UIA5200は、DAC～パワーアンプまでの全経路を、高速・広帯域の電流帰還型・全段上下対称コンプリメンタリプッシュプル・オペアンプで統一。パワーアンプブースタ部(最終段)は、低雑音・高速トランジスタによるデュスクリート回路（ICを用いない方法）を使用し、高耐圧化を実現する一方、残る全ての電流帰還アンプには、モノリシックIC（AD812ARZ）を用いて小型化・高精度化・省力化を推進しています。内蔵DAC ～パワーの総歪は、超高級プレーヤー＋超高級セパレートアンプの組み合わせをはるかに凌駕します。もはや高級セパレートアンプやCDプレーヤーをあれこれ揃える時代は終わったといえるでしょう。

電流帰還トポロジー

理論上無制限のスルーレート（立ち上がり速度）を持っているのが電流帰還型アンプです。スルーレートに起因する高域の高調波歪（TIM歪とも呼ばれる）が少ないのが特徴です。1段増幅でありながら高いゲインを確保できるため位相遅れが小さく、広い帯域で大きなNFBをかけられるため超高性能になります。

上下対称コンプリメンタリプッシュプル

上の回路図は、美しい上下対称回路ですが、通常は以下のように、上下非対称回路です。上下対称回路は次のようなメリットがあり、高級オーディオ回路や、MHz帯の高速を要求されるアンプではしばしば用いられます。

• 電源ノイズに強い（上下非対称回路は＋／－どちらか一方が電源ノイズに弱い）
• スルーレートの対称性に優れ（パルス信号を印加したときの立ち上がりの勾配と、立下りの勾配が揃っている）、高域の歪が少ない
• 入力バイアス電流が小さいので、DCアンプ化しやすい。
• 実質並列回路なのでS/Nが3dB、ゲインも3dB向上する。

バランス伝送

UIA5200はDAC～インスツルメンテーションパワーアンプまでのほぼ全経路をバランス伝送化しています。そもそもDACはバランス出力なので、バランス変換回路は不用なので信号経路は最短です。（※）この構造はコモンモードノイズに強く、スイッチング電源やデジタル部の影響を最小限にとどめます。　（※アナログライン入力にはバランス変換回路が実装されます）

(A＝AD812によるモノリシック・電流帰還・コンプリメンタリ・オペアンプ)
（B=デュスクリート・電流帰還・コンプリメンタリ・パワーオペアンプ）

プリアンプレス

プリメインアンプは、50dB 程度のゲインとするのが習慣化しています。これは、かつて入力レベルが0.15Vrms程度だったころの名残です。このような小さい入力レベルの場合、プリアンプは必要ですが、CD プレーヤー登場以降は、2Vrms出力の機器が大半を占め、30dB ものゲインが過剰です。UIA5200は、バランス型DAC → バランス型電子ボリューム → 24.4dB のインスツルメンテーションパワーアンプの3 段構成で、プリアンプはありません。余剰ゲインを5dB程度に抑え、プリアンプをなくしたことで、ボリュームの絞りは小さく、S/Nが大幅に改善しています。信号経路にけるアンプ数も少ないことから、諸特性向上に貢献します。

バランス型・左右独立パッシブ電子ボリューム

ボリュームは電子式アッテネータで、パッシブ型（プリアンプレス）、バランス構成、左右独立構成です。またボリュームのインピーダンスを20KΩと抑え、熱雑音を軽減しています。フロントパネルのボリュームノブは、電動式で、実際には、ここを信号が通るわけではなく、角度を検出するだけです。従って、無駄な配線ループがありません。

左側からデジタル部（USBやSPIDIF、システム制御のLSI郡）
その右に左右独立のDACチップ（AD1955）が配置される　（直近の小型放熱器4個とその周辺がレギュレータ）
その右に電流帰還上下対称オペアンプ郡（AD812）によるDACスムージングフィルタ、そして電子ボリューム（青いフィルタコンデンサの背後）
そこから大きな放熱器のパワーアンプへと、信号は左側から右に流れる。
ノイジーなデジタル部の電源電流パスが分離される構造で、信号経路が最短なコンストラクション

24系統電源フィルタ

UIA5200は、各デバイス単位でローカル電源フィルタを、計24系統も配置しています。細かな回路単位で電源を分離することで、クロストーク（回路間の干渉）と電源からの雑音混入を阻止します。

11系統安定化電源（レギュレータ）

回路間の干渉を防ぐとともに、安定した低インピーダンス電圧を提供するため、以下の通り8系統のリニアレギュレータと、3系統のスイッチングレギュレータを搭載して電源を安定化しています。重要個所は、アクティブフィルタとリニアレギュレータの2段構造で安定化させるダブルレギュレータとしています。

リニアレギュレータ

• ① Lch-DAC～コントロール～パワーアンプ +15V (ダブルレギュレーター)
• ② Lch-DAC～コントロール～パワーアンプ －15V (ダブルレギュレーター)
• ③ Lch-DACデジタル部+5V (ダブルレギュレーター)
• ④ Rch-DAC～コントロール～パワーアンプ +15V (ダブルレギュレーター)
• ⑤ Rch-DAC～コントロール～パワーアンプ －15V (ダブルレギュレーター)
• ⑥ Rch-DACデジタル部+5V (ダブルレギュレーター)
• ⑦ デジタル部1　+3.3V
• ⑧ デジタル部2　+3.3V

