ベストアンサー
ローリングチェンのアンサーは、素人が理解できるほど本質を十分にカバーしているので気に入っています。 Vincent Dermienceは、歪みなどの他の要因についても言及しています。
後で、（パワー）アンプの分類に議論を広げたいと思いますが、最初に私のやり方で質問に答えます。簡単に言えば、パワーアンプには（各チャンネル）特定の特性を持つ入力。それを供給するアンプ、プリアンプは、パワーアンプの入力特性と一致する出力特性を持っている必要があります。同様に、プリアンプへの各入力は、さまざまな入力端子（テープ、チューナー、CD、フォノなど）に表示される機器の特性と一致する特性を備えている必要があります。したがって、プリアンプの機能は、ソースに関係なく、一貫した一連の特性をパワーアンプに提示することです。ローリングが言うように、それはまたコントロール（ボリューム、トーン、スイッチング）を持っています。最新の情報源のほとんどは多かれ少なかれ互換性があると言っても過言ではありません。つまり、CDプレーヤーからの出力をチューナーとマークされた端子に入れることができ、それは問題なく動作しますが、それは常に当てはまるとは限らず、非常に小さな入力電圧を受け取るフォノステージには当てはまりません。 RIAAイコライゼーションと呼ばれる特別な段階が必要です。とにかく、プリアンプは、インピーダンスがパワーアンプへの入力のインピーダンスと一致する端子から一貫したレベルで信号を配信する必要があります。
余談ですが、市場にはパッシブプリアンプがあります。これらには、インダクタ、コンデンサ、抵抗、可変抵抗、およびスイッチのみが含まれています。有効成分がないため、増幅は行われません。
なぜそれらを分離するのですか？さまざまな理由-自分に合うように機器を組み合わせることができます。あなたが素晴らしいセットアップを持っていると想像してください-あなたはあなたのプリアンプを愛していますが、あなたはもっと活気が欲しいです。解決？プリアンプを維持し、より強力なパワーアンプとより重いスピーカーと交換してください。しかし、もっと微妙な理由があります。電源レールの電圧は、パワーアンプに突然大きな需要が発生するたびにわずかに変化する可能性があります。この一時的な動作は、ごくわずかではありますが、同じソースから電力を供給されるシステム全体に影響を与える可能性があります。 2つのコンポーネントを完全に分離することにより、プリアンプは影響を受けません。そうは言っても、非常に聴覚的に恵まれている以外のすべてがそのようなことを検出するとは思えない、優れた「統合アンプ」がたくさんあります。
いくつかの合理的な仮定を立てます。 1つ目はオーディオアンプを扱っていること、2つ目は電源が理想的であることです。つまり、定電圧を完全に維持しながら、オーディオ信号に影響を与えることなく、増幅段が要求する電流を瞬時に供給することができます。この説明では、アクティブデバイスは通常の日常的なトランジスタ（電子工学エンジニアにとってはバイポーラ接合トランジスタ）であるとさらに想定しますが、この原理はFETやバルブにも役立ちます。
リチャードファーンズワースは言及していますプリアンプでは、すべてのデバイスが線形領域で動作しますが、これはパワーアンプには当てはまらないことを示しています。これは、クラスAパワーアンプを除いて、おそらく非オーディオパワーアンプアプリケーションにも当てはまります。
オーディオアプリケーションには、いくつかの異なる基本的な増幅クラスがあります。これらは、クラス、A、クラスB、クラスA-B、およびクラスDです。これらは、低電力ステージにも同様に適用されますが、最終的な電力出力ステージの構成方法を説明するために一般的に使用されます。シングルエンドのクラスA出力段では、アクティブデバイスにバイアスがかけられ、静止状態では出力電圧が線形動作領域の中間になります。つまり、信号がない場合でも、常にオンになっており、最大電力を消費します。これらの特性により、歪みは非常に低くなりますが、効率も非常に低くなります。また、出力段にゼロ以外のDC成分があり、コンデンサまたはトランスでブロックする必要があり、トランス結合出力段は効率をさらに大幅に低下させます。 （これは、プリアンプの増幅ステージが線形領域で動作しているとリチャードが言ったときの意味です。これらはクラスAで動作しています。）
クラスBアンプ（ダブルエンド）の場合出力デバイスは入力の「正」側を増幅し、他の相補デバイスは入力の「負」側を増幅します。信号がない場合、両方のデバイスがオフになり、出力デバイスで電力が消費されません。信号がある場合、一度に1つのデバイスのみがオンになります。いわゆる「プッシュプル」アンプです。
残念ながら、トランジスタは非線形領域にあり、オーディオ信号が負から移動すると正に、またはその逆に、この非線形動作はクロスオーバー歪みにつながります。これで効率が大幅に向上しましたが、歪みも大幅に増加しました。
