ההבדלים בין מגברי Class A, Class AB ו-Class D באודיו סטריאו

מגברי שמע (Audio amplifiers) בעולם האודיו הסטריאו מתחלקים למספר מחלקות הגברה (Classes), המסמנות את אופן פעולת ההגברה של אותות הקול. במאמר זה נתמקד בשלושה סוגי מגברים עיקריים בתחום הסטריאו: Class A, Class AB ו-Class D. לכל אחד מהם עקרון פעולה שונה, עם יתרונות וחסרונות המשפיעים על גוון הצליל (טונאליות), על הדינמיקה, על נצילות האנרגיה והחום הנפלט, על תגובת התדרים, וכן על האופן שבו המגבר מתמודד עם רמקולים רגישים או "קשים להנעה" והתאמתו לחללים קטנים וגדולים. ננסה להסביר בצורה מקצועית אך נגישה את ההבדלים בין הסוגים הללו, כך שגם חובבי אודיו מנוסים וגם מאזינים מתחילים יוכלו להבין את הנושא לעומקו.

מגברי CLASS A:

עקרון פעולה: במגבר Class A טרנזיסטורי המוצא עובדים באופן רציף לכל אורך הגל החשמלי של האות. המשמעות היא שכל טרנזיסטור במגבר כזה מגביר גם את חלק הגל החיובי וגם את החלק השלילי של צורת הגל (בסיגנל שמע שהוא גל AC). הטרנזיסטור (או זוג טרנזיסטורים במבנה דחיפה-משיכה) תמיד נמצא במוליכות גבוהה, גם כאשר אין אות שמע נכנס. במצב חוסר אות, כל ההספק החשמלי מוזרם כזרם ומשתחרר כחום. כאשר נכנס אות מוזיקה, הטרנזיסטור כבר "מוכן לעבודה" במצב פעיל מלא ומעביר את השינוי ישירות לרמקולים. בכך נמנעים לחלוטין מצבי כיבוי והדלקה של רכיבי ההגברה במהלך הפעולה.איכות צליל וטונאליות: מגברי Class A נחשבים לרוב כסטנדרט הגבוה ביותר של נאמנות להגברה מבחינת עיוות – מכיוון שהרכיבים פועלים בתחום הלינארי שלהם ללא "שבירה" או מעבר בין רכיבים שונים לאורך הגל, מתקבל צליל נקי מאוד ודל בעיוותים. אין בעיה של "עיוות חציית האפס" (crossover distortion) שקיימת בסוגי הגברה אחרים, משום שהטרנזיסטור היחיד מטפל בכל טווח האות ברצף. רבים מתארים את הצליל של מגבר Class A כעשיר, חלק וטבעי, לעיתים בעלי אופי חם ונעים להאזנה – אם כי בפועל מגבר Class A אידאלי פשוט מגביר את האות בצורה נאמנה למקור, ללא תוספת גוון משל עצמו. מגברי Class A מצטיינים במיוחד בשימור פרטים דקים ובהצגת מיקרו-דינמיקה (ניואנסים עדינים בעוצמות חלשות), בזכות הפעולה הרציפה שגם בעוצמות נמוכות מאוד נשארת מדויקת ללא עיוות.דינמיקה והספק: יתרון נוסף של פעולה רציפה הוא שהמגבר תמיד "דרוך" ומסוגל לספק זרם באופן מיידי לפי הדרישה – דבר שתורם לתגובה מהירה ולאספקת אותות מעבר (טרנזיאנטים) באופן מידי. עם זאת, מרבית מגברי ה-Class A הם בהספק יציאה נמוך עד בינוני יחסית (למשל, 5 עד 30 וואט לערוץ נפוצים במגברי Class A טהורים), בשל המגבלות התרמיות והדרישות הגבוהות מהספק. לכן, מגבר Class A קטן עשוי להגביל במידת מה את הדינמיקה בעוצמות גבוהות ובדרישות הספק גבוהות (למשל בקוליות תזמורתית בעוצמה גבוהה או בהנעת רמקולים בעלי נצילות נמוכה). ישנם אמנם מגברי Class A בהספקים של עשרות ועד מאות וואטים לערוץ, אך הם נדירים, גדולים ויקרים מאוד (לעיתים כוללים מספר טרנזיסטורים במקביל לכל חצי גל), עקב המורכבות בפיזור החום ובהזנת זרם כה גבוה באופן רציף.