スイッチングレギュレーター

• ⑨ パワーアンプ電流帰還ブースタ +36V 　(5次π型電源フィルタ＋3次コモンモードフィルタ)
• ⑩ パワーアンプ電流帰還ブースタ －36V 　(5次π型電源フィルタ+3次コモンモードフィルタ)
• ⑪ デジタル部3 +5V 　(3次π型電源フィルタ+3次コモンモードフィルタ)

3系統独立グラウンド

デジタル系、アナログ系、電源系の3ブロックに分離したグラウンドによって、デリケートなアナログ回路へのノイズ侵入ループを遮断します。電源、グラウンドは大面積のベタ配線でインピーダンスも最小です。

Lchダブルレギュレータ±15Vと、LchDAC用レギュレータ+5Vのアップ

AD1955-2パラレル・バランス型・左右独立・ハイレゾDAC

24bitや32BitDACであっても、実効性能は14-18Bit程度、24-32Bitは言葉遊びに過ぎません。実際に、32Bit精度に必要な雑音歪率は-194.4dBと天文学的数値であり、現状は遠く及びません。そこでUIA5200のDACチップの選定には、実効性能を重視して選定、18Bit相当（現在最高クラス）の性能を有するAD1955を採用しました。

• ハイサンプリングで、性能が悪化するDACが多い中、AD1955はハイサンプリング領域まで最高性能です。
• UIA5200は、AD1955を左右それぞれに1個づつ使い、2パラレル・左右独立DAC構成です。
• AD1955のデジタル部Lch、アナログ部Lch、デジタル部Rch、アナログ部Rchに電源フィルタを導入、相互干渉を軽減しました。
• AD1955は、多くの採用実績があり、データの信頼性にも優れています。
• AD1955についてはコラム3にて

44.1KHz系/48KHz系のクロックを独立させた、高精度アシンクロナス転送

USBでは、44.1/88.2/176.4KHz系をサポートするクロックジェネレーターと48KHz/96KHz/192KHz系をサポートする クロックジェネレーターを独立装備。高精度・低ジッタのアシンクロナス転送を実現します。

幅広いサンプリング周波数をサポート

• USB、光、同軸デジタル入力の全てにおいて、44.1KHz、48KHz、88.2KHz、96KHz、176.4KHz、192KHz/24Bitをサポート
  • USB 176.4KHzは16Bitのみ
• USBでは、DSD2.8224MHz/5.6448MHzをサポート（Windowsのみ、XperiaZ2以降でもPCM変換でDSD音源を再生できます）
• foobar2000のDSD変換を使えば(DSD64/128/256/512を同軸、光デジタルでも再生できます)

左右独立パラレルDAC部分のアップ（右半分がスムージングフィルタ）

MFB（多重帰還）

プリメインアンプ最大の歪発生源は、パワーアンプです。この部分の性能を向上させない限り、他をいくら高性能化しても意味がありません。従来の考え方では、パワーアンプの高性能化は、A級動作範囲の拡大やGmの増大（アイドル電流の増大）、パラレル数の増大などに依存していましたが、これらはいずれもアンプの巨大化を招きます。そこでUIA5200は、パワーアンプの歪率を大幅に改善できる、多重帰還によって諸特性を向上させています。この方法は既にUIA5000やUIA5500で採用済みで、概要は下の通りです。まずClassAB-MOS-FETプッシュプル出力段を持つ、電流帰還型ブースターにローカルフィードバック(NFB1)をかけて歪を低減します。このブースタを、電流帰還オペアンプAD812ARZで駆動し、全体で大きなフィードバック(NFB2)をかけて、さらに歪を低減します。出力段には、AD812ARZ(NFB2)と電流帰還ブースタ(NFB1)の2つの膨大な帰還量がかかるため、アイドル電流を少なく設定しても、低歪を達成できるのです。結果、UIA5200のアイドル電流は、放熱器を基板実装できるほど小さく、下手なデジアンよりも小型です。

パワーアンプのゲインを2分割

UIA5200のパワーアンプは24.4dBのゲインですが、これを18.9dBと6.3dBに分けて増幅します。負荷の重い2段目はゲインが小さいため、帰還量がより大きく、低歪になる仕組みです。ちょうどUIA5200のパワーアンプ部分は、バランス伝送を差動合成するため、インスツルメンテーションアンプ構成になっており、既に2段アンプ構成なので、無理なくゲインを2分割できます。また1段目のゲインが大きいため、2段目に伝送する信号レベルが高く、S/Nにも優れます。

