ディスクリート構成のメリット

Question

オーディオ機器（アンプ、DACなど）で機器の性能（音質）のよさをアピールする際、「オールディスクリート構成だ。」というものがあります。たしかに良い部品を選別して使用できる等、良い面は想像つきますが、LSI(集積回路）ではすべてディスクリート構成に劣るのでしょうか？といなみにDAコンバーター自体は集積回路（ICと言い換えてもいいと思いますが）ですが、この部分がディスクリート構成になっているものはあるのでしょうか？

iBook-2001 · Accepted Answer

はじめまして♪

何事にもメリットとデメリットが有りますね。

ディスクリートだから全て良い面ばかりとは言えませんね。　
昔の様にICやLSIを設計製造するのがコスト的にデメリットだった時代には、大量消費される汎用ICやLSIよりコスト的にも多少有利だった時代も有ります。

今では、オーディオ機器が大量に売れる大衆向けの安価な製品以外で、専用ICを作るよりはディスクリートの方が製造コストが下げられる部分が復活してます。
　特にオーディオ用の高度なICやLSI製造メーカーがリーマンショック以降世界中で消滅が多発したので、生産コストは多少犠牲に成っても大衆向けの汎用パーツを使いたく無いランクの製品にはディスクリートが常識の様に成って来ています。

まぁ、ハイエンド機器と呼ばれる様な、超ど級の高額製品でしたら、専用チップを設計製造したり、ディスクリートの場合はパーツを厳密に選別してさらに個々の誤差も徹底的に調整して製品を作るなんて事もあります。

そういえば、ドキュメンタリー番組で見たのですが、人類が月に行くと言う　私が生まれる前の時代には軌道や航路の計算に真空管のコンピューターが使われたそうです。　完全なディスクリートコンピューターですね。　おおむね小さいビル程の規模で、今ではICが入った関数電卓ほどの機能だったらしいですよ。
（しかも、稼働している時間よりも、メンテナンスと言う真空管の交換作業時間の方がはるかに多かったとか、、、）

DACの場合も、SACDのビットストリーム方式なら、チャンネル分離だけ簡単なプリップフロップの様なデジタル回路で分けてしまえば、抵抗１本のIV変換でも一応は音が出ると聴いた事が有るのですが、ほんとかなぁ～(笑）

デジタル演算も、アナログのパーツで行ってますが、その回路を集積するかディスクリートで行くか、通常のCDプレーヤーとかmp３プレーヤーを全部従来のアナログ電子回路パーツでディスクリート化すれば、iPodが小型冷蔵庫並みのサイズと消費電力になるかもしれませんね。

ただ、一般的なオーディオアンプと言う場合には、デジタル部やLSI部が無い事で基盤内に高周波ノイズをかなり減らす設計が可能かもしれません。

オーディオは電源ケーブルでも音が違うと言う高度な部分もあるので、同じスペックでもディスクリートの場合はパーツやその取り付け方等でも音のチューニングを行える余地があります。

これは、非常に高度な一部のマニア向けですので、一般的なオーディオ機器のカタログ等に書かれた広報部の意向や、キャッチコピーを考える専門家の言葉に惑わされないようにしましょう。

私個人は、いろんなサウンドが楽しめるのが楽しいので、どれが良いかと一律に良否判定はしません。アンプに関しては真空管の2A3も好きですし、フライングモールのデジタルアンプも好きです（こっちは、今手元に無いばかりか、入手が難しくて、、、）

まぁ、最後は真空管が発明される前に特許を取得している磁石とコイルと振動板と言う、スピーカーで聴いて音を感じるので、ヘンテコな物も含めてスピーカーの方が面白く思ってますよ。