נצילות וחום: זהו החיסרון הבולט של Class A. נצילות ההמרה של מגבר Class A נמוכה מאוד – לרוב בטווח של כ-20%-30% בלבד, ואף פחות מכך בעומס חלקי. המשמעות: חלק הארי של האנרגיה החשמלית נשרפת כחום ולא הופכת לצליל. המגבר צורך כמעט את מלוא ההספק הנקוב שלו כל הזמן, אפילו במנוחה ללא מוזיקה. התוצאה היא פליטת חום משמעותית: מגברי Class A מתחממים מאוד ודורשים גוף קירור מסיבי (צלעות קירור גדולות, אוורור טוב, ולעיתים קירור מאולץ במאווררים שקטים). מבחינת שימוש יומיומי, מגבר כזה יכול לתפקד כ"רדיאטור קטן" בחדר – בחורף זה אולי יתרון משעשע, אך בקיץ או בחדר קטן זו יכולה להיות בעיה של ממש. הצריכה הגבוהה נמשכת כל עוד המגבר דולק, מה שגם מוביל לבזבוז חשמל ניכר בהשוואה לסוגי מגברים יעילים יותר.תגובת תדרים: מגברי Class A, בהיותם מעגלים אנלוגיים לינאריים, יכולים לתמוך בטווח תדרים רחב מאוד. הם אינם מוגבלים עקרונית בתחום תדר, ובדרך כלל מגבר Class A איכותי יגיב בצורה שטוחה מכל תדר שמע (20Hz-20kHz) ואף הרבה מעבר לכך. הצליל המתקבל הוא עקבי ואחיד בכל התדרים, ללא תלות בעוצמה. גם עכבת היציאה שלהם (גורם השיכוך) יכולה להיות נמוכה מאוד, כך שהמגבר שולט היטב בתנועת הדרייברים ברמקול (במיוחד בתדרים נמוכים), אם כי נושא זה תלוי גם בתכנון ספק הכוח ובעיצוב המגבר הכולל.התאמה לרמקולים ולחלל: מגברי Class A, בשל ההספק המוגבל לרוב, מתאימים במיוחד להאזנה מקרוב או בחדרים קטנים-בינוניים, עם רמקולים בעלי נצילות גבוהה עד בינונית. ברמקולים רגישים (נצילות גבוהה), מגבר Class A מפגין את היתרונות שלו – השקט החשמלי (רעש רצפה נמוך מאוד) והיעדר עיוותים מורגשים בעוצמות נמוכות, כך שניתן לשמוע פרטי צליל עדינים בלי הפרעות. ברמקולים "קשים להנעה" – למשל בעלי נצילות נמוכה או עכבה נמוכה במיוחד (4 אום ואף 2 אום) – יתקשה מגבר Class A קטן להתמודד, כי הוא יידרש לספק זרמי יציאה גבוהים שעשויים לגרום לו לצאת מאזור הפעולה הלינארי (קליפינג) או פשוט להתחמם מעבר למותר. קיימים אמנם מגברי Class A חזקים שיכולים להתמודד עם עומסים קשים, אך כאמור אלו גדולים ויקרים מאוד. לחללים גדולים או מי שרוצה עוצמת שמע גבוהה במיוחד, לרוב Class A אינו הבחירה הפרקטית עקב המגבלות הנ"ל, אלא אם כן מדובר במערכת אודיופילית ייעודית שבה מקבלים את המגבלות בתמורה לאיכות הצליל.

