アンプの終段の素子の並列と、DACの並列について

質問

教えてください。
オーディオ用の大出力アンプは終段のトランジスタなどを並列にしてあるのでその特性のばらつきから音がにじむように思いますが、なぜDACの並列使用ではばらつきが平準化して特性が良くなるというのでしょうか。

回答No.2

HAL2（@HALTWO）

Pyramid に積み上げる巨石に何本もの綱をかけてたくさんの人が引っ張り上げたり、後ろからたくさんの人が押し上げている情景を御想像ください。

1 人 1 人が出す力は必ずしもその方向が厳密に揃っているわけではないのですが、右に偏った力を出している人と左に偏った力を出している人との力が相殺されて Pramid 用の巨石は真っ直ぐ前に進んで行きます。

Analog 回路に於いても Digital 回路に於いても複数の素子を並列動作させて誤差を均すという手法は上記と同じ効果を得るためのものなのです。

Analog 回路で 2 基の素子を並列駆動させれば出力は実質的に 2 倍となり、誤差は理論的に半減します。

Digital 回路では 0 と 1 の Digital Code の大きさ (電力) が 2 倍になろうとも 0 と 1 以外の読み取り法がないのですから出力が倍化することにあまり意味はないのですが、誤差が理論上半減するということは 0 である筈の Code を 1 と読み誤ってしまう確立が理論上半減するということであり、Pulse Timing の乱れも相殺されて誤差が半減するという効果を期待できます。

DAC (Digital Analog Converter) Chip を並列動作させて変換精度を向上させるという手法は変換精度に不安がある DAC Chip が初めて開発された頃から存在し、特許も取られなかった (取られたとしても既に時効である) ことから多くの Maker がこの手法を採り入れています。

Philips TDA1541AS-1 Chip を 2 基使用した DAC 回路は CD Player 黎明期の銘器に数多く採用されたものですし、Accuphase 社は 4 基とか 8 基の並列動作による MMB (Multiple Multi-Bit) DAC 回路で名を馳せ、現在でも TIBB (Texas Instruments Burr Brown) 社の PCM1792A DAC Chip は並列動作による Dynamic Range 拡大手法を採用できる DAC Chip として知られています。・・・他の DAC Chip でもできるのですが、PCM1792A は製造元の TIBB 社がその効果を保証している点で Unique な DAC Chip です。

ONKYO の VLSC (Vector Linear Shaping Circuitry) は DAC から出力された Analog 波形に含まれる高周波 Pulse Noise を従来の Passive LPF (Low Pass Filter) 回路ではなく Ope'Amp' IC Chip を用いた一種の NFB (Negative Feed Back) で処理させる Active LPF となっているもので、Digital 処理時に於ける Clock 制御をずらしているわけではありません。・・・そもそも Clock がずれることは Zitter と呼ばれる問題を引き起こすことから各社とも Zitter 低減に対して多大な努力を強いられているものです。

http://www.jp.onkyo.com/wavio/se_80pci_siryou/05.htm

NFB とは例えば左から入ってきて右から出ていく Analog 信号処理回路に於いて、右から出ていく信号の位相を反転させて 1/100 などに減衰させたものを左から入ってくる信号に重ね合わせることにより、出力される信号に含まれる微量の不要信号 (歪など) を打ち消す技術で、Analog Amplifier では半世紀も前から当たり前に行われていた技術なのですが、DAC 直後に配する LPF や電源電力安定化装置などには応用されていなかったことから、初めて応用化した Maker はそれで特許を取得しています。

DAC 出力信号からは Carrier 周波数と呼ばれる 44.1kHz や 48kHz といった Sampling 周波数の信号だけを除去すれば良いことから、これらの周波数にのみ Target を絞って NFB を構成しているところが VLSC の特徴になっているようです。・・・高精度の NFB 信号を作り出すために Clock を利用しているのかも知れず、それが Digital Filter と誤解されたり Clock をいじっていると誤解される元になっているのかも知れませんね。

Amplifier のみならず Speaker までも NFB Loop の中にいれた TRIO の Σ Drive とか、電源電圧安定化装置では Accuphase が知られていますが、DAC 後背の LPF では ONKYO が VLSC の名で特許を取得しているというわけですね。

お礼

難しい内容を、平易にご説明いただきありがとうございます。

ピラミッドのたとえはよく分かりました。そうすると、アナログ大出力アンプの音のにじみはまた違う原因なのかもしれませんね。

わたしはTDA1540?を 2基使用したMarantzのCD34も使っていたことがありクロックを高精度のものにしたりすると実力がどんどん上がり、やはり使っているPhilipsのLHH1000に迫る音だな、と感じたことがありました。

ONKYOの技術も分かりやすくお書きいただきありがとうございます。特定の周波数のNFBならきれいな動作をするのでしょうね。Carrierという言葉もアマチュア無線でシングル・サイド・バンドが出始めの頃よく使われて懐かしかったです。
TRIO の Σ Driveもかつて、いいなー欲しいなー、と思ったものです。

ありがとうございました。勉強になりました。