はこにわオーディオ工学研究分科会 (旧名: バスレフ研究所)

アンプのウォーミングアップは永遠に終わらない

昨日は、他の方と、A-S300チューニングの試聴を行う予定だったのですが、雪のため中止になりました。
普通の天候だったらアンプをキャリアで運ぼうと思ったのですが、雪が深くてキャリアは役に立ちません。
さすがにアンプ1台を抱えて移動するのは困難ですので中止にしてしまいました。

さて、いままでは、アンプの温度を定量的に把握したいと思い、正弦波を固定抵抗に与え、出力を一定にしていましたが、今日は、自分の使っている音量で、音楽を鳴らしながら温度を測ってみました。
ノーマルの状態ではなく、放熱を抑制した状態です。
最初にモーツァルトヴァイオリン協奏曲を聞きながら温度を測りました。
CD1枚分聴いても、スイッチを入れる前と比較して7℃前後しか上がりません。
これでは、スィッチを入れただけのアイドリング状態と変わりません。
次に、もう少し平均出力が高そうな、BOBO Stenson Trioを聞きながら様子を見ましたがそれでも、プラス2℃位しか上がりません。
音楽の切れ目には、チップの表面温度が2℃くらいスーッと下がります。
しょうがないので、更に、放熱を抑制してみました。
それでも、焼け石に水の感じです。

最後に、これ以上は放熱制御出来ないところまでチューニングしてみました。
これで、更にプラス2℃位になりましたが、結果的に、チップの表面温度は、30℃にもなりません。
室温14℃と低めではありましたが、これでは、夏場であっても40℃を少し超える程度でしょう。

今までは、連続出力で計測していたので、チップの温度がそこそこ上がりましたが、音楽を聞く限り、上がったり下がったりで、とてもウォーミングアップの状態には程遠いようです。

このことは、
ヤマハのA-S300は、普通に使う限り永遠にウォーミングアップ出来ないということを示唆しています。
このアンプに限らずAB動作のアンプは永遠にウォーミングアップできないということかもしれません。

現在のアンプはオーバースペックなのだと断言しておきましょう。
また、10年以内にAB級アンプは、超高級モデルとテレビなどの組込式以外消滅し、デジタルアンプに置き換わると予言します。
AB級の普及機を買うなら早いほうがいいでしょう。

アンプの温度を測る(3)

オーディオ放言のコーナーにアンプの温度を測ったことを書いていたら、当のOさんから連絡を頂きました。
Oさんもこの試験には興味をお持ちで、アドバイスを頂きました。

私が試験した、ヤマハのA-S300というアンプは、パワーICに下の写真のようなチップを使用しています。

2SC4468と2SA1695の対です。
自分がこのチップを調べてもよく分からなかったのですが、Oさんに教えて頂きました。
耐熱温度は150℃にもなるようです。

ということで、もう少し温度を上げるべく放熱量をチューニングしてみました。
150℃ぎりぎりまで上げるのは壊すのと同じなので、せいぜい90℃位で止めておくことにしました。
これくらい余裕を持っていれば、何かあった時にも壊さずに済みます。

今回は、アイドリングで8℃上昇、1Wで37℃上昇、3Wで59℃上昇、5Wで67℃上昇となりました。
アイドリングでは効果は殆どありませんでしたが、負荷時には、オリジナルの状態と比較して+10℃程度高くなっています。
この温度上昇がチューニングの目的です。
5W出力時で、IC表面付近の温度が90℃弱だったので、この状態でも一般的な使い方なら壊すことはないでしょう。
かなりの大音量で使っても、ICの表面付近の温度は70℃もいかないだろうと思います。
とりあえず、放熱のチューニングはここまでとして、音を聴いてみました。

最初に音を鳴らしたときに、おとが妙にまろやかで違和感がありました。
その時点でのICの温度は分かりませんが、一旦電源を切り、蓋を戻してからセットしなおしたので、10分弱無通電の状態だったはすです。
それでも、ICは十分に温まっていたのでしょうか。
しばらく聴いていると、だんだん違和感がなくなってきました。
まろやか過ぎる感じがなくなり、高音は高音らしく、滑らかで、適度にまろやかになりました。

オリジナルとどの程度違うのか分かりませんが、聴き比べが楽しみになってきました。

アンプの温度を測る(2)

今日も先週に引き続きアンプの温度を測ってみました。
先週は、アイドル状態と3W出力についてだけしか測れなかったので、その中間を測ってみたかったのです。
ついでに抵抗の上限値である5Wにも挑戦してみました。

前回は、放熱器の温度を測り、IC付近では計測温度がばらついてよく分かりませんでした。
今回は、ICの表面付近に近い温度の測定に挑戦しました。
それでもかなり計測値がばらつくので、本当に目安でしかありません。

定常温度に達するまでの時間は前回もよくわからなかったので、今回は20分前後でほぼ定常に達したとしてみました。
その結果は、初期（実験開始時）の温度とくらべて下記のようになりました。
1W出力時：　　32℃上昇（IC表面付近温度49℃）
3W出力時：　　43℃上昇（IC表面付近温度60℃）
5W出力時：　　51℃上昇（IC表面付近温度68℃）

5Wの場合は70℃近くなったので、夏場は80℃程度まで上がるでしょう。
ということは、放熱特性は、アンプの公称出力値（60W）に足りないのかもしれません。
ひょっとしてらこれがローコストアンプのローコストたる所以かもしれません。
そこは置いておいて、考えてしまいました。

