1. A 클래스 앰프
가장 기본적인 반도체의 증폭 개념을 그대로 사용한 방식으로써, 출력소자에 항상 바이어스 전류가 흐르며 가장 왜율이 적고 가장 좋은 선형의 출력을 갖기는 하지만 효율이 낮은 방식 입니다.
교류신호의 +, - 신호로 구성된 소스 신호를 인위적으로 모두 ‘+’ 로 인식시켜서 일괄 증폭하는 방식이고 이를 위해서는 소스 신호와 상관없이 + 로 들어올리는 바이어스(bias) 전압을 항상 걸어 놓게 되는데 이것은 +, - 신호를 별도로 증폭하는 트랜지스터의 구조적 한계를 극복하는 방식입니다.
특히 +, - 가 빈번히 교차하는 고역 쪽으로 갈수록 매끄러운 재생이 돋보인다는 장점이 있습니다.
즉, 원 신호의 찌그러짐이나 손상 없이 증폭이 된다는 것입니다.
그래서 항상 전압이 걸리는 설계로 발열이 매우 심하고 고출력으로 설계하기 어렵다는 단점이 있습니다. (B클래스의 1/4 수준)
예를들어 20W A클래스 앰프의 경우엔 스피커로 나가는 출력과 상관 없이 볼륨이 0인 상황에서도 앰프에 파워만 들어와 있으면 20W의 에너지가 그대로 방열판으로 나가게 됩니다.
2. B 클래스 앰프
위와 같이 A클래스 앰프의 발열 및 전력 소모가 큰 문제를 개선하기 위하여 에너지 효율을 중심으로 설계된 방식이 B클래스입니다.
효율을 중시한 보편적인 앰프의 증폭방식으로서 교류의 +, - 신호를 별도로 증폭한 다음 합쳐서 최종 출력하는 방식입니다. 소스 신호가 없으면 전류가 흐르지 않으며 신호가 유입되었을 때 작동을 하게됩니다.
+와 – 신호의 상호 전환시에 순간 다른 트랜지스터가 작동하는 방식이라서 A클래스 방식에 비해 스위칭 왜곡이 발생하기 쉽고 음질 저하의 단점이 있습니다.
3. AB 클래스 앰프
말그대로 A클래스와 B클래스의 장점을 절충한 방식입니다.
기본적으로는 +, - 신호를 별도로 증폭하는 B클래스 방식이지만, 바이어스 전압을 낮게 걸어서 특정 출력까지는 A클래스처럼 작동하게 합니다.
따라서 AB클래스는 그 설계 방식이 A클래스에 가까운지 B클래스에 가까운지에 따라서 AB1급 AB2급으로 세부 구분이 되기도 합니다.
시간이 갈수록 상당수의 앰프들이 이 방식을 채택하고 있어서 하이파이앰프에서 가장 흔한 방식이 되었으며, 발열 및 전력소모에서 유리한 프리앰프는 A클래스, 파워앰프는 AB클래스로 구성하여 설계되는 경우가 많습니다.
보통 A클래스 증폭이라고 하는 앰프도 자세히 살펴보면 AB클래스인 경우도 많다고 합니다.
4. D 클래스 앰프
스위칭 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 앰프입니다.
PWM 이라는 변조 기술을 사용합니다. 변조는 일반적으로 입력 신호를 통신하기 좋은 형태로 변형시키는 것입니다.
이 방식은 스위칭 소자 들이 완전히 ON 또는 OFF 되어 출력 소자에서의 전력 손실을 크게 감소 시켜서 90 ~95%의 효율을 얻는 것이 가능하며, (A클래스의 경우 20%의 효율) 오디오 신호는 출력 소자를 구동하는 PWM 캐리어 신호를 변조시켜 종단에서 LPF로 고주파의 PWM 캐리어 주파수를 제거한다. (로우 패스 필터를 거치는 것으로 이해됩니다)
이때 필터를 거치게 되면서 주파수 대역에 따라 왜곡율이 다르게 적용되기 때문에 소리의 왜곡이 생길 수 있다는 점이 단점이 됩니다. 대신 효율이 좋기에 작은 공간의 설계로 큰 출력을 얻을 수 있기에 최근 유행되고 있는 PC-FI등의 좁은 공간에서의 니어필드 환경에서 매우 적합한 방식이라고 생각됩니다.
