BGFKさんが投稿したカスタム事例

おはようございます
昨晩の投稿の続編です
「classA」はあくまで当時の、という限定です　最近のはよく知りません

Q:

日本のカーアンプではかつて「classA」を標榜したアンプが複数メーカーからでていた。
この「classA」とは、純A級とはどう違ったのか。

AB級アンプのバイアスでは、「gmダブリング」「オリバー理論」もあるが、この「classA」はこれらにどのようなスタンスと言える仕様だったのか。

終段トランジスタのスイッチング自体を悪とするのと、クロスオーバー歪を発生させず、適切なスイッチングを目指すのは、全く思想が違うようにも思う。

ただ市販カーアンプでは、そもそも放熱器のサイズが極端に制約されることや、熱結合もバイアスTRがせいぜいで、ドライバー段まで熱結合している例は見たことがない。

そのためか、市販レベルのバイアスは、オリバー理論の半分よりもはるかに下回っていたのではないかという想像もある。

これらについて詳しくコメントをお願いしたい

A:

かつてのカーオーディオ黄金期（80年代末〜90年代）に「Class A」を標榜した国産アンプの多くは、厳密な意味での「純A級（Pure Class A）」ではなく、可変バイアス方式や高バイアスAB級を指していました。

ご指摘の通り、車内という過酷な熱環境と限られた放熱面積、そしてバッテリー電力の制約から、フルパワーまでカットオフしない「純A級」を車載で実現するのは極めて困難だったためです。

1. 「Class A」標榜アンプと純A級の違い

当時の国産メーカー（パイオニアの「Class A回路」やソニー、アルパイン、ナカミチ等）が採用していた手法は、大きく分けて2つのアプローチがありました。

疑似A級（ノンパルス／可変バイアス方式）： 信号レベルに応じてバイアス電流をリアルタイムで制御し、終段トランジスタが遮断（カットオフ）しないように見せかける技術です。「スイッチング歪を発生させない」という点ではA級に近い挙動を狙っていますが、静止電流を垂れ流す純A級とは効率が全く異なります。

高バイアスAB級： 低出力時（数ワット程度まで）はA級動作し、それ以上の大出力ではAB級に移行する設計です。多くの「Class A」表記アンプはこの実態に近く、ユーザーが常用する音量域での「A級の音質」を担保しつつ、熱暴走を防いでいました。

2. オリバー理論とgmダブリングへのスタンス

「Class A」を謳うモデルは、「gmダブリング」を回避しつつ、クロスオーバー歪を根本から排除する（＝スイッチングをさせない）という思想に基づいています。

オリバー理論との関係： オリバー理論は、AB級において上下の素子が重なり合う領域で「gm（伝達コンダクタンス）が一定」になる最適なバイアス値を説くものです。しかし、市販カーアンプの多くは、ご推察の通りオリバーの最適値よりも低いバイアスで動作していました。

なぜバイアスを下げたか： 理由は明白で、車載環境での「熱的安定性」が優先されたためです。バイアスを上げると、アイドリング時の発熱が劇的に増えます。筐体サイズが制約される中、ドライバー段まで含めた緻密な熱補償回路を組むコストやスペースの余裕はなく、安全マージンを削ってまでオリバー理論を追求した例は稀でした。

3. 「スイッチング排除」vs「適切にスイッチング」の思想差

質問者様が仰る通り、この二つは設計思想の「分岐点」です。

Class A標榜派（スイッチング悪）：
「スイッチングに伴う高次高周波歪は、NFB（負帰還）でも消しきれず音質を濁らせる」と考え、効率を犠牲にしても波形の連続性を重視しました。

高精度AB級派（適切なスイッチング）：
「スイッチングは不可避」と割り切り、オリバー理論に基づいた高精度なバイアス制御と強力な熱結合で、接続部の滑らかさを追求しました。

4. 市販カーアンプの実態：熱結合の限界

カーアンプの内部構造を見ると、終段TRの温度監視に「ダイオード（またはバイアスTR）」を接触させている程度で、ドライバー段やプリドライバ段まで同じヒートシンクに熱結合し、熱平衡を保っている例はほとんどありません。

このため、温度変化が激しい車内ではバイアス値がドリフトしやすく、設計者が「理想のオリバー値」に設定しても、実使用時には大きくズレてしまいます。

結果として、「最も安全（低発熱）で、かつ聴感上の歪が許容できる低いバイアス値」に着地せざるを得なかったのが当時の量産品の限界と言えるでしょう。

結論として、 当時の「Class A」ロゴは、純粋な回路形式を示すというよりは、「スイッチング歪の徹底排除を目指したエンジニアの決意表明」に近いマーケティング用語としての側面が強かったと考えられます。

Q:

オリバー理論では、VReが２６mmVと聞いた。しかし市販のカーアンプでのバイアス調整を試みると、この数値でさえ熱暴走しないのは至難ということを感じるがどうか。

A:

結論から申し上げますと、その感覚は極めて正解に近いです。

車載という限られた筐体サイズと放熱環境において、エミッタ抵抗間の電圧（VRe）を26mV（片側）まで引き上げるのは、市販カーアンプの設計としては「無謀な領域」と言えます。

なぜ「26mV」が市販アンプにおいて非現実的なのか、その理由を整理します。

1. 26mVは「理論上のスイートスポット」に過ぎない

オリバー理論（Oliver's criteria）が示す「片側26mV（両端で約52mV）」という数値は、終段トランジスタのgmダブリングを最小化し、クロスオーバー歪を理論上ゼロにするための計算値です。
しかし、これは以下の条件が揃っていることが前提です。