MOS-FET/ClassAB/MFBパワーアンプ

出力段はMOS-FETです。クロスオーバー歪が少ないので、アイドル電流の小さなMFBパワーアンプに最適です。また熱暴走しにくいので放熱器の小型化のリスクを相殺してくれます。このMOS-FETは、ClassA105WパワーアンプSP2000で採用された、低容量高速MOS-FETで、高速広帯域アンプでは入力容量の増大を嫌うので、パラレル数は控えめです。このデバイスを選択した理由は消去法で、以下の根拠によります。
①スイッチング用大電流MOSFET：入力容量が大きく、高速広帯域の電流帰還型アンプの能力は生かせない。
②バイポーラトランジスタ：入力抵抗が小さいので、ドライブ段が必要で複雑な,MFBアンプが一層複雑化する。
③V-FET（SIT）：μが小さく電源変動が出力に現れる（MOSやバイポーラより電源変動抑圧比が60dBも悪い）、高バイアスが必要で電源利用効率が悪い。

パワーアンプ部分のアップ

効率的なヒートシンク

UIA5200は、MFBテクノロジによって、アイドル電流を軽減し、放熱器の容量を小さくできますが、更に、放熱器そのものにもメスを入れています。通常パワートランジスタは、1つの放熱器に多数取り付けられ、トランジスタと放熱器の間に、短絡を防ぐ絶縁シートを挟みます。この絶縁シートは熱を伝えにくく、放熱の障害です。そこでUIA5200は、放熱器をトランジスタ毎に分離させ、絶縁シートを排除、放熱効率を高めました。またプリント基板に熱を伝えやすくする独自の構造も組み合わせ、放熱器の体積を1/4に削減しています。

• 独立型ヒートシンク
• 絶縁シートの排除
• 基板を放熱に活用（リード線を短く、MOSFETからの基板のパターン配線を太く、表裏のレジストを抜く）

結論・・小さくてパワフルなClassAB

最近の小型薄型アンプは皆デジタルアンプ（ClassD）ですが、性能はClassABには遠く及びません。UIA5200は、MFBや、低雑音スイッチング電源、効率的な放熱器の導入により、ClassABでありながら、小型薄型アンプ化に成功しました。性能は大型のClassAアンプをも凌駕するほどです。

オーディオのピークパワーは1W～10W、平均は0.1W～3.3W

トロイダルトランス1KVA、平滑コンデンサ100,000uF、1000W/1Ω出力できるパワー段・・・さぞパワーアンプにかかる負担は途方もないように思われます。ところが、ホームオーディオで音楽を聴いているときのピークパワーは1W～10W程度、平均パワーは0.1W～3.3W程度にすぎません。さらにスピーカーのインピーダンスは低域ほど上昇し、f0(共振周波数)付近の低音再生に必要なパワーはとても小さくて済みます。このようにパワーアンプにかかる負担はとても軽く、ホームオーディオで1000W/1Ωを前提に設計されたアンプの実力を使い切る事は半永久的にありえません。

クレストファクタ

ピークパワーと平均パワーの比率をクレストファクタと呼びます。音楽信号や音声は3～10の範囲内で、ピークは一瞬で、あとは微弱な信号が続くことを意味します。このことは大変重要です。何故なら電源や放熱器には積分作用があり、ピークパワーではなく、平均パワーによる設計が可能だからです。（※レベルメーターは、ピークに対して、緩やかな立下り時定数(250msec～1sec)を持っており、平均パワーがクレストファクタ分(3～10倍)過剰に表示されます）

アイドル電流増でS/N比が悪化する

電源のリップル電圧（電源ノイズ）は、消費電流が大きいほど増大します。下図はその様子で、赤線は青線に比べ消費電流が3倍であるため、赤線の電源変動は青線の3倍になっています。これは平滑用コンデンサの電荷を、大きな消費電流が食ってしまう現象です。アイドル電流を増大してA級動作範囲を広げれば、裸特性が向上（Gm向上、クロスオーバー歪軽減）する反面、電源ノイズが増えてS/Nが悪化するのです。S/N悪化を抑えるには、平滑コンデンサを、消費電流増だけ大きくする必要があり、アンプは肥大化する一方です。

過剰なパラレル接続の弊害

アイドル電流増は、トランジスタの発熱量が大きくなるので信頼性が低下します。そこで高級アンプでは、パラレル数を増やす事で、アイドル電流増加分を複数のトランジスタに分散させ、安全に裸特性向上を達成する手法が使われます。しかしパラレル数を増やすと、パワーステージの入力容量が増大、これが伝播時間の増大に繋がり、これによって（発振しやすくなるので）位相補償を増やさざるを得ません。つまり中高域の帰還量が減ることで歪率や雑音が増大する副作用があります。アイドル電流増（パラレル数増）による性能向上もありますが、その効能は副作用と相殺され、物量投入の割りに性能向上は微々たる物です。（あるいは悪化する）

大容量コンデンサによるハムノイズの発生

電源コンデンサは容量が大きいほど、充電時間が短くなり、充電電流が増大します。この大きな充電電流（Ic）は、回路を駆け巡り、回路インピーダンス（Rc）でハムノイズ電圧（Ec=Rc*Ic）に変換されます。ハムノイズの周波数は、電源周波数のn倍なので、50/60Hzの倍音で、可聴域の重要な部分を汚染するため音質に有害です。対策として、充電パスを短くする、チョークコイルを導入する（電源電圧の低いトランジスタアンプではあまり有効ではない）、グラウンドループができないよう、ツインモノや、モノラルにする・・などなど色々ありますが、ゼロにすることはできません。コンデンサの容量を減らすと充電電流によるハムノイズが軽減しますが、電源リップルが増大します。経験上、電源リップルのほうが、対策は容易です。（PSRR＝電源変動抑圧比、レギュレータで対策できる）　

