ＳＣＳ　＆　ＤＣＳ

シングルクロスシャント回路（SCS)

開発経緯；

シングルアンプは一般的にA1シングル・エンデットと呼ばれています。このパワーアンプの出力トランス（OPT)に使われているコアーには必ずエアーギャップを設ける必要が従来のアンプにはあります。なぜならば、プレート電流が一次インダクタンスに流れるときに直流磁気飽和を起こしてしまいます。磁気飽和を起こしたコアーは、もはやインダクタンスに交流信号を通しても、二次側に信号を出すことはできなくなります。これを防ぎために、あえてコアーにエアーギャップを設けて磁気回路中の磁気抵抗を増加させて磁気飽和を回避しています。

しかしながら、ギャップを設けたことで磁気飽和しないというメリットを得ましたが、新たなデメリットも大く残ってしましまいました。それは、エアーギャップ部からの大きな磁気歪、及びコアーから漏れれ出す磁束（漏洩磁束）が増えたことです。さらに、磁気抵抗の増加で磁束が通りにくくなるので、それを補うためにより大きなコアー材を使う必要が出てきました。そのために、大出力のPPアンプに比べて、出力の小さいシングルアンプでは大きなコアー容量を必要としOPTが大型化し、価格もPPより高いのが一般的です。

SDAでは、技術屋の良心に訴えて、このような理不尽さを放置することが出来ませんでした。このエアーギャップが不要なシングルアンプ用OPTが造れないか、永年に亘り研究を続けてきました。そして、ついにギャップ不要のOPTの開発に成功し、それをドライブする新しい出力回路を作り上げました（特許）。これが、シングル・クロス・シャント（SCS)出力回路です。

そして、この回路をより有効に作動させる方法が、低圧大電流駆動方式、ゼロバイアス動作のAo動作点（特許）、電圧信号を使わずに電流信号だけを使うアンプで「コンダクタンス型パワーアンプ」と呼んでいます。

SCS回路の発見経緯；

下の回路図（pdf）は、開発経緯の発想の順序を表します。

1.シングルアンプではOPTは磁気飽和を起こす（Fig1)

2.プッシュプルのOPTは磁気飽和を起こさない（Fig2)

それは、OPT一次インダクタンスの中点から両インダクタンスに対しお互いに逆方向のDC電流を流しているからです。

これが、発想の原点です。

3.プッシュプルOPTのDC打消し作用を一本の真空管で出来る筈であると考えた。一次インダクタンスを二つに分けて、上側をプレートに接続、下側をカソードにFig4の通り接続する。これでは両インダクタンスの電流の向きが上向となり、A1シングルと同じになり磁気飽和を起こす。

4.次に、下側のインダクタンスの配線をクロスさせて、下側のインダクタンスに流れる電流の方向をお互いに逆方向に流れる様に接続する。

この回路で磁気飽和せずに、OPT二次側から交流信号が出る事を確認した。

この接続方法では両インダクタンスはお互いに密に結合し合っている（磁気的につながっているのでシャント状態にある）、そして下のインダクタンスの配線をクロスさせたことから「シングル・クロス・シャント」と呼称することにしました。Fig4で示すSCS出力回路は直流磁気飽和を起こさないことは理解できたと思います。次いで、どのようなアルゴリズムで交流信号が二次側に出力するかを考えまししょう。

コンダクタンス型パワーアンプの概説

基本的な考え方；

この回路の動作アルゴリズムを考えるときは、今までのパワーアンプの動作概念を捨てる必要があります。それは、真空管は電圧増幅素子であるが故に、管球アンプ全てに於いて電圧信号を追いかけて回路の動作を考えてきました（教科書にはそのように書かれている）。

しかしながら、ここで説明する「コンダクタンス型パワーアンプ」は電圧信号を一切使いません。電圧信号は元より、回路内で使われる計算式に電圧パラメータが入る因子は全て打消し作用が働き、電圧信号はOPT二次側に出力されません。

パワー管のグリッドに印加された交流信号は管球のプレート電流（カソード電流）の変化として一次インダクタンスを励起し、二次側に出力信号を発生させます。これは、入力電圧変化(eg)をプレート電流変化(ip)として利用しています。この動作は次式で表すことが出来ます；

コンダクタンス（S)=ip(A)/eg(V)で単位はS（ジーメンス）となります。一例をあげれば入力1Vの交流信号がパワー管のグリッド（G1）に加えられて、プレート電流の変化が200ｍAも生じればS=0.2A/1V=200ｍSとなります。あたかも、Power MOS-FETと同じような働きをしている特異的なパワー増幅回路で、まったく新しい真空管理論が日本で誕生したのです。

コンダクタンス型パワーアンプの特徴

 このアンプには、今までの管球パワーアンプには無かった多くの特徴・メリットがあります。まず、音楽信号の伝達には電流変化分だけを使います。交流信号電圧はOPT内部で打消し作用が働くので二次側に交流信号は現れません。この打消し作用の恩恵は管球の内部抵抗が無視されること、更にOPT一次側のインダクタンスも無視されます。そして残る因子はインダクタンス内のコイルの直流抵抗・Rdc(Ω）だけが二次側に現れてきます。

このRdcは出力管（パワー管の電流帰還作用により圧縮されて二次側には、一層小さな値として現れます。故に、このアンプの出力インピーダンスは従来型アンプよりも遥かに小さい値になります、オーバーオールのNFBを掛けなくても。そのためにダンピング・ファクターは概ね20～75程度になります。

しかしながら、一般的ば従来のA1-Sパワーアンプでは。一次インダクタンスは大きいほどより低い低音の再生が可能になりることから大きなインダクタンスを採用している。半面、インダクタンス中の直流抵抗も大きくなり、インダクタンス(L)と直流抵抗(Rdc)の間で時定数（Sec)が発生します。この時定数は、音楽再生において、高音部と低音部の音が時間のずれとしてスピーカーを鳴らし、聴き苦しい再生音になります（常にこの音を聴いているので違和感を覚えないようになってしまいます）。

さらに、OPT一次インダクタンスは浮遊容量が存在し、インダクタンスとの間で、必ず自己共振周波数が生じます。

従来のA1-SのOPTの共振周波数（fr）は低音域（約150Hz付近～350Hz）に共振点が生じます。それに対して、SDAのSCSシングルアンプの共振周波数は、もっと高いところに存在します。人の聴感度が最大の約3.5KHz付近にあると言われていまのでこの周波数近傍で共振する様に設計されています。この周波数は聴きやすく、心地よく聴こえる周波数帯です。

特長は、共振点では位相差が無くなるに再生される音楽が透明感のある美しい音として聴こえてきます。

加えて、SCS回路では二つ有るインダクタンスの片側はカソード負荷として接続されています。そのインダクタンスは、カソード電流信号により「電流帰還」が掛かります、その帰還係数は約30%の大きな値になり、その作用で歪の低減、内部抵抗の低減などの好ましい方向への作用が働き、アンプの特性向上を自動的に行ってくれます。