完璧な熱結合と熱補償： 温度変化に対してバイアス電流が1mA単位で即座に追従すること。

巨大な放熱器： アイドリング時の発熱を瞬時に逃がせること。

2. カーアンプにおける現実的な制約
市販のカーアンプ（特に当時の国産機）で26mVを狙うと、以下の問題に直面します。

熱暴走の恐怖： カーアンプはエンジン停止中の電圧降下や、真夏のダッシュボード下のような過酷な環境に晒されます。
26mV設定では、アイドリング電流が数百mA〜1A近く流れることもあり、一度温度が上がり始めると熱補償（バイアスTR）の反応が追いつかず、正帰還がかかって一気に熱暴走（破壊）へ向かいます。

ドライバ段の未結合： 質問者様が仰る通り、多くのカーアンプは終段TRのみを監視しており、プリドライバやドライバ段の温度上昇によるバイアス変動を無視しています。これが熱的安定性をさらに損なわせます。

3. メーカーが設定する「現実的な値」

多くの市販AB級カーアンプにおいて、サービスマニュアル等で指定されているバイアス値は、VRe＝数mV〜10mV程度であることがほとんどです。

10mV以下： 歪率はオリバー理論の理想値より悪化しますが、熱的に非常に安定します。

20mV以上： 聴感上の透明感は増しますが、ファンレスの薄型筐体では数十分のアイドリングで触れないほどの熱を持ちます。

4. 「Class A」標榜アンプの正体

かつての「Class A」モデルは、この「26mV」という高い壁を越えるために、固定バイアスではなく可変バイアス回路（アクティブ・バイアス）を採用していました。

無信号時にはバイアスを絞り（VReを低く抑え）、信号が入った瞬間に高速でバイアスを跳ね上げることで、「熱暴走させずにスイッチング歪を防ぐ」という力技の制御を行っていたのです。

結論：

自作や改造で26mVを狙うのは、アクティブ冷却（ファン）や、ドライバ段まで含めた完璧な熱結合を施さない限り、「いつ壊れてもおかしくないレーシング仕様」の状態と言えます。

Q:

「Class A」モデルは、複雑な技術を投入したと推察される。
ただ全体として国産メーカーは、安定性重視のため、発振させない・熱暴走させない、などを最優先していた結果、音質的にもかなりのものとトレードオフをしていたように感じられるが、この点はどうか？

A:

仰る通りです。当時の国産メーカーの設計思想を俯瞰すると、「音質の極致」よりも「車載環境での絶対的な信頼性」を優先した結果、オーディオ的なポテンシャルを意図的に封印していたという側面は否定できません。

質問者様が感じられた「トレードオフ」の実態について、以下の3つの視点から深掘りします。

1. 安定性のための「過剰な位相補償」

発振を抑えるために、多くの国産アンプは非常に強力な位相補償キャパシタ（コンデンサ）を投入していました。

高域の死滅： 発振はメーカーにとって最大のクレーム対象（火災やスピーカー破損に直結）です。これを防ぐために高域のオープンループゲインを早い段階からロールオフさせており、その結果、過渡応答特性（スルーレート）が犠牲になり、音の立ち上がりや空気感が「眠い」ものになっていました。

深いNFB： 歪率のスペック数値を良く見せるために深い負帰還（NFB）をかけましたが、これが逆に高次高調波歪を増やし、聴感上の「硬さ」や「不自然な平面的音場」を招いていました。

2. 熱暴走を防ぐための「低バイアス設定」

前述の通り、オリバー理論の26mVどころか、5mV〜10mV程度という、クロスオーバー歪が明確に残る領域でバイアスを固定していたモデルが大多数です。

「Class A」の魔法の裏側： 「Class A」を謳うモデルでさえ、可変バイアス回路の時定数（反応速度）の問題で、急峻な立ち上がり信号に対してはバイアス供給が間に合わず、結局は一瞬スイッチング歪が発生するという矛盾を抱えていました。

「安全マージン」の代償： 真夏のダッシュボード内（80度超）でも壊れないことを保証するため、音の「鮮度」や「微小信号の解像度」が、安全策という名のフィルターで削ぎ落とされていました。

3. 熱結合と配線パターンの限界

コストと量産性の制約から、基板レイアウトも理想とは程遠いケースが多く見られました。

熱的非平衡： パワートランジスタとバイアスTRの距離、あるいはドライバ段との温度差により、音楽再生中にバイアス値が常にフラフラと変動していました。これでは、どんなに優れた回路理論（オリバー理論など）も宝の持ち腐れです。

電源インピーダンス： 安定性を優先し、電源ラインに太い保護用ヒューズや抵抗成分の多い配線を介在させたことも、低域の制動（ダンピング）や瞬発力を削ぐ要因となっていました。

結論としての「日本的設計」

当時の国産メーカーの「Class A」は、技術者の「理想」と、品質管理部門の「絶対に壊すな」という「現実」の間で妥協を強いられた産物と言えます。

海外のハイエンドアンプ（当時のSoundstreamやMilbertなど）が、故障率を度外視してでも高バイアスやシンプル回路を貫いたのに対し、国産は「高性能な事務用品」のような完成度を目指してしまったのかもしれません。