מגברי Class AB:

עקרון פעולה: מגבר Class AB הוא שילוב בין Class A ל-Class B מבחינת דרך העבודה של הטרנזיסטורים. במבנה זה ישנם שני טרנזיסטורי מוצא (או יותר, בקונפיגורציה של זוגות), אחד מטפל בחצי החיובי של גל השמע והשני בחצי השלילי – זהו מערך הקרוי "Push-Pull" (דחיפה-משיכה). בניגוד למגבר Class B טהור (שבו כל טרנזיסטור כבוי לחלוטין כשהשני פועל, מה שיוצר עיוותים באזור המעבר בין שניהם), במגבר Class AB כל טרנזיסטור מקבל זרם הטייה (Bias) מראש, כך שהוא מוליך זרם גם קצת מעבר לנקודת האפס של הגל. במילים אחרות, יש חפיפה: שני הטרנזיסטורים מוליכים בו-זמנית באזור סביב 0V, וכך מצמצמים מאוד את עיוות החצייה שהיה פוגע בצליל ב-Class B. בפועל, בעוצמות נמוכות עד בינוניות מגבר Class AB פועל כמעט כמו Class A (שני הטרנזיסטורים פעילים יחד), ובעוצמות גבוהות יותר כל טרנזיסטור נושא בעיקר בנטל חצי הגל שלו (ומתקרב יותר להתנהגות Class B). המעבר ביניהם אמור להיות הדרגתי וחלק, ללא "קפיצות" פתאומיות.איכות צליל וטונאליות: מגברי Class AB משלבים נאמנות גבוהה מאוד עם עיוות נמוך, קרוב לרמה של Class A, במיוחד בתכנון איכותי. עיוותי המעבר (crossover) מופחתים למינימום בזכות ההטייה, ולעיתים קרובות מעגלי משוב ושליטה נוספים במגבר מבטיחים שהעיוות הכולל ישאר זניח. לכן מגבר Class AB טוב יכול לספק צליל נקי, ניטרלי ומדויק הקרוב מאוד למגבר Class A, במיוחד בתחום העבודה הרגיל. מבחינת "אופי" הצליל, קשה לייחס גוון אחיד לכל מגברי ה-Class AB – חלקם מתוכננים לשקיפות מוחלטת ולא "להוסיף צבע", ואחרים עשויים לעגל מעט את הצליל או להעניק אופי משלהם בהתאם לרכיבים ולעיצוב (זה תלוי ביצרן ובפילוסופיית הסאונד שלו, לאו דווקא בסיווג ה-Class עצמו). באופן כללי, אפשר לצפות מ-Class AB לאיזון טוב בין צליל טבעי ונקי לבין כוח וביצועים. רבים מהמגברים המסורתיים בעולם האודיו הביתי (רוב המגברים המשולבים ומגברי ההספק מסוף המאה ה-20 ותחילת המאה ה-21) הם Class AB, בזכות השילוב המוצלח של איכות צליל גבוהה עם עלות ודרישות הנדסיות סבירות.דינמיקה והספק: אחד היתרונות הגדולים של Class AB על פני Class A הוא היכולת להגיע להספקים גבוהים יותר בצורה יעילה. מכיוון שהטרנזיסטורים לא מבזבזים אנרגיה אדירה בכל רגע, ניתן לתכנן מגברי Class AB עם עשרות ואף מאות וואטים לכל ערוץ ללא פליטת חום קיצונית. כך, עבור האזנה למוזיקה דינמית (כמו מוזיקה סימפונית או פסקולים קולנועיים בסטריאו) הדורשת טווח דינמי רחב ושיאי עוצמה גבוהים, מגבר Class AB חזק יכול לספק רזרבת כוח (Headroom) מרשימה. דוגמה נפוצה: מגבר Class AB בהספק 100W לערוץ מסוגל להתמודד עם קפיצות דינמיות במוזיקה בביטחון, בעוד שמגבר Class A טיפוסי של 25W עשוי להגיע לגבול יכולתו בנקודות כאלו. לכן, מבחינת מאקרו-דינמיקה (שינויים גדולים בעוצמה), Class AB מעניק יתרון אם מעוניינים בעוצמות גבוהות. מאידך, בתחום המיקרו-דינמיקה והפרטים העדינים, Class AB טוב יתקרב מאוד ל-Class A, אם כי תיאורטית ב-Class A יש עדיין יתרון קטן בשל היעדר כל עיוות מעבר. בפועל, רבים יתקשו מאוד להבחין בהבדל דינמי עדין בין מגבר AB איכותי למגבר A.