２．Ｃ−ＭＯＳインバータによるＡ級増幅
ディジタル論理回路用のC-MOSの基本素子であるインバータは 図２のような内部構造をしている。これは入力がハイ(ロー) の場合には、上側(下側)のMOS-FETがOFFになるだけなので、大変電流消費が少なく入力 インピーダンスが高いという優れた特徴をもつ。ここで、入力がハイとローの間の電圧 ならば、上下のMOS-FETともON(動作状態)となり、大きな電流が流れる純粋なＡ級増幅 を行うことになる。この性質をオーディオアンプに利用するわけだが、このままだと 出力電流が多く取れないので、これをたくさんパラレル(並列)に接続して出力を稼ぐ。
　本アンプで用いている74HCU04は高速度のバッファなし(バッファ付きは内部 でインバータが奇数個直列接続されている)のC-MOSインバータであり、14ピンのDIP型 (ムカデ型)のICに６個のインバータが内蔵されている。これをおんぶするように６個積み 上げてピンどうしを半田づけし並列接続とする。ただし、Ａ級動作のためすんごく発熱 するので、ICどうしの隙間を少しとり、写真２のシャーシ内部写真に写っているように 電源端子である7ピンと14ピンには放熱板をつける。放熱板は鉄製のＬ型金具にヤスリ をかけ予備半田をしてからICのピンに半田づけし、Ｌ型金具に放熱器をつけるとよい。 また、本アンプでは電源電圧を放熱との兼ね合いから±3.5Vとした(C-MOSの動作電圧は 3V〜18Vである。)

部品表

種類	値	数	単価
IC	74HCU04	12	\30
FET	2SK117	2	\70
Tr	2SB617A	2	\300
	2SD587A	2	\300
LED	緑	8	\20
Di	ﾌﾞﾘｯｼﾞ100V1A	2	\200
トランス	100V:12V*2	1	\1250
R 1/4W	100	4	\10
	2k	4	\10
	100k	2	\10
	250k	4	\10
	390k	2	\10
C 電解	10000μF/16V	2	\200
	1000μF/16V	4	\100
	10μF/16V	6	\50
積層セラミック	0.1μF/50V	4	\30
VR	50kΩ(A)	2	\100
プリント基板	DIP-IC用	2	\100
	汎用	1	\100

その他、シャーシ、放熱器、 電源スイッチ、ヒューズケース、 つまみ、入力ピンピン端子、 スピーカ端子などなど
総計　\5,000でおつりがくるくらい。

３．ＢＴＬ接続
　アンプのBTL接続とは図３のような構成である。２つの全く 同じアンプがあるときに、片方に入力を反転した逆相の入力を加え、もう片方に正相の 入力を加え、出力は両アンプの出力端子どうしから得る。こうすると、出力のスピーカ ＋端子には正相、−端子には逆相が加わるので、出力波形振幅は２倍となり、電流を たくさん流せるならば出力は４倍となる。また、ひずみやノイズの打ち消し効果もある。 入力をなんらかの手段で位相反転することと、出力を両アンプの出力端子から取る ことを除けば、一般のアンプと何等かわりがない。実際、高級オーディオステレオ アンプやロックコンサート等用のPAステレオアンプでは、BTL入力端子を持ち1000Wや 2000Wというとんでもない高出力を取り出せる製品がある。また、手持ちのステレオ アンプをBTL接続として高出力とするのも一興である。　
　本アンプでは、C-MOSインバータを16個並列接続したアンプどうしをBTL接続して いる、インバータが同一チップに内蔵されているので、特性が揃っているのが好都合 である。ただ、インバータでは電流出力が小さいので高出力化は達成しにくいが、 雑音の少ない高音質が期待できる。

４．位相反転
　BTLアンプとするためには、入力の位相反転を行う必要がある。本アンプでは、 最も簡単なFETによるドレイン−ソース(D-S)分割位相反転回路を用いている。 さらに高度な位相反転回路としては差動増幅回路があるがこれは、今後DCアンプ を紹介する機会があれば取り上げたい。参考文献１では、トランスを用いた 位相反転を行っている。
　さて、D-S分割位相反転回路であるが、その原理は大変簡単である。 FET(トランジスタ、真空管でも同じであるが)のソース(エミッタ、カソード)接地増幅 回路のソース(エミッタ、カソード)の出力波形はゲート(ベース、グリッド)入力波形 とまったく同じ波形であり、ソースフォロワ(エミッタフォロワ、カソードフォロワ)と 呼ばれる。これに対して、ドレイン(コレクタ、プレート)側の出力波形は入力波形が 位相反転されて電圧増幅された波形となる。電圧増幅率はドレイン抵抗(コレクタ抵抗、 プレート抵抗)割るソース抵抗(エミッタ抵抗、カソード抵抗)であるので両抵抗を同じ 値にして増幅率＝１とすれば、ドレイン(コレクタ、プレート)出力波形の振幅は入力 波形と同じになる。D-S分割位相反転回路はドレイン抵抗とソース抵抗を同値とすれ ばよいだけなので、シンプルで良い回路であるが、欠点は出力インピーダンスが ドレイン側は高くソース側は低く、アンバランスになっていることである。
　それでは図３で実際の回路設計を見てみよう。 まず仕様はつぎのとうりである。

1. ・電源　　±3.5V (C-MOSの動作範囲から)
2. ・入力　　2Vp-p　 (CDの出力振幅はこの位)
3. ・ＦＥＴ　2SK117　(安い！,ランクは何でも良い)