交流電源の汚染

前述した大容量コンデンサへの充電電流は、アンプ内を還流し、ハムノイズを発生させるだけにとどまりません。この充電電流は商用電源にも流れ、ピーク電圧で大きな電流が流れるため、配線インピーダンスによる電圧降下で、商用電源のピークを潰す働きをします。電流は若干遅延して流れるので、商用電源には多くの高調波を含むことになり、力率が低下して、電源利用効率が悪化します。特に起動時にはより大きなラッシュ電流が流れるので、深刻です。ゼロクロススタータなどを入れても、起動ラッシュはわずかしか改善しません。

まとめ（巨大アンプを振り返る）

アンプ高性能化の王道といわれてきた様々な手法は、メリットと同じくらいデメリットがあり、そのことは殆ど論じられてきませんでした。

巨大電源

• 長所
  • リップル電圧が軽減する。
  • 連続最大出力が大きくなる（電流供給能力の増大）
• 短所
  • 平均パワー0.1～3.3Wのホームオーディオでは無駄が多すぎる。
  • でかい、重い。
  • 電源が汚染される。
  • 大きな充電電流が還流してハムノイズを発生させる。
  • 電源を汚染する（電源波形を歪ませ、力率を悪化させる）

アイドル電流増・パラレル数増

• 長所
  • Gmが増大し裸特性が改善。
• 短所
  • 電源電流が増大、リップル電圧が増えてS/Nが悪化する。
  • 放熱器が巨大化、重くなる。
  • 入力容量が増大し、アンプが低速化。
  • 上記により位相補償が増大、GB積が減少、中高域の歪率が悪化。
  • 電源容量が大きくなる

スイッチング電源へのアレルギー

最近はデジタルアンプの普及や、欧州の薄型アンプなど、知らぬ間にスイッチング電源が普及しています。それでも尚、スイッチング電源へのアレルギー、そして巨大電源への妄信といった固定観念があります。まずは、固定概念を捨てて、スイッチング電源のメリットとデメリットを整理してみます。

トランスとコンデンサが小さい・・・アンプはもっと小さく、スタイリッシュになる！
スイッチング電源は交流電源を、そのまま整流平滑して、高圧の直流電圧を生成、これを高速にスイッチングすることで再び交流に戻し、トランスで変圧・整流・平滑して所定の電源電圧を作り出すシステムです。このような面倒なことをするのは、スイッチング周波数を高くするほど、トランスやコンデンサを小型化しても高い出力を維持できるからです。

ハムノイズが激減する
従来の電源は50/60Hzの平滑なので1秒に50/60回しか充電されません。これに対し、スイッチング電源の2次平滑コンデンサの充電は、1秒数十万回～数百万回高速で行われます。このように充電回数が多い分、充電電流が軽減し、充電電流＝ハムノイズが軽減します。またハムノイズの周波数も数十KHz～数百KHzと高く、可聴域の外なので音質への影響も最小です。

ピーク電流が抑えられ、電源が汚染されない、50/60Hzのハムノイズが発生しない
スイッチング電源1次側の、交流電源を平滑するコンデンサには、力率改善回路が接続され、コンデンサへの充電を時間的に分散、ピーク電流を抑えています。下図はその様子で、青は通常の平滑方式、赤は力率改善回路を追加したスイッチング電源です。充電電流も高速でスイッチングしています。青の通常の平滑回路では、ピーク電流が集中、最大電流は35Aにも達しています。このような大電流が、短時間に集中してACラインに流れると、交流電源波形が崩れてしまう“電源汚染”が発生します。一方、赤の力率改善回路を追加した側は、充電サイクルを細かく分散し、充電電流のピークを抑制します。これによって、以下の例ではピーク電流が1/3.5程度に軽減されます。実際には、コンデンサ容量も小さくなるので、より充電電流は小さくなります。そしてこの充電電流はトランスの1次側で生じているもので、トランスにより絶縁されるため、2次側のアンプ側の回路を還流しません。すなわち、スイッチング電源では原理的に50/60Hzのハムノイズは発生しないのです。

電圧の安定性が高い
スイッチング電源は出力電圧が一定になるようスイッチング回路を制御するため、安定化電源を兼ねています。このため電源変動や、負荷変動があっても電源電圧は一定です。従来のパワーアンプ出力段の電源の安定化は困難で、負荷変動や、電源変動がそのまま電源電圧に現れてしまいます。最大出力も電源事情で刻々と変化してしまういい加減なものでした。

ハムノイズが発生しない代わりに、スイッチングノイズが発生する
スイッチング動作に伴うノイズの問題は、オーディオ愛好家に悪い印象を与えています。しかし通常の電源でも、整流平滑回路はスイッチング回路そのものであり、平滑コンデンサのリプル電流が、基板の配線インピーダンスで電圧に変換されるとハムノイズになります。つまりスイッチング電源、巨大容量電源いずれにおいてもスイッチングノイズは不可避であり、両者の違いは周波数だけにすぎません。そして大容量電源のハムノイズと高調波は可聴帯域内（50/60Hzとその倍数）にある一方、スイッチング電源のノイズは可聴帯域よりも高周波（数百KHz）にあるので、耳につきにくく、ビートダウンを防止できれば、大容量電源を超える高S/N化が期待できます。

