ตัวขยายสัญญาณ

ตัวขยายสัญญาณ หรือ วงจรขยายสัญญาณ (อังกฤษ: Electronic Amplifier or Amplifier) หรือเรียกสั้นๆว่า Amp เป็นอุปกรณ์หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ช่วยเพิ่มขนาดหรือกำลังของสัญญาณ โดยการใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟและการควบคุมสัญญาณเอาต์พุทให้มีรูปร่างเหมือนสัญญาณอินพุท แต่มีขนาดใหญ่กว่า ในความหมายนี้ ตัวขยายสัญญาณทำการกล้ำสัญญาณ (อังกฤษ: modulate) เอาต์พุทของแหล่งจ่ายไฟ ตัวขยายอิเล็กทรอนิกส์มี 4 ประเภทพื้นฐานได้แก่ ตัวขยายแรงดัน, ตัวขยายกระแส, ตัวขยาย transconductance และตัวขยาย transresistance ความแตกต่างอยู่ที่สัญญาณเอาต์พุตจะแทนความหมายของสัญญาณอินพุทแบบเชิงเส้นหรือแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล ตัวขยายสัญญาณยังสามารถถูกแยกประเภทโดยการแทนที่ทางกายภาพในขบวนของสัญญาณด้วย ในบทความนี้ ตัวขยายสัญญาณหมายถึงอุปกรณ์เช่นทรานซิสเตอร์, หลอดสูญญากาศ ฯลฯ วงจรขยายสัญญาณหมายถึงอุปกรณ์ขยายสัญญาณหรือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆที่ขยายสัญญาณ บทความหลัก : Amplifier figures of merit คุณภาพของตัวขยายขึ้นอยู่กับลักษณะสมบัติดังต่อไปนี้: ตัวขยายมีความหมายตามคุณสมบัติของ input และ output. ซึ่งมีบางชนิดของเกนหรือปัจจัยการคูณที่เชื่อมโยงขนาดของสัญญาณเอาต์พุตกับสัญญาณอินพุท เกนอาจจะระบุเป็นอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตกับอินพุท(เกนแรงดัน), กำลังที่ออกกับกำลังที่เข้า(เกนกำลัง) หรือผสมกันของทั้งกระแส, แรงดันและกำลัง ในหลายกรณีที่ input และ output มีหน่วยเดียวกัน เกนจึงไม่มีหน่วย (มักแสดงในหน่วยเดซิเบล) แต่บางเกนก็มีหน่วย ตัวอย่างเช่น ตัวขยายแบบ transconductance เกนมีหน่วยเป็น conductance (กระแสเอาต์พุตต่อแรงดันอินพุท) เครื่องขยายเสียงมีสี่ประเภทพื้นฐาน ดังนี้ : ในทางปฏิบัติ เกนกำลังของตัวขยายจะขึ้นอยู่กับแหล่งจ่ายไฟและโหลด impedances ที่ถูกใช้เช่นเดียวกับเกนแรงดัน/กระแสโดยธรรมชาติ ในขณะที่ ตัวขยาย RF อาจมี impedances ที่ถูกเลือกค่าที่ดีที่สุดสำหรับการถ่ายโอนกำลัง ตัวขยายเสียงและเครื่องดนตรีทั่วไปจะถูกออกแบบให้มีอินพุทและเอาต์พุต impedances ที่ดีที่สุดสำหรับช่วงที่มีโหลดน้อยและสัญญาณสูงสุด ตัวขยายที่บอกว่ามีเกน 20 dB อาจจะมีเกนแรงดันสิบเท่า และเกนกำลังที่จ่ายโหลดได้มีมากเกินกว่า 20 dB (อัตราส่วนกำลังที่ 100) แต่จะส่งมอบจริงด้วยเกนกำลังที่ต่ำกว่ามาก ยกตัวอย่างเช่น ถ้าอินพุทเป็นไมโครโฟน 600 โอห์มและเอาต์พุตเชื่อมต่อกับอินพุทซ็อกเก็ต 47 kiloโอห์มของเพาเวอร์แอมป์ ในกรณีส่วนใหญ่ ตัวขยายจะเป็นเชิงเส้น นั่นคือ เกนจะคงที่ทุกระดับสัญญาณปกติของอินพุทและเอาต์พุต ถ้าเกนไม่เป็นเชิงเส้น เช่นถูกตัดหัวสัญญาณออก