נצילות וחום: הנצילות של מגבר Class AB בינונית ותלויה בעוצמת היציאה: בערכי שיא קרובים להספק המלא, הנצילות יכולה להתקרב ל-50%-60% (בערך כפול ממגבר Class A), אך בהאזנה בעוצמה נמוכה-בינונית הנצילות תהיה נמוכה יותר כי חלק מהזמן שני הטרנזיסטורים מוליכים בו-זמנית. בהשוואה ל-Class A, מגבר AB פולט פחות חום באופן משמעותי בממוצע. בעת עבודה בעוצמה נמוכה עד בינונית, הוא עדיין יבזבז חלק מההספק כחום (תלוי ברמת ההטייה שקבע היצרן – ישנן מגברים  "חמים" יותר שמתקרבים ל-Class A על חשבון יעילות), אבל בטווחי עבודה רגילים רוב מגברי ה-AB יהיו פושרים בלבד במגע ולא לוהטים. בעת מאמץ ועוצמה גבוהה, הם יתחממו יותר (כי אז אחד הטרנזיסטורים בכל זוג כבה חלק מהזמן, והאנרגיה מתבזבזת פחות כחום ויותר הולכת לרמקול), אך זה עדיין חום נמוך בהרבה ממגבר Class A שקול. המשמעות פרקטית: מגבר Class AB צורך פחות חשמל לאורך זמן, ופחות מגביל במיקום – הוא דורש קירור סביר אבל לא קיצוני. עם זאת, מגברי Class AB בהספק גבוה עדיין מגיעים עם צלעות קירור גדולות ושוקלים לא מעט, רק שפיזור החום בהם יעיל יותר.תגובת תדרים: בדומה ל-Class A, גם מגבר Class AB יכול לספק תגובת תדרים רחבה ושטוחה מאוד. מאחר ומדובר במגבר אנלוגי לינארי (למעט רגעי המעבר הקלים), תחום התדרים שמעבר ל-20kHz לרוב נגיש ושטוח במידה דומה למגברי Class A, למעט שינויי פאזה מזעריים סביב נקודות החיתוך של המעגל (שמעבר לתחום השמע). בפועל, מגבר AB מתוכנן היטב יעניק אותה רמת פירוט ואיזון בכל תחום התדרים הנשמע. מבחינת עכבת יציאה, רבים ממגברי ה-AB בעלי גורם שיכוך גבוה (Damping Factor), כמעט כמו Class D מודרני, תודות למשוב הגלובלי במעגל – מה שמאפשר שליטה טובה בדרייברים של הרמקול (במיוחד בבאס). כל זאת בתנאי שמספקים למגבר ספק כוח יציב ובעל זרם מספיק, שכן בהספקים גבוהים הטרנזיסטורים צריכים למשוך זרם נכבד מהספק.התאמה לרמקולים ולחלל: מגברי Class AB הם הרב-גווניים ביותר מבחינת התאמה. קיימים דגמי Class AB קומפקטיים עם הספק נמוך המתאימים לחדרים קטנים ולהאזנה לקרוב, ומנגד קיימים מגברי Class AB גדולים (למשל מגברי הספק "מונובלוק" של 200-300W לערוץ) שמיועדים להניע רמקולים גדולים בחללים גדולים. בזכות היכולת שלהם לספק זרם גבוה כאשר נדרש, מגברי Class AB איכותיים יכולים להתמודד עם רמקולים בעלי עכבות נמוכות או עקומת עכבה מורכבת. רמקולים רגישים מאוד (לדוגמה  efficiency של 95dB ומעלה) יפיקו צליל נקי גם עם מגבר AB חלש יחסית, והודות לרעש רצפה בדרך כלל נמוך, לא תשמע "היס" לא רצוי. לעומת זאת, רמקולים קשים להנעה (נצילות נמוכה או עכבה שנופלת ל-2-3 אום) לעיתים דורשים מגבר AB חזק עם זרם מספק – אך ישנן הרבה אופציות כאלה בשוק, והמגברים הללו מסוגלים לספק את העבודה בהרבה פחות משקל וחום לעומת מקביליהם ב-Class A. לסיכום, עבור מרבית יישומי הסטריאו הביתיים, Class AB מציע פשרה מצוינת: איכות צליל קרובה מאוד לטובה ביותר, יחד עם גמישות בהספק ובתאמה לרמקולים וחדרים מגוונים, ובמחיר ובגודל סבירים יחסית.