スイッチングノイズを無視できるまで軽減する技術は確立されている
今日、スイッチング電源を使っても十分なS/Nを確保する回路技法は確立され、デリケートな微小信号を扱うセンサーアンプでもスイッチング電源は当たり前のように使われています。いまだにリニア電源に固執する古典的な業界は、オーディオぐらいでしょう。スイッチングノイズは、ノーマルモードノイズ（電源が変動するノイズ）と、コモンモードノイズ（グラウンドそのものが振動する）に分けられ、これらがビートダウンしない限り、可聴帯域のノイズにはなりません。まずノーマルモードノイズは多重化・分散化された電源ラインフィルタでリニア電源と同等レベルに軽減可能です。コモンモードノイズは、平衡伝送（バランス伝送）や、コモンモードノイズフィルタで対処します。ビートダウンを防止するにはスイッチング回路同士のグラウンドと電源を分離するとともに、アナログアンプのスルーレートを大きくすることで対処できます。

まとめ
スイッチング電源の要点をまとめると以下のようになります。

• 小型・軽量・低コストである。
• 電源電圧が安定化され、入力電圧変動や負荷変動の影響を大幅に軽減できる。
• ピーク電流が抑えられ（充電電流が小さく、かつ集中しない）電源ラインを汚染しない。
• 可聴帯域にスペクトルを持ったハムノイズ（50/60Hzの倍音）が発生しない。
• 可聴帯域にスペクトルを持たないスイッチングノイズが発生するが、遮断技術は確立されている。

UIA5200の場合

UIA5200は、MOS-FET/ClassAB/MFBパワーアンプによって、デジタルアンプに迫る低消費電力性能を実現しており、電源部にかかる負担はより低く抑えられています。さらに、スイッチング電源のノイズを抑圧するために以下の対策を施しています。

• ノーマルモードノイズ（電源が変動するノイズ）を軽減する5次π型フィルタや24系統電源フィルタ
• コモンモードノイズ（グラウンドそのものが振動する）を軽減する正負独立のコモンモードノイズフィルタ
• スイッチング電源の電流がアナログ回路を還流しないよう、両者（電源部とアンプ部）のグラウンドは一点で結合。
• 低インピーダンス系のアナログ回路や、バランス伝送などを組み合わせる。

これらの回路技法の蓄積の結果、UIA5200はRコアトランスを用いたプロトタイプよりも、スイッチング電源版の最終製品版のほうが、残留ノイズが大幅に軽減するという良好な成果を得られました。

電源容量の最適化

UIA5200は、45W/8Ωで、ピーク電流は6.75Aです。クレストファクタ3～10を代入すると、平均電流は1.125A～0.338Aになります。ピーク電流は、平滑用コンデンサや、5次π型フィルタでカバーできます。以下は600Hz最大出力のスイープ波を加えた様子で、上はアンプ出力、下は電源電流波形です。緑の電源フィルタなしに比べ、黄色の5次π型電源フィルタありの場合、ピーク電流が半減しています。

また電源フィルタなしでは、急峻な立ち上がりの半波整流波形ですが、電源フィルタありではサイン波になっており、トランスのうなり音が激減します。この波形はサインウェーブなのでクレストファクタは√2であり、平均電流はピークの約1/2.8程ですが、音楽信号なら、クレストファクタは3～10なので、平均電流はピークの1/6～1/20で、電源にかかる負担はとても小さくて済みます。UIA5200は±36V、平均電流1.67A(120W)の電源を使っており、最大出力に対する余力は23%ほどです。従来のオーディオの考え方だとギリギリに見えますが十分です。何故なら45Wものパワーが連続することはありえず、ホームオーディオで使うパワーはピーク1～10W、平均0.1～3.3W程度で、電源能力の半分すら使うことは無いからです。

完全なシングルボード・DAC搭載プリメイン

UIA5200は、1枚の基板に、全回路・全機能を集積しており、配線の引き回しは皆無です。すなわちDAC、電子ボリューム、放熱器を含むパワーアンプ、デジタル回路、電源回路、入出力端子、電源端子、操作部、表示部の全ての集積に成功しています。UIA5200はストリップ基板1枚で動作させることが出来るのです。

この状態で動かすことができます

ワイヤー＆コネクタレス

結果、UIA5200はシングルボード化でワイヤコネクタを全廃し。 放熱効率、信頼性を大幅に向上させています。

電源コネクタから、スピーカー端子まで基板実装！

4層ガラスエポキシン基板

プリント基板は、4レイヤーガラスエポキシン基板で、内層2プレーンと表裏の空きエリアを使い、電源やグラウンドを大面積（低インピーダンスで）、かつ理想的に引き回しています。また表裏の表面層には太い電源パターンを引き回さずに済むので、信号線を最短にすることができます。