論理的にデジタル駆動のスピーカーと言う特許も有るのですが、実用化されず、すでにうん十年、、

まるで、自動車のタイヤがゴム製と言うのと同じ様な状況でしょうかね。

あ、話題がかなりズレちゃいました。ごめんなさい。

ディスクリートによるメリットは設計とパーツ選択と組み立て調整でかなり高度に追い込む事が可能と言う部分でしょう。
どこかに手を抜いたり、制約が有れば、汎用の安いICチップにも負ける可能性はあります。

だらだらと書き込みましたがが、あくまで個人的な意見ですので、効果やメリットは人それぞれの個人差がありますね。（苦笑）

失礼いたしましたぁ～(>o<);;

HALTWO · Answer

再び HALTWO です・・・暇だなあ私は(^_^;)。

ディスクリート構成のメリットには「その部分に於ける性能を最大限にまで追い込める」というものがあります。

Accuphase 社の製品がこんなことまでやっていたかどうかは判りませんが、例えば 4bit 構成の DAC を 4 段重ねる時、12bit の音楽信号に対しては 4 段目 (13bit から 16bit) の回路を高速スイッチング回路で切断することによって 12bit 目を MSB とし、12bit の小さな音であっても 16bit の大きな音の時と変わらない歪率やノイズ・レベルにすることができます。

今のところ IC チップの DAC では全ての回路が接続されていますので 16bit 目で 102dB の S/N 比を持っていても 12bit の音を出す時は 78dB の S/N 比になってしまいますし、1bit 目では 12dB の S/N 比 (歪率も同様) になってしまいます。

アンプも同様で、電圧増幅部のプリアンプと電流増幅部のパワーアンプとを別々にして各々適切な動作範囲となるようにレベル調整してやれば、同じ回路を 1 台に集約してどちらか一方にしか適切な動作範囲となるようにするレベル・コントローラを配したプリメイン・アンプよりも良好な音を得られるものです。

電源ノイズや他回路からの誘導ノイズまで排除したければ左右独立型とか Phono イコライザ専用アンプ、グラフィック・トーン・コントローラといったものにまで分割したディスクリート構成というものもあります。

DAC についてですが、昔流行った 1bit DAC は 256 倍とか 512 倍といったオーバー・サンプリングを行うことによって部品コストも開発費も高価についてなかなかコストダウンを図れなかった LPF (ロー・パス・フィルター) を一気に簡略化できることから各社が競って開発し、安価なポータブル CD プレーヤを実現させたものですが、16bit 65536 段階の音量を 1bit 1 段階ずつ上下させるためには原理的に 65536 倍オーバー・サンプリングを行わなければなりませんので、256 倍とか 512 倍では到底満足の行く音を再現できるものではなく、1bit DAC を搭載した高額製品はその欠点を補うべくアナログ回路に至るまで大変な苦労を強いられました。

現在の DAC チップは 3bit (8 段階) または 4bit (16 段階) 分の音量を上下させる 1bit DAC 回路を 8 回路または 6 回路重ねて 24bit 分の音量を上下させる方式となっていますので、各々の 1bit DAC 回路は 8 倍または 16 倍のオーバー・サンプリングを行えば完全な 24bit 再生を行えるようになっており、16bit を 24bit に変換する 8bit 256 倍のオーバー・サンプリングも含めると少々不足してはいるものの全体的には聴感上の欠点を感じられない 128 倍から 4096 倍などといったオーバー・サンプリングを行なっています。

この 1bit DAC を 6 段または 8 段重ねるという方式もある意味ディスクリート方式と言えますね。
・・・シングル・ビット DAC を多段階 (マルチ・ステージ) に重ねているのだからマルチ・ステージ・シングル・ビットと言うべきなのにマルチ・ビットと言っているのには、昔のマルチ・ビット DAC を知っている者としては、抵抗を覚えるものですが(笑)・・・。