מגברי CLASS D:

עקרון פעולה: מגברי Class D פועלים בשיטה שונה לחלוטין מה-A ו-AB – הם מגברי מיתוג (Switching Amplifiers). למרות השם המתעתע, "Class D" אינו אומר "Digital" (האות אינו מנותח לספרות בינאריות של 0/1 כמו במחשב), אלא מתייחס לכך שרכיבי ההגברה (הטרנזיסטורים במוצא) מתופעלים כמתגים הפועלים במצב On/Off במקום במצב לינארי רציף. כיצד זה עובד? האות האנלוגי הנכנס (המוזיקה) מומר בתוך המגבר לאות PWM – מודולציית רוחב פולס. זהו אות מלבני בתדר גבוה מאוד (לרוב בין 300kHz למעל 600kHz, הרבה מעל תחום השמע), שהרוחב של כל פולס משתנה בהתאם למשרעת (אמפליטודה) האות האנלוגי הרצוי באותו רגע. פולסים צרים מייצגים אות ברמה נמוכה, ופולסים רחבים מייצגים אות חזק יותר. טרנזיסטורי המוצא במגבר Class D מקבלים את אות הפולסים הזה וממתגים מתח מהספק בהתאם: הם נסגרים ונפתחים במהירות לפי הפולסים, כך שביציאה מתקבל רצף פולסים חשמליים בעלי אמפליטודה גבוהה. רצף זה עובר דרך מסנן Low-Pass פסיבי (לרוב סליל וקבל בסוף המגבר) שתפקידו לסנן את הרכיב התדר הגבוה (תדר המיתוג) ולהשאיר רק את המעטפת האיטית – שהיא למעשה אות השמע האנלוגי המשוחזר. בצורה כזו, האות שמגיע לרמקול הוא רציף ואנלוגי, אך הופק ביעילות גבוהה מאוד באמצעות פעולת מיתוג מהירה במקום הגברה לינארית מסורתית.נצילות ופליטת חום:היתרון הגדול ביותר של Class D הוא נצילות האנרגיה הגבוהה שלו. מכיוון שהטרנזיסטורים במוצא פועלים או במצב סגור לחלוטין (מוליכים זרם עם נפילת מתח מזערית) או פתוחים לחלוטין (לא מוליכים זרם בכלל), הם כמעט אינם מבזבזים הספק כחום במצבי העבודה הרגילים. רק ברגעי המעבר (כאשר טרנזיסטור עובר מ-OFF ל-ON ולהפך) מתבזבזת קצת אנרגיה, וכן יש הפסדים קטנים בהתנגדויות הפרזיטיות ובמפל המתח על הטרנזיסטורים כשהם מוליכים. התוצאה היא שבמגברי Class D מודרניים, הנצילות יכולה להגיע לכ-90% ואף יותר בעומס קרוב להספק המרבי, ובטווחי פעולה רחבים הנצילות נשארת גבוהה משמעותית ממגברי AB. המשמעות המיידית למשתמש: פליטת החום נמוכה מאוד. מגבר Class D של 200W למשל, יכול להיות קופאקטי וללא גופי קירור מסיביים, כי תחת עומס מלא הוא יפזר אולי 20-30 וואט חום (לעומת מגבר AB שיפזר 150-200 וואט חום באותה סיטואציה!). יתרה מזו, בהיעדר אות (שקט), מגבר Class D צורך מעט מאוד הספק מהקיר (רק בשביל אלקטרוניקת הבקרה והנגן הפנימי) ואינו מתחמם כמעט כלל – אפשר להשאירו דולק מוכן לשימוש מבלי "לחמם את החדר". היעילות הזו הפכה את Class D לפופולרי מאוד לא רק באודיו ביתי אלא גם בציוד נייד, במערכות רכב, וברמקולים מוגברים – אך כאן נתמקד בהקשר הסטריאו הביתי.איכות צליל, טונאליות ותגובת תדרים: אם יתרון היעילות הוא החד והברור, הרי שבנושא איכות הצליל עברו מגברי Class D דרך ארוכה של שיפור במהלך השנים. בעבר, במיוחד בעשורים ראשונים של טכנולוגיית Class D, היו למגברים אלה חסרונות שהפחיתו מאיכות הצליל: עיוותים גבוהים יותר (בפרט בתדרים גבוהים), רעשי רקע ("שאเสียง" או זמזום בתדר גבוה) שעלולים היו להשתמע ברמקולים רגישים, ותגובת תדרים תלויית-עומס – כלומר, האופן שבו תדרי קצה (גבוהים מאוד או נמוכים מאוד) מוגברים היה יכול להשתנות בהתאם לעכבת הרמקול, בשל האינטראקציה עם מסנן היציאה. חסרונות אלו גרמו לאודיופילים רבים לראות ב-Class D מגבר נחות מבחינה סונית, המתאים אולי להגברת סאב-וופרים (תחום באס) או