A級・AB級・D級アンプの違い：動作原理・効率・ひずみ・発熱・用途を比較
アンプの級(クラス)は、出力のトランジスタをどう動かすかの違いです。A級は信号の全周期でトランジスタに電流を流し続けるので、ひずみは最も小さいものの、信号がなくても電力を使い、効率は理論上でも25%または50%です。AB級は、正と負の半周期を2つのトランジスタで分担するB級に、少しのアイドリング電流を加えてクロスオーバーひずみを抑えたもので、効率はB級の理論上の最大約78.5%に近づきます。D級はトランジスタをスイッチとしてオン・オフし、PWMなどのパルスをフィルタで元の信号に戻すので、大きな出力で90%前後の高い効率が得られます。
| 項目 | A級 | AB級 | D級 |
|---|---|---|---|
| 動作原理 | トランジスタに常に電流を流し(線形の領域)、信号に応じて電流を増減する | 2つのトランジスタのプッシュプルで、正と負の半周期を分担する。少しのアイドリング電流を流しておく | トランジスタをスイッチとしてオン・オフし、信号をPWMなどのパルスに変えて増幅し、LCのローパスフィルタで元に戻す |
| 導通角(1つのトランジスタが電流を流す期間) | 360°(全周期) | 180°より大きく360°より小さい(B級は180°) | 完全なオンかオフで使うので、導通角では分類しない |
| 理論上の最大効率 | 25%(抵抗の負荷を直列につなぐ場合)。トランスやチョークコイルで結合すると50% | B級の約78.5%(π/4)より少し低い | 理想のスイッチなら100%。実際も大きな出力で90%前後 |
| 小さな出力のときの効率 | 非常に低い。信号がなくても同じ電力を使う | 出力に応じて下がるが、A級よりずっとよい | 高く保ちやすい(ごく小さな出力ではスイッチングの損失の割合が増える) |
| ひずみ | 最も小さい。クロスオーバーひずみがない | 小さい。アイドリング電流と負帰還でクロスオーバーひずみを抑える | デッドタイムやスイッチングの不完全さ、電源の変動によるひずみがある。負帰還などで小さくできる |
| 発熱 | 最も大きい。信号がないときに最大になる | 中くらい。放熱器が必要なことが多い | 小さい。放熱器を小さくするか、なくせる |
| ノイズ・EMI | スイッチングのノイズはない | スイッチングのノイズはない | 数百 kHz〜数 MHzのスイッチングによるEMIが出る。出力のフィルタや配線に注意が必要 |
| 回路・部品 | 簡単。トランジスタ1つでも作れる | 出力のトランジスタの対と、バイアスの回路 | パルスの変調器、ゲートの駆動回路、出力のフィルタ(コイルとコンデンサ) |
| 主な用途 | 小さな信号の増幅、プリアンプ、後ろの段を駆動するドライバの段、一部の高級なオーディオ | オーディオのパワーアンプ、ヘッドホンアンプ、オペアンプの出力段 | スマートフォンやテレビのスピーカの駆動、カーオーディオ、携帯型のスピーカ、大出力のアンプ |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。