Amplifier Class

Class는 “classfy : 분류하다.” 라는 뜻으로 쓰인 단어이다.¹⁾

앰프의 증폭 방식에 따라 분류하는 것을 Class 라고 한다.

프리앰프나 헤드폰 앰프의 경우는 거의 대부분 Class-A 로 제작되지만, 파워앰프의 경우는 Class-A 방식은 전력 효율 때문에 거의 사용되지 않는다. 그래서 Class-A 방식은 파워앰프보다는 프리앰프의 설계로 많이 사용되며, 파워앰프는 주로 Class-AB 방식이 많이 사용되고 또는 현대적인 파워앰프나 카 오디오는 Class-D 방식으로 만들어지는 경우가 많다.

입력 신호에 순수한 DC 바이어스 를 걸어서, 증폭하는 방식. 신호의 왜곡이 거의 없으나, DC 바이어스를 아주 높게 걸게 되므로 전력 효율이 떨어지게 된다. 진공관의 경우는 플레이트 전압을 높게 주고 바이어스 전류를 주는 방법을 사용한다.

마이크 프리앰프들은 대부분 이 방식을 사용한다. 또는 풀 진공관 기타 앰프 중 클린톤이 좋아야 하는 앰프들이 이 방식을 많이 사용한다. ²⁾

입력 신호의 + 측에 +방향의 DC 바이어스를 걸고 , - 측에도 - 방향의 DC 바이어스를 각각 걸어서, 각기 증폭하는 방식
Class-A 보다 걸어야하는 DC 바이어스가 절반이므로³⁾ 전력 효율은 좋다. 신호의 +와 -의 경계면 부근의 왜곡이 생성된다.

엄밀히 말하면, 파형의 한쪽 방향만 증폭하는 것이 Class-B 방식이고, 이 회로를 2개를 사용하여 파형의 양방향을 모두 증폭하도록 만든 것을 Push-pull 설계라고 한다. 하지만, 아무리 푸쉬풀로 설계를 해도 파형의 교차 부분이 심하게 왜곡되므로 음질이 좋지 않다.

파형의 교차점을 증폭하는 Class-A 회로와 양쪽으로 동작하는 Class-B 회로 2개를 융합한 방식. 이러한 작동 방식 때문에 일반적으로 Class-AB를 Push-Pull이라고 부른다.

입력 신호의 + 측에 +방향의 DC 바이어스를 걸고 , - 측에도 - 방향의 DC 바이어스를 각각 걸어서⁴⁾, 각기 증폭할 때, 살짝 바이어스를 더 걸어서 +측과 -측의 경계면이 어느 정도 서로 겹치게 하여 증폭하는 방식. 따라서, Class-AB의 바이어스는 Class-A에서의 바이어스와는 살짝 다르게 동작하게 된다. 즉 Class-A에서는 증폭 한계치를 설정하는데 사용하지만, Class-AB에서는 0V 인근의 파형의 겹치는 정도를 결정하게 되므로, 이것이 높을 수록 파형의 원 재현율이 올라가게 된다.

Class-A보다 전력 효율은 좋다. Class-B보다 신호의 왜곡이 적다.

스튜디오 모니터 스피커의 파워앰프에 주로 많이 사용된다. 기타 앰프 중에 출력이 커야 하는 앰프들이 주로 이 방식을 사용하기도 한다.⁵⁾

입력된 신호를 PWM 신호로 전환한 후, 해당 PWM 신호를 증폭한 다음, 다시 PWM 신호를 PWM to Wave 컨버터 회로를 사용하여 다시 오디오 신호로 전환한다.

Class-D 앰프의 설계는 SMPS(교류 전기를 감압한 후 직류로 정류)의 설계를 역으로 생각하면 이해하기 쉬울 수 있다.

전력 효율이 매우 좋으며, 신호의 왜곡도 적으나, PWM 신호를 다시 오디오 신호로 전환하고 나면 고주파 잡음이 매우 많기 때문에 로우 패쓰 필터를 사용해야 하는데, 이 때문에, 고역대의 손실이 발생한다. 고역대의 손실을 피하기 위하여 PWM 신호의 주파수를 매우 빠르게 하여 로우 패스 필터가 시작되는 지점을 가청 주파수 바깥쪽으로 밀어내면 되지만, PWM 주파수가 높을수록 전력 효율이 떨어지기 때문에⁶⁾ PWM 주파수와 전력 효율 사이에서 최적점을 찾아야 한다.

특유의 PWM 으로 전환하는 방식과 해당 PWM 신호가 특정 클럭을 가지고 있는 점 때문에, 종종 PWM(PCM과 철자가 비슷?), Class-D(D?Digital?)라는 명칭과 엮어서 “디지털 앰프“라고 오해를 하는 경우가 있는대, Class-D와 디지털은 전혀 관련이 없다. Class-D 앰프는 디지털 데이터를 직접 받아서 처리할 능력이 없다. 디지털 입력을 가지는 Class-D 방식의 앰프나 스피커도 당연히 D/A 컨버터는 내장되어 있어야 한다.

전력 효율이 매우 좋기 때문에, 최근의 SR, PA용 대형 앰프⁷⁾, 또는 베이스 기타 용 앰프⁸⁾, 차량용 카 오디오⁹⁾에 많이 사용되고 있다.