SMD(表面実装)を更に推進

表面実装化を進め、リード線のインダクタンスの影響を最小化しています。部品の98%が表面実装です。

薄膜抵抗の全面使用

熱変調歪が小さく、エクセルノイズが発生しない薄膜抵抗、金属皮膜抵抗を使用しています。大きなエクセルノイズを発生させるカーボン抵抗は皆無です。（※エクセルノイズ＝電流が結晶境界をジャンプする際に発生する雑音で、印加するDC電圧が大きいほど大きくなる雑音）

コンデンサ

信号経路のコンデンサは、DCアンプ化を進めることで最小化していますが、残存するコンデンサは、直線性の良いフィルムコンデンサ（オーディオ帯域用）、C0H/C0Gセラミックコンデンサ（位相補償用）を使用することで、低歪化しています。また電源部などに使われる電解コンデンサは、製品の寿命を左右する重要な部品ですが、最低でも105℃グレードを使用し、高信頼性化しています。

トランジスタ・ダイオード

これらの個別半導体は、MCヘッドアンプでも使用できるような、低雑音デバイスを使用しています。（2SC3324BL/2SA1312BL/1SS306）いずれも電極間容量が微小で、高速広帯域化に有利です。

アナログの信号切替はリレーを使用

CMOSスイッチなどはオン抵抗の信号電圧依存があるため、後段をハイインピーダンス・ローキャパシタンスで受けないと大きな歪が発生します。このためローインピーダンス入力の回路ではバッファアンプなどが必要になり信号経路が複雑化してしまいます。そこで、UIA5200は全アナログ信号切替にリレーを使っています。

水色の箱がフィルムコンデンサ
黒の四角い箱がリレー

アンプリンクで、音量・入力切替を連携

UIA5200はマルチアンプ、マルチチャンネルサラウンド、AVユース等を視野に入れており、最大5台を10チャンネルを連動できるアンプリンクを搭載します。複数台のUIA5200を連動させた場合、マスター設定されたUIA5200が、残りのUIA5200をコントロールします。アンプリンクケーブルは以下のようにディージーチェーン接続とします。

DSU6000 (MLD)とfoobar2000の組み合わせでマルチアンプ

弊社のサウンドカード、DSU6000はマルチチャンネル出力を2ch毎に独立してPCM光デジタル出力するMLD機能を搭載しています。ここにはfoobar2000のチャンネルデバイダプラグイン（無償）によって周波数分割された信号を割当て可能で、下のようなデジタル接続によるマルチアンプを構築できます。（チャンネルデバイダプラグインの使い方は foobar2000パーフェクトガイドをご参照ください）

DSU6000 (MLD)との組み合わせでDolby/DTS

DSU6000のMLDには、DolbyDigitalやDTS等マルチチャンネルサラウンド音声を割当てることも可能です。DolbyDigitalやDTSの基本は5.1ch (7.1chや9.1chもあるが複雑なので5.1chにて解説) ですが、ピュアオーディオスピ―カーを持っていれば、音像定位が良いのでセンタスピーカーは不要ですし、高品位な低音が再生できるのでサブウーハーも不要です。5.1chからサブウーハーとセンタースピーカーをなくして、これらの音をフロントスピーカーにダウンミックスした再生方法を4.0chといいますが、以下はその4.0chのサラウンドシステムをDSU6000とUIA5200で構築した場合の構成図です。

歪率および周波数特性

スピーカー出力では最小で0.0004%程度、20W以下ではほぼ0.003%以下に収まります。

歪率DAC-SPEAKER
歪率DAC-SPEAKER
歪率DAC-PHONE
周波数特性DAC-SPEAKER
性能にはバラツキがあります。
上は代表値です。

2015年モデルはこちらから（↓）ダウンロードできます。

UIA5200/2015年モデル Windows10ドライバ
以前のモデルはWindowsVista/7/8/8.1と同じ要領でインストールしてください。
但し以前のモデルではWindows10の場合、PCの起動時、終了時にノイズが出る場合があります。

問題ありません。回路技法の蓄積の結果、UIA5200はRコアトランス(トロイダルトランスの一種)を用いたプロトタイプよりも、スイッチング電源版の最終製品版のほうが、残留ノイズが軽減するという成果を得られました。安定化電源なので、電源の安定性などはトロイダルトランスを使った、大容量電源よりも優れています。

一般に、EMC（ノイズ耐性の規格）は、EMS（外部からの電磁波＝ノイズによって、自身の動作が阻害されない事）よりも、EMI(自身の電磁波を外部に放出させない規格)のほうが厳しく定義されています。RF系（高周波回路）を除けばシールドの目的は、外部の電磁波を遮断することよりも、自身の電磁波を放射させない点に重点が置かれています。一見金属シャーシに見える製品でも、金属風の塗装を施したプラスティックシャーシの製品が多く存在します。そして、かなり高額なミドルクラスのオーディオ機器でさえ、フトントベゼルを叩くとプラスチック製だったりしますが、EMCの観点では問題ないのです。全面プラスティックの製品ですらEMC試験をクリアしています。これらは内部に一部シールドを施したり、クロックラインのダンピング抵抗を調整したり、クロックにわずかの周波数変調をかけてピークレベルを軽減させたり、プリントパターンを工夫して、EMC試験をクリアしています。UIA5200は大部分の表面積を金属筐体でシールドされておりそもそも有利です。またアナログ回路は、低いインピーダンス（ノイズが乗りにくい）、バランス伝送（外部から侵入するノイズをキャンセル）、大きなシールド領域を有するプリント基板（ノイズが信号経路に入りにくい／自身から電磁波を出さない）、不必要な超高周波を遮断する断間フィルタ（電磁波が入ってもビートダウンして可聴域に現れる前に削除する／自身から電磁波を出さない）などによって、高いEMC性能を有しています。さらに基板上の信号ラインはアナログ・、デジタル双方でループが殆どない設計で、配線距離も最小であるゆえ、電磁波を送受信する量も最小です。こうした結果、アクリル天板の直上に、蛍光灯を接近させたり、強電界を与えても、ピーク性能を維持できる設計になっています。