小さなバイアス電圧を印加して、静止状態でも出力デバイスが線形領域にある場合、クラスA-Bアンプがあります。そのため、信号がない場合は少し電力を消費し、デバイスが正常に動作している場合はかなりの電力を消費します。クロスオーバー歪みを非常に低くすることはできますが、なくすことはできません。
パターンを確認できます。正弦波の場合、クラスA増幅器では、デバイスは360度全体にわたって増幅しますが、効率は低くなります。 （理想的な）クラスBアンプでは、各出力デバイスの導通角は180度ですが、効率が高くなります。
クラスCアンプの導通角は180度未満ですが、これらはオーディオシステムでの使用。たとえば、RF搬送波設計に適用されるため、これらにこだわる必要はありません。
ここで、理想的なスイッチについて考えてみましょう。電力を消費することはありません。ハードオフ（電流が流れない）のどちらかです。 ）またはハードオン（両端に電圧がない）。クラスDアンプでは、出力デバイスはオンまたはオフのいずれかのスイッチとして機能し、他の状態はありません。代わりに、信号に応じてオン/オフ比が変化します（基本的なパルス幅変調（PWM）、および出力は増幅された信号を回復するためにローパスフィルタを通過します。もちろん、理想的な半導体スイッチのようなものはありません-立ち上がり（および立ち下がり）時間があります「スイッチ」がスローされるため、出力段の効率は100％ではなく、ローパスフィルタもそれを低下させます。忠実度も低下しますが、忠実度よりも消費電力が重要な場合は、クラスDが最適です。最近では、完全なクラスDアンプモジュールを入手することもできます。バッテリー駆動の機器に最適です。
他のクラスもありますが、私が知っている限りでは現在、それらはクラスA、クラスB、およびクラスDのバリアントおよび/または組み合わせです。Technicsは1970年代に「新しいクラスA」アンプを導入したと思います。基本的に、低信号レベルでは適度に電力が供給された純粋なクラスAアンプとして動作しましたが、音量を上げると自動的にクラスAB動作になりました。
クラスA-究極の忠実度、クロスオーバー歪みなし、低効率、正弦波伝導角= 360度
クラスAB、良好から優れた忠実度、ある程度のクロスオーバー歪み、良好な効率、正弦波伝導角= 180度
クラスD-許容範囲忠実度が高く、歪みが大きく（主にTHDだと思います）、効率が優れています。伝導角= 0度。おそらくオーディオファン向けではありませんが、ポータブル機器には最適です。
ちなみに、PWMは、マニュアルを作成しなくても非常に広い主電源電圧入力範囲に耐えることができるスイッチモード電源（SMPS）の基盤でもあります。選択。たとえば、ラップトップの電源を見てください。
SMPSは、人間の耳が聞くことができるはるかに高い周波数で動作するように作成でき、それらに関連付けられたフィルターはハイエンドオーディオ機器で使用する場合、オーディオパスにまったく干渉しないように設計されています。これにより、非常に強力なアンプを高効率で比較的コンパクトな電源ユニットで設計できます。
あまり乱雑になっていないことを願っています。
回答
私が違いを見る方法は、各デバイスで起こっていることの機能的な違いを判断することです。
プリアンプはスイッチとして機能します-それは1つ以上の信号源を取り、その源をルーティングすることができます
増幅器は、0〜2v RMSの信号を確認し、通常26dBの増幅を信号に適用します。それらは、多くの電圧と電流で複雑なスピーカー負荷を駆動する能力を持っています。アンプの入力は通常高インピーダンスで、出力は低インピーダンスです。入力は、中程度から高い負荷を簡単に駆動できることを望んでいます。
したがって、プリアンプは、取得したソースを取得し、アンプがスピーカーを駆動するために、中程度から高い出力インピーダンスと電流でその信号を準備します。 。アンプは信号操作を行うのに適した場所です。通常、これは音量を調整することを意味します（アンプが見たい0〜2v RMS範囲の間で入力電圧をスケーリングします）。しかし、アンプは音量だけでなく、チャンネル間のバランスを調整したり、チャンネルを合計してモノラル信号を提供したり、トーンフィルターを適用したり、信号をミュートしたり、その他多くの機能を実行できます。これはアナログ（または場合によってはデジタル）信号プロセッサです。
一部の最新のプリアンプはデジタル信号を処理し、D / A変換やその他の信号処理機能を提供できます。
特別な部分プリアンプのはフォノ信号を処理することができます。これらは通常非常に小さく（ミリボルト）、LPレコードの記録方法を説明するために逆RIAA曲線が必要です。このような場合、フォノプリアンプが信号をイコライズして2vの範囲に上げます。