５．電源回路
　電源電圧は7.0V=±3.5Vとするのだが、アンプがＡ級動作であるので電源は供給能力 が高く安定な定電圧でなければならない。ここではLED(発光ダイオード)で定電圧電源 を実現している。LEDはなんと定電圧ダイオードとして使えるのである。ただし、 ツェナダイオードとは逆に図４のように正方向電圧約 2.0Vで電流が大きく変化しても電圧が変化しない定電圧特性を示す。この電圧は発光 するための材料、アルミ、ガリウム、ひ素などの材料の種類によって1〜2V位に決まる。 このLEDによる定電圧のノイズは、ツェナダイオードのそれよりも少なく、また動作中 は発光するので動作チェックに便利だ、写真でも光っているのがわかりますか？ またマニアの間では赤よりも緑の方が音が良いというウワサがあり、 耳に自信のある人は聴き比べるのも一興でしょう。
電源トランスが10Vであるので、整流電圧=10*1.4=14Vである。 これが図５の回路では、4つのLED電圧=2.05V*4=8.2V なので、14V-8.2V=5.8Vを分圧しなければならない。分圧抵抗を100Ωを２つ=200Ω とすると、LED電流はI=E/R=5.8V/200Ω=29mAとなる。出力電圧はトランジスタの ベース−エミッタ間電圧0.6Vが2つと、4つのLED電圧8.2Vで、8.2V-0.6V*2=7.0V となる(実測値)。トランジスタ2SB617A/2SD587Aは、許容コレクタ電流Icが3A以上 のコンプリメンタリトランジスタならどんなものでもよい、しかしきちんと放熱器 をつけること(写真２)。また図５中の平滑コンデンサは、なるべく容量の大きい 電解コンデンサが望ましいが、高速C-MOSをつかうことから高周波バイパス用の 小容量の高周波特性の良いコンデンサ(積層セラミック等)を並列に抱かした方が、 周囲のテレビにノイズをまきちらすなどのトラブルを未然に防ぐことができる。

６．製作
　部品は表１のとうりである。特殊な部品はなく、 全て汎用の安い部品ばかりである。したがって、C-MOSの74HCU04やLEDは一ロット まとめて買うことが望ましい。そうしてもそれほど高くないし、後々役立つことも きっとある。筆者は大野電子パーツですべてそろえた。
　製作は、ユニバーサルプリント基板を用いて行う。IC用のピッチで電源ラインの 入った基板が便利である(大野電子パーツでは\100であった)。配線も特に難しいと ころはないだろう。問題は放熱器の取り付けである。シリコングリスを塗りたくり、 マイカ板で絶縁をきちんと行わないと、あとでトラブルの種となる。シャーシの 加工は、面倒だが出来映えがこれにかかっているから根性をいれてがんばろう。 穴開けは電動ドリルがあると簡単である。できれば、放熱器の近くにはなるべく たくさんの通気用の穴を開けて欲しい。さらにその穴には直径の大きいドリルで サラモミするとカッコ良くなる。今回の塗装はジョリーホワイト(トヨタクラウン の白)を塗り、さらにセロハンテープでマスキングしてシルバーＭ(日産フェア レディＺの銀)を塗った。もちろん最後にクリア(透明)もスプレーしよう。

７．動作チェック
　動作チェックはまず、電源回路から行う。アンプ回路に電源を接続しないと (つまり無負荷)電圧は約±4.2V位でていればＯＫである。これは、トランジスタが 動作してないからで、トランジスタが動作したら必ず0.6V*2のベースエミッタ間電圧 が発生し±3.5V位になる。次にアンプ回路だが、まず無調整でもＯＫであるが、 気になるなら、入力に低周波発振器、出力に８Ωのダミー抵抗を接続し、 FETのドレイン(位相が反転している)、ソース、および出力の波形が歪んでいないか チェックする。もし歪んでいたら、FETまわりの抵抗値を試行錯誤で調整する。 最後に最大出力を調べるには、入力の振幅を出力のダミー抵抗の両端の波形が クリップするか歪むまで大きくし、その時の出力振幅をｅとすれば、 最大出力P=e2/R=e2/8で求まる。おそらく数Ｗくらいでしょう。

８．試聴
　ICアンプとは思えないほどの良音質だなというのが第一印象である。 LED定電圧電源のおかげか電源ノイズは全然聞こえない。ひずみやノイズも ほとんど感じられず、低周波も高周波も良く伸びているようだが、これはBTLの 御利益だろう。しかし、絶対的なパワーはやはり足りない、でもカシオペアを 聴いてみても破綻を感じることはなかった。
　特に述べておきたいのは、写真にも写っているがウォークマン等の外部スピーカ として売られている小型スピーカ(もちろんアンプ内臓ではない、白鳥のファミリ− で定価\4980のを\980で売っていた)で聴いてみると意外と良い音がすることである。 コンパクトで安くて高音質だ！

９．さいごに
　前号で予告していた、オーディオ周辺回路図を示す。 図６はＶＵメータ、図７はマイクミキサである。これらを自作アンプに組み込むと ますます自作が楽しくなる。
　最後に、一緒に日本橋にパーツを買いに行ったり、シャーシの塗装を手伝って くれた(高専祭の４次元クレーンのメンバーでもある)４Ｂの白波瀬君と芳賀君に 感謝する。余談だが、日本橋に行ったときバロックという喫茶店がたいへん よかった、真空管のアンプやラジオ、古ピアノ、古扇風機などがあり、マスター やウェイトレスも面白い人たちだった、そのうち日本橋の紹介記事も書いてみたい。

参考文献

1. 上玉利、C-MOS-ICを使用したＡ級アンプの製作、無線と実験1990　、1月号、P.152/153
2. 詩村、ヘッドホンアンプの製作,ラジオの製作1992,1月号,P69/71
3. 鈴木、実験研究トランジスタ回路中級入門、トラ技オリジナル、 1990,冬号,No.5