UIA5200は電源オフで、スピーカーをリレーで切り離すので、音は出ません。但し周囲で、違法無線などが使われていると、スピーカーに誘導して音が出る場合があります。

まとめると、以下の通りメリットやデメリットがあります。

• 光デジタルケーブル
  • PCのノイズが遮断される
  • 再生の途中でアンプの電源を切るなど、従来のCDプレーヤ的な使い方ができる
  • ケーブル15-20mまで
• USBケーブル
  • アシンクロナス転送ができるので低ジッタ
  • 光デジタル出力機能の少ないノートPCでは、この接続方法しか選択肢がない

ここからは好みですが、USB全盛の中、光デジタルも捨てがたいと考えます。光デジタル接続（同軸デジタルでも）の場合、再生途中でアンプの電源を切ったりできますが、USBだと、毎回ソフトを落とさねばならず、これを誤るとソフトが固まったりして、不便だからです。音質的には、聞き比べできるほどの大差はないと思いますが、測定するとPCによってはUSB接続で高域のノイズレベルが若干上昇する場合があります。また音楽再生をしているとき、他の重いソフトを沢山動かしたときの音切れ（転送が間に合わない）は、光デジタル（サウンドチップがPCIやPCI-Expressに限る）よりもUSBのほうが発生頻度が大きいように感じます。こうした点で、光接続は見直されるべきと思うのです。

MUSES72320の可変ゲインアンプ部分は、帰還系インピーダンスを大きくする必要があり、弊社が採用したい電流帰還型アンプ（AD812）との組み合わせはできません。入力インピーダンスの高い、JFET型の電圧帰還型オペアンプにすれば実現できますが、これはUIA5200の音質的・性能的コンセプトに反します。そこでパッシブアッテネーター部分のみを、バランス式（ツインモノ構成）で使うことにしました。ゲイン不足や他の動作不良の心配もありません。音楽を聴いている時のピークパワーは1W～10W、平均パワーは0.1W～3W程度です。つまりスピーカー能率測定に使われる2.83Vrms (1W)は、標準的なリスニングレベルと言えます。この標準リスニングレベル2.83Vrmsに対し、現在のラインアウトやDACの出力レベルは、約2Vrmsが標準になっています。このときプリメインアンプに必要なゲインは、たった3dBです。今日でも多くのプリメインアンプは、1980年代以前の0.15Vrms程度の小さい信号レベルを前提に設計され、50dB程度のゲインとするのが習慣化しており、ゲインが過剰です。しかしCDプレーヤー登場以降はチューナーなどの周辺ソースを含め、2Vrms程度の機器が大半を占め、大きなゲインは不必要になっています。果たしてボリュームを12時以上回すような人がどれだけ要るでしょう。よって無駄なゲインを排することで、音質を高めるというのがこの設計の狙いです。UIA5200は、バランス型DAC → バランス型電子ボリューム → 24.4dBのインスツルメンテーションパワーアンプの3段構成で、プリアンプはありません。このゲイン配分でもちゃんと、最大出力45Wが出て、なお4.9dB余裕があります。デジタルソースではこのように明確にレベル設計ができるので、プリメインに必要なゲインは単純な計算で算出でき、出力45W/8Ω程度ならプリアンプは不用です。もし信号レベルの小さな古い機器を、ライン入力に接続する場合、録音レベルの低いアナログソースの場合のみ、ライン入力と、ソースの間にプリアンプを入れればよいのです。弊社のコンセプトとして、このようなごく一部のソースのためにUIA5200内部のアンプのステージ数を増やしたくはないのです。

低音に関してはアンプが原因の場合と、部屋が原因の場合がありますので、改善するかは分かりません。

部屋に問題がある場合

一般に、エコー（残響収束時間）は0.5秒程度にするのが望ましいとされています。1秒あるととても酷い音に聞こえます。0.5秒より少なくなっても音質は悪化しません。反射が減るので、0.5秒を切ると、音量が減った感がありますが、音質は測定上も聴感上もむしろよくなっていきます。質問では混濁とありますので、エコーが多いと想定され、部屋固有の周波数特性（定常波によって生じる）が酷い状態になっていると想定され、それが原因で低音が出ない可能性があります。