เอาต์พุตก็จะบิดเบี้ยวไป อย่างไรก็ตาม มีบางกรณีที่เกนที่เปลี่ยนแปลงได้จะเป็นประโยชน์ ตัวขยายสัญญาณมีหลายประเภท มีใช้กันทั่วไปใน เครื่องส่งสัญญาณวิทยุและ เครื่องรับโทรทัศน์และ อุปกรณ์สเตอริโอไฮไฟ เครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ และ อุปกรณ์ดิจิทัลอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ และ เครื่องขยายเสียง กีตาร์และเครื่องดนตรีอื่น ๆ ส่วนประกอบที่สำคัญ ของตัวขยายสัญญาณจะเป็นอุปกรณ์แอคทีฟเช่น หลอดสุญญากาศหรือทรานซิสเตอร์ ต่อไปนี้ เป็นการแนะนำสั้นๆของตัวขยายสัญญาณด้วยอิเล็กทรอนิกส์หลายประเภท ดังนี้ พาวเวอร์แอมป์โดยทั่วไปจะเป็นตัวขยายสัญญาณตัวสุดท้าย ในขบวนการส่งผ่าน(ส่วนเอาต์พุต) และเป็นส่วนการขยายที่มักจะต้องให้ความสนใจมากที่สุดในประสิทธิภาพการทำงาน การพิจารณาด้านประสิทธิภาพนำไปสู่ระดับชั้นต่างๆ ของพาวเวอร์แอมป์ บนพื้นฐานของการ bias ของทรานซิสเตอร์หรือหลอดที่ทำหน้าที่เป็นตัวขยายเอาต์พุตตัวสุดท้าย : ดูระดับชั้นของพาวเวอร์แอมป์ วงจรพาวเวอร์แอมป์ รวมถึงชนิด ต่อไปนี้: บทความหลัก: Valve amplifier Symons กล่าวว่า ขณะที่แอมป์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำได้เข้าแทนที่แอมป์วาล์วแทบทั้งหมด สำหรับการใช้งานพลังงานต่ำ, แอมป์วาล์วจะใช้ในงานพลังงานสูงเพราะมีต้นทุนที่มีประสิทธิภาพมากกว่า เช่น "เรดาร์ อุปกรณ์ตอบโต้ หรือ อุปกรณ์สื่อสาร" ตัวขยายสัญญาณไมโครเวฟ จำนวนมากที่ออกแบบใช้วาวล์เป็นพิเศษ เช่น klystron, gyrotron หลอดคลื่นเดินทาง และ ตัวขยายข้ามเขต และวาล์วไมโครเวฟเหล่านี้ให้พลังงานเอาต์พุตแบบอุปกรณ์เดียวที่ความถี่ไมโครเวฟ ได้สูงมากกว่าอุปกรณ์ที่เป็นโซลิดสเตท นอกจากนี้ แอมป์วาล์ว/หลอด ยังมีการใช้งานเฉพาะในพื้นที่อื่นๆ เช่น บทความหลัก: Magnetic Amplifier ตัวขยายสัญญาณแบบแม่เหล็ก (ที่รู้จักกันว่าเป็น "แม็กแอมป์") เป็นอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อขยายสัญญาณไฟฟ้า ถูกคิดค้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และถูกนำมาใช้เป็นทางเลือกแทนแอมป์หลอดสูญญากาศเมื่อต้องการความทนทานและความจุกระแสสูง ประเทศเยอรมนีทำให้ตัวขยายสัญญาณนี้สมบูรณ์ขึ้นในระหว่างสงครามโลกครั้งที่สองและมันก็ถูกนำมาใช้ในจรวด V-2 ตัวขยายสัญญาณแม่เหล็กโดดเด่นที่สุดในการใช้งานการควบคุมพลังงานและงานความถี่ต่ำจาก 1947 ถึง 1957 จนกระทั่งเมื่อทรานซิสเตอร์เริ่มเข้ามาแทนที่มัน. แม็กแอมป์ตอนนี้ส่วนใหญ่ถูกแทนที่โดยตัวขยายสัญญาณที่ใช้ทรานซิสเตอร์ ยกเว้นงานที่ต้องการความปลอดภัยที่สำคัญและความน่าเชื่อถือสูงหรือการใช้งานที่เรียกร้องต้องการใช้อย่างมากไม่กี่อย่าง เทคนิคทรานซิสเตอร์และ Mag-amp รวมกันยังคงถูกนำใช้ในปัจจุบัน ดูเพิ่มเติม: ทรานซิสเตอร์, Bipolar