こうした方式の DAC 動作形式はデジタル信号を充分に高い周波数にオーバーサンプリングして再量子化雑音の分布を広い帯域に分布させ、再量子化雑音を整形した後に高速低 bit D/A変換を行って LPF で再量子化雑音を除去するというステップを踏むのですが、オーバー・サンプリングで細分化 (微分化：デルタ化) したものを再び合成 (積分化：シグマ化) することから ΔΣ (デルタ・シグマ) 方式と呼ばれており、ΔΣ 方式である限りはもはやマルチ・ビットではありません。

＞「オールディスクリート構成だ。」というものがあります。

各回路毎に定電圧 (電流) 補正 IC チップを介した電源を供給することによって「ディスクリート電源」を謳っている製品もありますね。

定電圧 (電流) 補正 IC チップと言っても自己ノイズを持つアクティブ (能動) 素子ですので自己ノイズを発生する素子を回路のすぐ蕎麦に配するのと離れた位置にある主電源からツェナー・ダイオードのようなパッシブ (受動) 素子を介して目的の回路に電源を供給する方式とでどちらが優れているかと考えれば、私としてはこの手のディスクリート電源には賛同し切れないものがあります。・・・まあ電源に関しては AC 電源から切り離した大容量の蓄電池と高速のバッファ・コンデンサを各回路毎に付けるのが究極の方法でしょうが(笑)・・・。

集積回路 (IC) に対してディスクリートの欠点は部品点数が大幅に増加することであり、個々の部品を裁量の状態に保つためには膨大な努力を強いられることです。・・・その点 IC チップ 1 個で済ませられる回路は如何にもお手軽に (安価に) 高性能を発揮しますよね(笑)。

一方、集積回路の欠点は自己ノイズや誘導ノイズを発生する様々な回路を米粒ほどの大きさに集積することから隣接する回路が互いに干渉してしまうことにあり、カタログ性能のような静的測定では極めて高性能な結果を出しても実際の音楽信号のような複雑な信号を通す動的性能では大して良い音にはならないこともあります。

1bit DAC 時代の Philips 社では SAA7320 に始まるビット・ストリーム型 DAC チップの内部干渉に悩まされ続け、5 世代目 (7 世代目だったかな) の SAA7350 では回路の一部を TDA1547 に分割して (ディスクリートですね) DAC7 という回路構成にまで開発費を投じた結果、遂には「もうやってらんないっ！ 後は日本マランツに任せた(笑)」とばかりピュア・オーディオ市場から撤退して DAC 部門もクリスタル・セミコンダクタ社に移動、後の CLCS (サイラス・ロジックス・クリスタル・セミコンダクタ) 社の製品にその技術が引き継がれています。

このビット・ストリーム DAC を用いた高額製品での失敗がマルチ・ビット DAC の TDA1541A-S1 生産再開を呼び起こして TDA1541A-S2 の生産を始めたという裏事情もあるようですが、日本では「ビット・ストリームは最高っ！」というイメージ作りに成功したためか、あまり顧みられることはなかったようですね。

因みに現在の私は TIBB (テキサス・インストらメンツ・バー・ブラウン) 社の PCM2704 という DAC チップを愛用しています。

USB-S/PDIF 変換回路に DAR (デジタル・オーディオ・レシーバ) 回路、DAC (デジタル・アナログ・コンバータ) 回路にライン・バッファ回路、更にはヘッドフォン・アンプ回路まで米粒大のチップに集積した PDA (ポータブル・デジタル・オーディオ) 機用の安価な 16bit ΔΣ DAC チップで、高額のピュア・オーディオ志向から見れば最悪の DAC チップ(笑) なのですが、デジタル回路としては既に充分な性能を持っていますし、アナログ回路部分の性能も決して悪いものではありませんので、真空管アンプに手を加えたり自作のスピーカー・システムで好みの音に持ち込む私の機器構成には充分なものと思っています。