יישומים פחות קריטיים, אך לא לרמת דיוק אודיופילית. בהווה, הטכנולוגיה השתפרה דרמטית: מגברי Class D מהדור החדש מציגים נתוני עיוותים נמוכים מאוד (שקולים ואף טובים ממגברי Class AB מצוינים), יחס אות לרעש גבוה, ותגובת תדרים שטוחה לחלוטין בכל עומס רמקול טיפוסי. למעשה, מגברי Class D מודרניים יכולים להיות שקופים וניטרליים לחלוטין – במבחני האזנה עיוורים, פעמים רבות קשה מאוד להבחין בהבדל בין מגבר Class D איכותי לבין מגבר AB או A, כי שניהם יכולים להעביר את האות ללא coloring מורגש. כמובן, לא כל מגבר Class D אוטומטית מצטיין – יש חשיבות לתכנון: לתדר המיתוג (גבוה יותר עדיף, כדי להרחיק את הרעש מתחום השמע), למסנני היציאה, ולמשוב (Feedback) במעגל שתורם להורדת העיוות. בשורה התחתונה, הצליל של מגבר Class D איכותי בימינו יכול להיות טבעי, מפורט ודינמי מאוד, ללא חסר בטונאליות בהשוואה למגברים המסורתיים. לעיתים מתוארים מגברי Class D כ"בעלי צליל קר או קליני" – תדמית שנותרה מהימים בהם העיוותים היו גבוהים יותר; אך כיום התיאור הזה לרוב אינו מוצדק. למעשה, בגלל רמת העיוות האולטרה-נמוכה של רבים מהמגברים הללו, הצליל יכול להיתפס כ"ניטרלי לחלוטין" – מה שאודיופילים מסוימים דווקא מעריכים כיתרון גדול (הגברה כמוליך שקוף), בעוד אחרים שמעדיפים "אופי" מסוים בצליל ייתכן ויחפשו מגברים מסורתיים יותר המספקים גוון צליל משלהם.דינמיקה וביצועים עם רמקולים: מבחינת טווח דינמי ויכולת לספק עומס, מגברי Class D נהנים מכך שקל להם מאוד לספק הספק גבוה. ישנם מגברי Class D קומפקטיים שמספקים 200W ואף 500W לערוץ, יכולת שפעם דרשה מגברי AB כבדים עם שנאים גדולים. המשמעות היא ש-Class D טוב מצטיין בדינמיקה: הוא מסוגל להעביר פסגות עוצמה חדות במוזיקה (כמו תופים, אפקטים וכדומה) בלי קושי, תוך שליטה מצוינת בדרייברים – הודות לעכבת יציאה נמוכה מאוד ודאמפינג פקטור גבוה, הבאס נשאר הדוק ומדויק. עבור רמקולים גדולים או פחות יעילים, Class D חזק יכול לספק את זרם הדרוש בביטחון, ואף להתמודד עם עכבות נמוכות (רבים מהמגברים הללו יציבים ב-4 ואף 2 אום). למעשה, חלק ממודולי Class D יפיקו יותר הספק בעומס 4 אום בהשוואה ל-8 אום, תכונה שמתאימה לרמקולים "צמאי זרם". ברמקולים רגישים במיוחד (למשל רמקולי שופר עם 100dB/W), היתרון הוא שמגבר Class D כמעט ולא מוסיף רעש – אך חשוב לציין שבהתאם לתכנון, לעיתים יש מעט רעש רקע בתדר גבוה (מהממסר או ממתנד המיתוג) שיכול להתגלות כרחש קל בשפורפרת אם מצמידים אוזן לטוויטר. במגברי Class D מעולים, הרעש הזה מונמך למיקרו-וולטים בודדים כך שבפועל לא שומעים אותו כלל. עוד אתגר הוא שעם רמקולים בעלי עכבה לא יציבה, המגבר צריך להיות מתוכנן כך שהמסנן שלו לא ייצור שינויים בתגובה – רוב המוצרים האיכותיים כיום אכן מטפלים בכך בעזרת משוב לאחר המסנן או תכנון שסופג את השינויים. בשורה התחתונה, מגבר Class D מודרני מתאים כמעט לכל רמקול שתשתדכו לו, ויעניק ביצועים חזקים בבאס, דינמיקה מצוינת, ויכולת עבודה ממושכת ללא מאמץ, כל עוד בוחרים בהספק המתאים.