※ C급 증폭방식은 오디오용에는 사용되지 않고, 효율성이 극히 요구되는 경우에 사용되는 증폭 방식입니다. (무전기등..)
부족하지만 글을 읽고 도움이 되셨으면 좋겠습니다.
5. D 클래스 장단점
전력효율이 80%에도 미치지 못하는 클래스 AB 앰프 역시 모바일 기기에 적용되기에는 전력 소모가 너무 크다. 그 결과 등장한 것이 클래스 D 앰프. 클래스 D 앰프는 아날로그 입력을 증폭하여 역시 아날로그 출력을 제공하는 클래스 A, B, AB 앰프와 달리 디지털 출력을 제공한다.
클래스 A, B, AB 앰프의 경우 트랜지스터에 의해 신호 증폭이 이루어지지만, 클래스 D 앰프는 신호 증폭 소자로 FET가 사용된다. FET는 트랜지스터에 비해서 상대적으로 작동 효율이 좋기 때문에 클래스 D 앰프는 85% 이상의 전력 효율을 제공한다. 따라서 현재 대부분의 모바일 기기의 오디오 시스템에서는 클래스 D 앰프를 적용한다. 최근 반도체 업체들이 제공하는 클래스 D 오디오 앰프 중에는 전력 효율이 95%에 육박하는 제품도 있다.내셔널세미컨덕터의 아시아태평양 마케팅 담당 헨리 궉(Henry Kwok) 매니저는 "현재 대부분의 업체들이 공급하고 있는 클래스 D 앰프는 클래스 AB 앰프와 비교하여 동일한 수준의 음질을 제공하고 있다"면서, "따라서 같은 음질을 얻는다면 전력 소모 측면에서 유리한 클래스 D 앰프를 모바일 기기에 사용하는 것이 전력 특성 상 효과적"이라고 설명했다.
다만 클래스 D 앰프의 경우 PWM 변환에 고주파 신호가 필요하기 때문에 EMI 문제가 발생하게 된다. 헨리 매니저는 "가격 조건이나 신호 왜곡, 노이즈 문제 등에 관해서는 클래스 AB 앰프가 클래스 D 앰프에 비해 아직은 이점이 있는 것도 사실"이라고 조언했다.
클래스 D 앰프의 EMI, 즉 노이즈 신호를 줄이기 위한 해법으로 대부분의 아날로그 업체들이 SS(Spread Spectrum) 기술을 제공하고 있다.
6. G 클래스
클래스 G 앰프는 여타 오디오 앰프들과 달리 입력되는 오디오 신호의 크기에 따라 앰프에 걸리는 바이어스 전압이 변화한다. 오디오 신호가 작을 때는 작은 전압, 오디오 신호가 클 때는 큰 전압이 걸리는 것이다. 이는 결국 오디오 신호에 따라서 전력 소모를 조절할 수 있다는 뜻이다.
클래스 D 앰프의 음질이 향상되었다고는 하지만 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 것과 아날로그 신호를 증폭만 하는 것에는 분명 차이가 존재한다. 따라서 클래스 AB의 음질을 유지하면서, 클래스 D 앰프와 비슷한 전력 효율을 얻기 위한 앰프가 등장한 것인데, 클래스 G 앰프가 바로 그것이다.
7. W 클래스
'WM8900' 클래스 G 제품군을 공급하고 있으며, 클래스 G의 가변 전압 구현을 위해 필요한 듀얼 입력 전압을 싱글 입력 전압으로 변형시킨 클래스 W 제품군도 선보였다.
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