클래스 A 앰프는 높은 선형성을 가진 고이득 앰프입니다. 전도 각도가 360°이므로 앰프는 사이클 전체 기간 동안 활성 상태를 유지하고 전체 입력 신호를 사용합니다. 아래 그림을 보면 앰프는 사인파 사이클 전체 동안 활성 상태를 유지합니다. 이것은 앰프 설계 내에서 단 하나의 스위칭 트랜지스터(바이폴라, FET, IGBT 등)만 사용하므로 가장 일반적인 유형의 앰프 토폴로지입니다. 단일 출력 트랜지스터는 부하선 중앙 내의 Q-포인트(작동 지점) 주위에서 바이어스되어 차단 또는 포화 영역으로 구동되지 않으므로 입력 사이클의 전체 360°에 걸쳐 전류를 전도할 수 있습니다.
클래스 A 앰프는 효율이 낮지만(< 40%) 신호 재생과 선형성이 좋습니다. 충실도가 높고(출력 신호가 진폭을 제외하고는 입력 신호와 유사) 크로스오버 왜곡에 전혀 영향을 받지 않습니다. 클래스 A 전력 증폭기는 몇 가지 좋은 기능이 있지만, 능동 소자(트랜지스터)가 항상 순방향 바이어스 상태이기 때문에 입력 신호가 없어도 일부 전류가 흐르기 때문에 최상의 선택은 아닙니다.
클래스 A 앰프의 작동 원리
이 앰프에서 가장 중요한 구성 요소는 NPN 트랜지스터로, 이 트랜지스터는 공급되는 AC 입력을 증폭하는 것을 목표로 합니다. 회로(I)에서 출력은 항상 Vcc이므로 저항(RL)이 그 사이에 추가됩니다. 저항의 전압 강하는 저항을 흐르는 전류에 직접 비례하고 저항을 통과하는 전류는 컬렉터의 전류와 동일합니다. 컬렉터 전류는 입력 신호의 전압에 따라 달라지는 베이스 전류에 따라 달라집니다. 따라서 입력 전압의 모든 변화는 출력 전압을 변경합니다.
입력 전압이 높으면 전류가 높으므로 전압 강하가 높고 출력은 낮습니다. 마찬가지로 입력이 낮아지면 출력이 높아집니다. 출력은 180°의 위상 편이가 있지만 트랜지스터의 이득이 매우 높고 포화되어 왜곡된 것처럼 보입니다. 이득을 제한하려면 에미터와 접지 사이에 피드백 저항(RE)이 필요합니다. 저항기의 전압 강하는 이를 흐르는 전류에 직접 비례합니다. 따라서 베이스 전류가 증가하면 컬렉터 전류도 증가하여 저항기의 전압 강하가 증가합니다. 공급 전압이 고정되어 있으므로 다른 쪽 끝의 전압이 상승하고 출력 전압이 증가하여 출력에 대한 음의 피드백이 제공되어 증폭기의 이득이 제한됩니다.
이득은 트랜지스터의 이득보다 이 두 저항에 더 많이 의존하는데, 트랜지스터의 이득은 Rc에서 Re로 주어지는 증폭기의 총 이득을 제어하는 데 도움이 됩니다. DC 바이어스를 제거하고 증폭된 입력 신호를 얻기 위해 커패시터를 추가합니다. 또한 트랜지스터는 베이스를 켜려면 0.7볼트 이상이 필요합니다. 이를 위해 전압 분배기를 추가하여 신호 전압에 필요한 바이어스를 제공합니다. 이제 출력에서 신호의 완전한 파형을 얻을 수 있지만 트랜지스터는 항상 켜져 있으며 DC 바이어스 전압은 입력 신호의 소스를 방해할 수 있습니다. 따라서 커패시터(C1)를 여기에 추가하여 모든 방향에서 DC를 차단합니다.
클래스 A RF 증폭기의 응용 분야
RF 도메인에서 이들은 높은 선형성이 요구되는 RF 신호 증폭에 사용됩니다. 이들은 또한 약한 수신 신호를 증폭하기 위해 통신 수신기의 프런트엔드 단계에서 사용되며, 이는 무선 수신기에 필요한 신호 무결성을 유지하고 낮은 신호 왜곡을 제공할 수 있기 때문입니다.
이러한 앰프는 고품질 신호의 AM 및 FM 방송에도 사용되며 사운드 품질이 중요한 요소인 프리미엄 오디오 시스템 및 전문 오디오 장비에서 가장 많이 사용됩니다. 사운드 선명도와 따뜻함으로 최소한의 왜곡을 생성합니다.
클래스 A 앰프의 장점
클래스 A 앰프는 가장 좋은 선형성과 가장 낮은 신호 왜곡을 제공합니다. Q-포인트(또는 작동 지점)가 차단과 포화의 중간 지점에 있기 때문에 매우 좋은 신호 재생을 제공합니다. 넓고 평탄한 주파수 응답을 제공하여 다양한 애플리케이션에 적합합니다. 또한 다른 클래스의 앰프에 비해 회로가 더 간단합니다.
클래스 A 앰프의 단점
클래스 A 앰프는 클래스 B, 클래스 AB, 클래스 D 앰프에 비해 효율이 낮습니다. 더 많은 열을 생성하고 더 많은 전력을 소모하기 때문입니다. 더 많은 열로 인해 더 큰 방열판과 고품질 구성 요소가 필요하여 더 크고 비쌉니다.