まあ私にとってディスクリート構成というものは自作しない高額のピュア・オーディオ志向マニアのための製品か、全てをディスクリート化してしまう自作派の猛者(笑) が作り出すものというイメージがあり、好みの音を追求するオーディオという趣味の世界にあってはディスクリートでも非ディスクリートでも「音が良ければそれで吉(笑)！」と思っています。

jupitan · Answer

最初に・・・

私はアポロ11号の月着陸を学生時代にTV生中継で見た世代ですが、1969年といえば家電等もTR全盛で、すでに真空管は姿を消していました。そして、ICやLSIなども巷にありましたね。

宇宙船の軌道計算は地上で（NASAが）行います。細かい修正は宇宙船に積まれたコンピュータで行ったようですが、当時の演算能力は現在の初期のファミコンのCPU程度だったとか。あと、計算尺なども使っていたようです。ちなみに着陸予定地に凹凸があり、急きょ手動操作で微妙に位置をずらし無事着陸を果したそうです。最終的には人間の感覚に頼っていたようですよ・・・

さて、本題。

ディスクリートと集積回路。音楽信号（といっても電気信号ですが）がICなどの集積された微細な素子群を通るのと、一つひとつのパーツを経由して増幅されるのとでは、いかにも後者のほうが視覚的にも音楽的にも豊か？な感じがしますが、実は殆ど変りません。

高価な機種は凝った回路やディスクリート構成で物量と同時にコストも稼ぎます。そうすることにより重量や風格が出てきますから。

最大の疑問点のDAコンバーターの集積回路orディスクリート構成での優劣ですが、前者でのDACも1ビット（普及機～高級機）とマルチビット（超高級機）の差、後者では特にアキュフェーズ（筐体分離型）におけるあえて物量をかけたこだわりによる満足度が多分に影響しており、両者は性能的に見ても著しい差は認められないと思うのですが・・・

HALTWO · Answer

A No.4 HALTWO 追加です。

TDA1541-S1 (Single Crown) と TD1541A-S2 (Double Crown) は精度の点では同じものです。(データ・シートの数値も同じです)

A-S2 は A-S1 の生産が終了した後に A-S1 の需要が増えたことに伴って台湾の Philips 工場で生産が再開されたもので S2 の 2 は Second (2 番目) を意味します。

もしも TDA1541A の人気が再燃して何処かで生産が再開され、S (セレクテッド) バージョンの選別も再開されれば A-S3 (トリプル・クラウン) となるでしょうね。

IC 材料 (シリコーンに微量の添加物を混ぜて半導体にする) の成分比や半導体格子の形状、配置などを変えてしまっては TDA1541A にはなりません (型番は変わるでしょうね) ので TDA1541A シリーズであれば何度生産を再開しようとその精度が向上するというわけではありません。

まあ A-S2 の方が新しいので A-S1 よりも経年変化に因る劣化が少なく、信頼性が高いとは言えるでしょうが・・・。

HALTWO · Answer

マルチ・ビット DAC 時代の話であれば多少はできるので(汗)、A No.1 nekonynan さんの回答に補足します。

私は Philips LHH1000 から使われてきた Phlips TDA1541A-S1 という DAC チップに惚れ込んで、このチップを使った機器を 3 台も愛用したのですが、TDA1541A-S1 は TDA1541 のオーディオ用である TDA1541A から特に特性の優れたものを選別したセレクテッドの型番を付けられているものです。

・・・で、その特性なのですが、最も小さな音である 1bit 目から 7bit 目までが 0.5 LSB、8bit 目から 15bit 目までが 1 LSB、最大音である 16bit 目が 0.75 LSB となっています。

LSB と言うのは Least Significant Bit、最下位ビットと言う意味で、16bit デジタル信号の 1bit 目を指します。

16bit デジタル信号は 16bit × 6dB/bit ＝ 96dB のダイナミック・レンジがありますが、1 LSB の誤差というと最大出力に対して -96dB の誤差があるということになり、0.5 LSB ならば -102dB の誤差ということになります。