スピーカーから出た音は、壁面で反射し、進行波と反射波が衝突します。このとき、進行波と反射波が同位相になる周波数ではレベルが上昇し、進行波と反射波が逆相になる周波数ではレベルが大きく減衰し（理論上はゼロ）、固有の周波数特性が生じます。結論として、部屋の形状、壁面の吸音率（＝反射量）、リスニングポイントの大きく3点で、周波数特性の凹凸が決まります。周波数特性は、半導体アンプが最も理想的で可聴帯域では±0.5dB程度、ハイファイスピーカー（※）で±5dB～±15dB（正面の場合）程度、部屋では±10dB～±30dBにも達し、部屋→スピーカー→アンプの順番で音質を左右することが分かります。そして部屋の周波数特性の凹凸は反射音を軽減すれば、小さくなるので、壁面の吸音率を高めることが効果的です。但し低音を吸音するのは大変難しく、高密度(80～100Kg/m3)・肉厚（数十cm）のオーディオ用グラスウールを大量に並べるなど、相当の物量投入が不可欠です。これをやらない限り、どんな強力ウーハーも、低音の魅力は生かされません。さらにリスニングポイントによっても周波数特性はコロコロ変わるので、コンデンサマイクによる測定、もしくはリスニングルームのシミュレータソフトで最適位置を求めるのが望ましいです。これら部屋、リスニングルームの投資・実測は、怠ってはなりません。
（※ハイファイスピーカーではない場合、150Hz以下が全く出ない様な小型のチープな製品もあり、こうしたスピーカーの周波数特性は、部屋よりも悪いです）

アンプに問題がある場合

今日の高性能半導体アンプの多くは、大部分の信号経路をカップリングコンデンサを用いず直結としたDCアンプ構造が主流です。但し安全対策として、ローカット（DCサーボや、数箇所はカップリングを残す）は最低1個所は残すのが普通です。これは、直流成分の漏洩による、火災事故やスピーカーのボイスコイルの焼失を防ぐためで不可欠です。これらは大きな時定数にするのが普通で、可聴域の下限20Hzに対し、十分低い（1Hzとか）ローカットに設計され、可聴域における周波数特性や位相特性は平坦で、音質的なデメリットはありません。ローカットのコンデンサは、通常無歪に近い、フィルムコンデンサとすべきですが、かなりの高級機でも、歪の大きい電解コンデンサが使われている場合があります。そして、コンデンサの種類に関わらず、こうした高性能半導体アンプが原因で低域が出ないということは、通常考えられません。しかし低音が出ないアンプは、実際あるのです。これは上級モデルのアンプと差別化するために、下位モデル（といっても7-8万円はする）のローカット周波数を意図的に上げているのが原因です。またより安価なアンプではローカットコンデンサのコスト的、サイズ的制約から、最初から低音をあきらめているものもあります。尚、トランス出力の真空管アンプなどでは、トランスのサイズが小さいと100Hz以下でゲインが低下する場合もあります。このような低音の出ないアンプである場合に限り、UIA5200にすることで低域のレスポンスが改善します。

問題ありません。UIA5200を、高出力パワーアンプのプリアンプ（ドライブアンプ）として使うことは問題ありません。スピーカー・ヘッドホンどちらを使っても大丈夫です。

バナナプラグは、意外と組立てが難しく、正しく組み立てないと、内部で線材が接触不良になりやすいものがあります。電線を半田付けしたY端子は、このような問題がなく安定していますが、ネジの緩みで外れる恐れがあり、外れた端子が、プラスとマイナスにまたがると短絡事故になります。電線を直接スピーカー端子の穴に入れてネジを閉める方法は、線材に負担がかかるため断線のリスクがあり、Y端子同様ネジの緩み、短絡のリスクがあります。特に単線でない場合、線材がハネてシャーシーなどに接触する恐れもあります。バナナ、Y端子、直結、いずれにおいても正しく接触している限り、性能・音質的な差異はまず生じることはありません。安全性ではバナナ、接触面では半田付けしたY端子が良いと思います。

UIA5200やUIA5500、SC1000のボリュームは、電子ボリュームを制御するための角度センサーで、オーディオ信号が通るわけではありません。このため自由な設計ができます。SC1000やUIA5500は多回転式の光学式ロータリーエンコーダーを使用していました。これは数百万円の測定器に使われている、高級エンコーダーで、操作性はボリュームが浮いているような軽さで、速度に感応してボリュームの操作量が変化するユニークなものです。対してUIA5200では、多回転式から単回転に、そして光学式エンコーダーから25φモータ付きオーディオ用可変抵抗に変更されました。可変抵抗へ一定電圧を印加し、電圧変化を読み取る仕組みです。SC1000やUIA5500はリモコン操作ではボリュームノブは動きませんが、UIA5200はリモコンでボリュームノブが回転します。UIA5200は、モータ内蔵ボリュームということもあって、SC1000やUIA5500とは対照的に、重くてしっとりした質感で、これは一般的な高級アンプのフィーリングに近いと思います。

以下の2点を御確認ください。音が出ないとされる原因は、殆どこの2点です。
(1)master/slaveがmasterになっていること。（slaveは複数台を連動させる場合のみ設定します）
(2)ボリュームが10時以上になっていること。（UIA5200はボリュームを12前後で使うのが普通です）