このように出力によって温度が違うと出力が違うということは、音も違うのでしょうか？

ということは、AB級動作の場合、音質は成り行きということでしょうか？

ということでこの辺の考察は、ホームページのほうに書いておこうと思います。

アンプの温度上昇を測る

今日は久しぶりにオーディオ実験を実施しました。
目的はアンプの温度上昇を測ることです。
ホームページのほうに少し予告だけしたとおり、アンプの根本的な問題に対する実験の一部です。
実験素材は、ヤマハのローエンドプリメインアンプA-S300です。
このアンプは、通常入手可能な材料の価格よりも安価なものなので、実験にはぴったりですが、音は、かなりのものであることが、ブラインドテストでは実証されています。

実験のために、アマゾンで温度計を購入しました。
本日朝早く届いたので、やってみました。

こんな感じの温度計です。
1700円弱の出費は少し痛いですが我慢しましょう。
アンプ内部の温度を測らなければならないので、やむを得ず蓋を開けました。
これで、メーカー保証はなしです。
すべて自己責任の世界です。
絶対に真似しないでください。

ここで、アルミ製の放熱器の温度を測ります。
この温度計では、アルミは上手に測れないようで、ばらつきました。
また。放熱器を少し外れて、パワートランジスタ外面の温度を測ってしまったりもして、誤差は結構大きく出ました。
うまく測れたとして、プラス・マイナス2度くらいの不確かさはあるでしょう。
総合的には、プラス・マイナス10度くらいの不確かさはあるでしょうか。
パワートランジスタが何度で破壊するか調べられませんでしたが、一般的には、表面温度80度位だと危なそうです。
今回は、音は一切鳴らさずに、スピーカーシステムの代わりに8Ωの固定抵抗をつなぎました。
固定抵抗の温度は120度を超えるので、写真のように、スピーカー端子からケーブルで繋ぎ、空間に放熱する形にしました。

中央の白いものが固定抵抗です。
ここに4.95V（較正されていないテスターでの実測値）でアンプから出力し、片チャンネルにつき、およそ3Wを出力し続けました。周波数は50Hzのサインウェーブです。
スピーカーで鳴らしたらとんでもないことになります。
アンプの出力は、片チャンネル60Wありますが、それほどの出力を出すことは、通常の使い方では考えられません。3Wぶっ続けに掛けるというのは家庭用ではあり得ないほどの大出力と云って良いでしょう。

最初に、知りたかったのは、無負荷の状態でウォーミングアップ効果があるかどうかです。
アンプのスイッチを入れ、出力0Vの状態で、時間の経過ごとに温度を測ってゆきます。
温度は徐々に上がり、30分でおよそ4.5度上がりました。
その後は殆ど温度上昇せず、70分で、初期状態+5度程度でした。
このアンプの場合、スイッチを入れるだけでは、ほとんどウォーミングアップの効果はないようです。

次に、上記の3W出力での温度上昇を見ます。
温度はすぐに上がり始め、およそ20分で初期状態+15度位になり定常状態に達したようです。
約1時間継続しましたが、その後は温度は殆ど上がりませんでした。

これからが問題です。
最も知りたかったことにひとつは、これから、出力をゼロにしたらどうなるかということです。
ヴォリウムを絞り、出力を0Vにすると、20分後には、スイッチを入れただけで放置した状態とほぼ同じになってしまいました。

このことが何を意味するかというと、折角ウォーミングアップしても、小出力になると、冷たくなってしまということです。
すなわち、アンプの最高の状態で聞こうと思うと、超高耐入力のスピーカーシステムで大爆音にしなければならないということになります。
このことが、A級アンプのほうが音が良いと云われる所以なのでしょう。

この後も実験は続けたのですが、それは、一般には公開できません。

そしてその実験の続きは、どこかで、ブラインド試聴比較が必要です。

プログラムドキュメント作成の難しさ

MCAP-CR型多自由度を含むバスレフ型の力学シミュレータプログラムは、一昨年に完成し、昨年公開しました。
そろそろ次の機能向上を考えていますが、その前に、これはこれで一つの完成形として、ドキュメントを作成しています。
プログラムは、作ったそのときは分かるのですが時間が経つと内容を追うことが難しくなり、ましてや他人が読むのは困難です。
本職のプログラマであれば、おそらくコメントだけで内容が分かるようように作れるのですが、自分のような素人のプログラムは、追っていくのが難しいと思います。
また、内容は、科学技術あるいは工学計算プログラムなので、厳密性が必要です。
そこで、最初に、サブルーチンの一覧と変数の一覧、主要な計算の一覧を作成したまでは良かったのですが..

これだけでは自分も分からないので、フローチャートを書いてみました。
すると、フローチャートが複雑になって余計に良く分かりません。
分岐ブロックが増え、同じことをあちこちに書かなければなりません。
計算オプションを分け、処理を微妙に変えてもその中には共通の処理も多くあります。

書いてみると、正直言って複雑過ぎます。
通常のフローチャート図式を使わずに、自分の書式で作ったほうがいいのかもしれません。
そういえば、フローチャートの記号も複数あるようで、これを使えば絶対、という定型はなさそうに見えます。
皆さん同じように悩んだのでしょうか。
挫折が多過ぎます。

ちょっと頭を冷やして考えてみます。