גודל פיזי, משקל והתאמה לחלל: בהיבט הפרקטי, היעילות של Class D מאפשרת לבנות מגברים קטנים וקלים בהרבה לעומת מקביליהם Class A/AB באותו הספק. שנאי כוח קטנים יותר (או ספקי כוח ממותגים), צלעות קירור מזעריות, ומשקל כולל נמוך – כל אלה מאפשרים שילוב קל של מגבר Class D חזק גם במרחבים צנועים. לדוגמה, מגבר סטריאו של 2x100W ב-Class AB עשוי לשקול 10-15 ק"ג ולתפוס חצי מדף בשל גוף הקירור, בעוד שמגבר 2x100W Class D יכול להיות בקופסה קטנה ששוקלת 2-3 ק"ג בלבד. לכן, עבור חדרים קטנים או מערכות מדף, Class D אידיאלי – הוא לא מחמם את החלל ולא תופס מקום רב. מנגד, עבור חללים גדולים שדורשים הספקים גבוהים, Class D מאפשר לקבל את העוצמה הדרושה בלי צורך בארונות ציוד מסיביים וחשש מעומס חום. זה פותח אפשרויות חדשות, כמו הגברה נסתרת בתוך הרמקולים עצמם (רמקולים אקטיביים) או מערכות סטריאו משולבות קטנות-מידות ועתירות הספק. במילים אחרות, Class D מציע גמישות תכנונית שעונה על צרכי המודרנה: בית חכם, ציוד אודיו משולב, והתייעלות אנרגטית.

למה עולם האודיו עובר יותר ויותר ל-Class D?

בעשור האחרון אנו עדים למגמה ברורה: יותר ויותר יצרני אודיו – הן במיינסטרים והן בשוק האודיופילי הגבוה – מאמצים מגברי Class D במערכות סטריאו. יש כמה סיבות מפתח למעבר הזה, שמשלבות התקדמות טכנולוגית ושינוי בצרכים ובמטרות של חובבי המוזיקה והיצרנים גם יחד:

• יעילות אנרגטית וסביבתית: בעולם מודרני שמודע יותר לצריכת חשמל ופליטת חום, למגברי Class D יש יתרון עצום בנצילות. הם מבזבזים הרבה פחות חשמל על חימום סרק, ולכן מתאימים לזמנים שבהם רוצים ציוד איכותי אך גם חסכוני באנרגיה. פחות חום גם אומר אורך חיים פוטנציאלי גבוה יותר לרכיבים אלקטרוניים (קבלים, טרנזיסטורים) שלא נחשפים לטמפרטורות קיצוניות באופן קבוע. מעבר לזה, משתמש ביתי נהנה מחשבון חשמל מעט יותר נמוך וממגבר שלא מחמם את החדר שלא לצורך.
• גודל ומשקל – התאמה לאורח חיים מודרני: מגבר קטן, קל ונייד יותר יחסית להספק שלו, מאפשר גמישות רבה בעיצוב מערכות סטריאו. היום רבים מעדיפים מערכות מינימליסטיות, רמקולים מוגברים, ומגברים שמשתלבים בסלון אלגנטי או אפילו על שולחן עבודה. Class D מאפשר להשיג הספק גבוה בממדים מצומצמים, מה שמאוד מבוקש גם במוצרים יוקרתיים (כמו מגברי "Hi-End" קומפקטיים) וגם במוצרים לצרכן הרחב שרוצה איכות בלי להשתלט על כל החדר עם ציוד.
• התקדמות טכנולוגית – שיפור האיכות: חשובה לא פחות היא העובדה שטכנולוגיית Class D השתפרה משמעותית. הופעת רכיבים חדשים כמו טרנזיסטורי GaN-FET (גליום ניטריד) איפשרה להגביר את תדרי המיתוג ולהפחית את זמני המיתוג (Dead Time) באופן שמקטין עוד יותר עיוותים. למשל, טרנזיסטורי GaN יכולים לפעול בתדרים של מאות קילו-הרץ (ואף MHz בודדים) עם אובדן אנרגיה מזערי, לעומת טרנזיסטורי MOSFET מסורתיים שהיו מוגבלים יותר. התוצאה היא שמגברי Class D מודרניים עם GaN מסוגלים להוציא גל מרובע כמעט מושלם בתדרי המיתוג שלהם, מה שמתורגם לאות שמע נקי לאחר הסינון. בנוסף, מעגלים משולבים ייעודיים ומודולי הגברה "מוכנים" שנוצרו ע"י חברות מתמחות הורידו מאוד את ספי הכניסה לתכנון מוצלח של מגבר Class D. טופולוגיות חדשות עם משובי אות חכמים, כגון אלה שבבסיס מודולי Purifi Ncore/Nilai המתקדמים, השיגו רמות עיוות וסאונד שעד לפני עשור נחשבו לבלתי אפשריות: עיוות כולל (THD) של חלקיקי אחוז המיליונית ויחסי אות-רעש של 120dB ויותר. נתונים כאלה מציבים את המגברים הללו בשורה הראשונה של האיכות בהגברה, ללא תלות בסיווג ה-Class. הצלחה הנדסית זו מוכיחה ש-Class D אינו חייב לבוא על חשבון איכות – הוא יכול לספק את שני העולמות: גם יעילות ופשטות בשימוש, וגם נאמנות מוחלטת למקור.