この 0.5 LSB とか 1 LSB という誤差の情報は誤解が多く、私も昔は 0.5dB、1dB だと聞いていて「0.5dB ならば 6%、1dB ならば 12% だから R (レジスタ：抵抗) の標準的な誤差と変わらないじゃん」とショックを覚えていたものでしたが、きちんと英語版のデータ・シートを見てからは安心しました(笑)。

さて 16bit のデジタル信号を 17bit とか 18bit 或いは 24bit といったオーバー・サンプリングを行うということは 1・0・1 という 3 桁の並びを 1・0.5・0.5・1 の 4 桁の並びに変換するといったようなことなのですが、この 0.5 は果たして合っているのか否か？

音楽信号はあらゆる周波数が微妙にずれて (位相差を持って重なりあっていますので、実際には 1・0.9・0.7・0.3・1.2・0.5・0.8・1 だったのかも知れず、1・0.5・0.5・1 に細かく分割したから正確になったとは到底言えません。

つまり 16bit デジタル信号のアナログ化に於いて 17bit 目以降は常に誤差の範囲なのですから、何をどうやったって誤差でしかないのです。

だから 16bit デジタル信号は正確に 16bit で再現すればそれ以上のものはなく、18bit、20bit、24bit に変換してから再現しても正確とは言えないと私は考えています。

ディスクリート方式ですが、MSB (Most Significant Bit：最大 Bit) の -96dB 以下にまで誤差を抑え込むのは至難の業です。

-20dB で 0.1、-40dB で 0.01＝1%、-60dB で 0.1%、-80dB で 0.01%、-100dB で 0.001% ですからディスクリート式では、中間 Bit 域の精度はともかくも、MSB 段では歪 0.001%、ノイズ -100dB を保証しなければ 1 LSB 以下の誤差を保証できません。

不可能ではないのですが、ディスクリート式 DAC を製品化していた Accuphase 社はユーザーの「再調整要求」をいつでも受け付けていましたし、製品発表してから数年後には「再調整」を要する製品であることに気付かないユーザーのために「再調整を承ります」という全面広告を出していましたね・・・Accuphase 社はつい最近まで「初代製品の修理も受け付ける」と聞いていましたが、そうしたアフター・ケアのすばらしさが Accuphase 社の最大の魅力です。

日本を代表する某一流ブランド CD プレーヤー・メーカーなんて店頭から DFA・・おっと(笑) 製品が消えて 6 年後には「もう部品がありませんので直せません」とすげない御返事、カスタマー・サービスの技術者と仲良くなった私は特別に他製品に用いられていた同じ部品をもらった経験があります(笑)。

まあディスクリート DAC 製品と言うのは常に調整を行わなければ精度を保てないものの、精度が保たれていれば IC (Integrated Circuit：集積回路) チップの性能に勝るとも劣らない超精密機器であり、スイスの時計職人が手作りした完全機械式のムーン・フェイズ、カレンダー機能付き自動巻き腕時計みたいなものでしょうか・・・調整を怠れば百円ショップのクォーツ腕時計にも劣る誤差を出しまくることを忘れてはいけないのですが(笑)。

あっ、ディスクリート DAC の意味が 65536 組 (24bit ならば 16777216 組) の整数倍に当たる数の発振器を組み込み、互いに補正し合いながら 0.5 LSB 以下の精度で 16bit 或いは 24bit 精度のパルスを発信する IC チップという意味なのであれば、これは理想的な DAC チップと言えます。

現在の IC チップは例えば 4GB (＝32Gbit) のメモリ・チップの場合 320 億組ものメモリ回路が集積されているのですから 1670 万組の整数倍に当たる数の発振器と補正回路を組み込むことも不可能ではないでしょうね。・・・将来はそんな DAC チップも出てくるでしょうね。

migsis · Answer

どちらがいいと決定打はなく、人それぞれです。
絶対にディスクリートが良い、という主張の人が結構
いますが、アンプで音に好みの色づけをしよう、という
動機の人以外は、根拠がないと思います。

