波数特性–>10倍程度(~5MHz)まで伸びている
(2)トランジスタの動作点固定–>通常数VのVce変動を0に
(3)トランジスタの浮遊容量低減–>ミラー効果排除により浮遊容量1/100
(4)電源のインピーダンス特性が低い–>10mΩ(通常の安定化電源の1/100程度)
(5)安定化電源の応答速度–>100KHzまで一定(3端子レギュレータの100倍位高速)
と10-100倍に改善した部分が数箇所あります。
 これらの性能は直接的に音質に効く要素ではないかもしれませんが、だからこそ、このくらい改善して初めて、お客様に初めて「音質が驚くほどよい」といわれるようになります。
 (1)の周波数特性がいいことは原理的には聴感上関係ないのですが、これだけ周波数特性が良いと10KHzにおいても歪率がまったく劣化しないという副次的効果があります。
 また、例えばアンプ出力部についているカップリングコンデンサーですが、この部分が電解コンデンサーであれば、音質はにごります。ここをフィルム系のコンデンサーにすると透明度、解像度が向上します。交換直後は比較的はっきりわかりますが、慣れてくると気にならない程度の音質の差です。
 電解コンデンサーとフィルムコンデンサーでは交流のインピーダンス特性にちょうど一桁差があります。逆にフィルムコンデンサー内の比較では電気インピーダンス特性の差は比較的小さく、音質の差もフィルムコン内であれば判別するのが難しい程度の差なのです。この様な音質の差と電気特性の相関はアンプの音質と特性全般に言えるのではないかと考えています。
 言い換えるとアンプの音質を良くしようと思ったら、10倍向上できる要素がいくつあるか?と解析するところから始まるのではないでしょうか。

パッシブプリとDCプリアンプの位置づけ

 パッシブプリアンプ、DCプリアンプともに従来のプリアンプと入れ換えていただければ音質は大幅に向上します。またCDとパワーアンプを直結して御使用の場合(パワーンアンプのVRで音量調節をしている場合)、プリアンプとの入れ替えたときほどの劇的な効果ではない様ですが音質が良くなったとお聞きしています。

 パッシブプリアンプとDCプリアンプの音質差ですが、どちらが良いかといわれれば、DCプリアンプの方が音質は良いと思います。実際、弊社パッシブプリを御使用になられていて、弊社DCプリアンプと聞き比べた場合、DCプリアンプの方が良かったという声をいくつか聞いています。

 ただその差は従来のプリアンプと入れ換えた時ほどインパクトの大きいものでは無いと思います。感覚的にいって従来のプリと弊社パッシブプリ/DCプリと入れ換えた時の音質差が10として、弊社パッシブプリから弊社DCプリアンプに入れ換えた時の音質差は2-3くらいだと思います。DCプリアンプの方が、パッシブプリよりも音楽の躍動感、ダイナミックさという点で優れているように聴こえます。

 また、パッシブプリアンプは出力インピーダンスが高いためか、使用するラインケーブルによって音質が多少変わりますが、DCプリアンプではラインケーブルの音質差は感じ取れません。DCプリアンプの方があらゆるケーブルに対してドライブ能力が高いのかもしれません。