• התאמה לצרכים עדכניים: כיום מערכות סטריאו רבות מתרחבות לשימושים מגוונים – סטרימרים משולבי מגבר, רמקולים חכמים, התקני בלוטות' אודיו, וכדומה. במקרים אלה, מגבר Class D הוא הבחירה הטבעית בשל גודלו הקטן והפלט הרב שלו. אפילו במגברי סטריאו "קלאסיים", לקוחות מעריכים יותר ויותר את הנוחות שבמוצר קומפקטי וקריר למגע, שניתן למקמו בחופשיות. בעולם בו איכות השמע עדיין חשובה אך הנוחות וההתייעלות חשובים לא פחות, Class D מתאים כמו כפפה – הוא מאפשר להנדס פתרונות אודיו מתקדמים מבלי להכביד פיזית ותרמית.

מה עם החסרונות? כמובן, אין פתרון מושלם. מגברי Class D עדיין דורשים תכנון קפדני יותר – יש צורך בטיפול בעניין הסינון וקרינת EMI (רעש אלקטרומגנטי שעלול להפריע למכשירים אחרים) בעקבות תדרי המיתוג הגבוהים. הדבר מצריך לרוב סינון והשקעה בסיכוך, אך אלו ניתנים לפתרון ומפוקחים בתקני FCC ו-CE כך שבמוצרים איכותיים הנושא כמעט ואינו מורגש למשתמש. בנוסף, יש אודיופילים שלמרות הכל מעדיפים את האופי של מגברי המנורה או ה-Class A/AB – לעיתים בשל עידון הרמוני מסוים או "חום" בצליל .

 מגברי Class D טובים של השנים האחרונות יכולים להישמע חמים, מוסיקליים ומדויקים לא פחות ממגברי Class A – אבל עם יעילות גבוהה יותר, חום נמוך ומחיר נגיש יותר.

סיכום

Class A, Class AB ו-Class D הם שלושה סיווגי מגברים שלכל אחד אופי שונה. Class A מציע נאמנות גבוהה מאוד ומיצוי מיטבי של איכות הצליל, במחיר של יעילות נמוכה, חום ובזבוז אנרגיה. Class AB מספק את "הדרך האמצעית" – שילוב של צליל מצוין קרוב מאוד לאיכות של Class A, עם יעילות טובה יותר שמתאימה לרוב השימושים והופכת אותו לבחירה הנפוצה בסטריאו מזה עשרות שנים. Class D מביא איתו מהפכה של יעילות: מגברים קלים, קרים וחזקים במיוחד, שבעבר סבלו ממגבלות בסאונד אך כיום הגיעו לרמה שמתחרה ואף עולה על המקובל ב-AB, בזכות התפתחויות טכנולוגיות. בעולם האודיו המודרני, בו אנו מחפשים גם איכות וגם נוחות ויעילות, ניתן לראות כיצד Class D הולך ותופס מקום מרכזי – בין אם במוצרים עממיים ובין אם במגברי HI-FI עיליים. בסופו של דבר, הבחירה תלויה בהעדפות המאזין ובצרכים ספציפיים: יש שיעדיפו את ה"אופי" והמסורת של Class A/AB, ויש שיאמצו את החדשנות והפרקטיות של Class D. מה שחשוב הוא שהמאזין יבין את ההבדלים, כדי שיוכל לבחור את המגבר המתאים לו ולהנות מהמוזיקה באיכות ובאופן שמתאים ביותר עבורו.