ＤＡＣに関しては、ＬＳＩの方が圧倒的に有利であると
いえます。ＬＳＩ内に生成される素子は、絶対値は誤差が
大きくても、相対値は誤差が小さいという性質があります。
ＤＡＣは隣のビットとの関係が大切なので、うまくこの特色
が生きます。

poteti800 · Answer

もっと詳しい方がお見えなのですが
私のような凡人が語弊を恐れずに言いますと

ディスクリート回路の長所は仰せのとおりです。
回路や音をよくわかっている技術者が作った回路は
ＯＰアンプよりも上であると思います。
短所は調整する箇所が多く音色に関するパラメーターも多彩。
増幅回路は安定動作にこぎつけるのが大変だったり
基板のパターン、アースラインに気をつけないとハムやノイズが乗りやすいです。
とにもかくにも部品の寄せ集めポン付けでは何ともならない世界のようです。

ＯＰアンプは基本さえ押さえれば安定動作させやすいです。
音質調整がうまくいけば出来の悪いディスクリート回路よりも良くなります。
さらに部品点数が少なくできるので部品一個一個の品質（個体差）に左右されにくく
その分だけ安価に出来あがります。
ただし音質調整に時間を費やせばその時間分が価格に上乗せされる傾向があります。

ディスクリートＤＡＣはアキュフェーズの古い製品にありました。
ＤＣ８１、ＤＣ８１Ｌ、ＤＰ７１がそれに当たります。
他社製品は記憶にないです。

nekonynan · Answer

セパレート型CDプレーヤーDP-80＋DC81で世界初のディスクリート方式D／A コンバーター
 たぶんこれだけシカ無いと思いますね

ディスクリート構成＝ラダー型ですから精度の高い抵抗を使えば誤差が少なく成ります
　たぶん0.1％とか誤差で特注品です

これに対抗するLSI（D／Aコンバーター）で誤差を少ないのが選別品ですね

フリップスのD／Aコンバーターで言えは　誤差の少ない上から

タブルクラウン　（DP-80＋DC81が出た当時は無い）
　クラウン
　　・
　　・

となり上にいくほど誤差が少なく成ります

さて
　ディスクリート構成にすると

・面積（体積）食います　
　・電気を使う量が増えます　
　・部品点数が増えます

すなわち値段が高くなり　機器大きくなります

LSIにすると　設計が簡単になり品質のばらつきが少なくなります

では実際の音は・・・・

当時で言えば同じ値段帯では

LSIになると

SONY CDP-R1
http://audio-heritage.jp/SONY-ESPRIT/player/cdp-r1a.html
http://audio-heritage.jp/SONY-ESPRIT/player/cdp-r1.html

PHILIPS LHH1000
　http://audio-heritage.jp/PHILIPS/player/lhh1000.html
　
　このへんですね

私　PHILIPS LHH1000　使ってましたが

SONY CDP-R1もアキDP-80＋DC81　も　音質は甲乙つけがたいですね
まあ単なる好みの差ですかね

実際にディスクリート構成のメリットはある例を出せば

ソニー　TC-K777ES２ 最高級カセットデッキですね

他の機種ではドルビーONでもOFFでもドルビーICの中を通ります

しかし　TC-K777ES２はドルビーOFFじはドルビーICを通過しないディスクリート構成ですので・・・
そのぶん　音質に差が出てきます

実際はドルビーONで録音するからその勝ちは無いかもしれませんがね

ディスクリート構成のメリット

はじめまして♪

再び HALTWO です・・・暇だなあ私は(^_^;)。

最初に・・・

A No.4 HALTWO 追加です。

マルチ・ビット DAC 時代の話であれば多少はできるので(汗)、A No.1 nekonynan さんの回答に補足します。

どちらがいいと決定打はなく、人それぞれです。

もっと詳しい方がお見えなのですが

セパレート型CDプレーヤーDP-80＋DC81で世界初のディスクリート方式D／A コンバーター

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