junction transistor, Field-effect transistor, JFET, and MOSFET บทบาทที่สำคัญขององค์ประกอบที่เป็นแอคทีฟชนิดนี้ คือการขยายสัญญาณอินพุทเพื่อให้ได้ สัญญาณเอาต์พุตที่มีขนาดใหญ่กว่า ปริมาณการขยาย(หรือ forward gain)จะถูกกำหนดโดย การออกแบบวงจรภายนอก เช่นเดียวกับอุปกรณ์ที่แอคทีฟ อุปกรณ์แอคทีฟที่ใช้งานทั่วไปในตัวขยายสัญญาณทรานซิสเตอร์ คือทรานซิสเตอร์แบบรอยต่อสองขั้ว (อังกฤษ: Bipolar Junction Transistor) หรือ BJT และ metal oxide semiconductor field-effect transistor(MOSFET) การประยุกต์ใช้งานมีเป็นจำนวนมาก ตัวอย่างที่เห็นทั่วไปคือเครื่องขยายเสียงสเตอริโอในบ้านหรือระบบ PA, การผลิต RF พลังงานสูงสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในงาน RF และไมโครเวฟ เช่นเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ตัวขยายสัญญาณที่ใช้ทรานซิสเตอร์ สามารถรับรู้ได้โดยใช้คอนฟิกกูเรชั่นต่างๆเช่น ถ้าเป็น BJT จะใช้คอนฟิกแบบ เบสร่วมกัน คอลเล็กเตอร์ร่วมกันหรืออีมิตเตอร์ร่วมกัน ถ้าใช้ MOSFET จะใช้คอนฟิกแบบ เกทร่วมกัน ซอสร่วมกันหรือเดรนร่วมกัน แต่ละคอนฟิกมีลักษณะสมบัติที่แตกต่างกัน เช่นเกน, อิมพีแดนซ์ ... บทความหลัก : Operational amplifier and Instrumentation amplifier ออปแอมป์เป็นวงจรขยายที่มีเกนแบบวงเปิด(อังกฤษ: open loop gain)สูงมาก และเป็นวงจรที่มีอินพุทสองชุดที่มีค่าแตกต่างกันและถูกฟีดแบคจากภายนอกเพื่อควบคุมฟังก์ชันการถ่ายโอนหรือเกน แม้ว่าวันนี้คำว่าออปแอมป์โดยทั่วไปนำไปใช้กับวงจรรวม การออกแบบออปแอมป์แต่เดิมจะใช้วาวล์ บทความหลัก: Fully differential amplifier ตัวขยายสัญญาณเชิงแตกต่างแบบครบเครื่อง เป็นวงจรรวมแบบโซลิตสเตทที่ใช้การฟีดแบคจากภายนอก ในการควบคุมฟังก์ชันการถ่ายโอนหรือเกน มันคล้ายกับออปแอมป์ แต่ยังมีขาเอาต์พุตความแตกต่างอยู่ ตัวขยายสัญญาณแบบนี้มักจะสร้างโดยใช้ BJTs หรือ FETs ตัวขยายแบบนี้ทำงานกับสัญญาณวิดีโอ และมีแบนด์วิดท์ที่แปรเปลี่ยนได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของสัญญาณวิดีโอว่าเป็นระบบอะไร: SDTV, EDTV, HDTV 720p หรือ 1080i/p ฯลฯ คุณสมบัติของแบนด์วิดธ์เองขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกรองที่ถูกนำมาใช้ และที่จุดไหน (-1 dB หรือ -3 dB ตัวอย่าง) ที่แบนด์วิดธ์ถูกวัด ข้อกำหนดบางอย่างที่พอจะยอมรับได้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตอบสนองเป็นช่วงๆหรือที่เรียกว่าสเต็ปและภาพกระตุกหรือโอเวอร์ชูต ตัวขยายสัญญาณแบบนี้จะทำงานกับสัญญาณวิดีโอ ที่ไดรฟ์หลอด Oscilloscope และ สามารถมีแบนด์วิดท์ได้ถึงประมาณ 500 MHz ข้อกำหนดเกี่ยวกับการตอบสนองเป็นสเต็ป, rise time, overshoot และ ความผิดปกติของสีอาจทำให้การออกแบบตัวขยายสัญญาณเหล่านี้ยากยิ่งขึ้นไปอีก หนึ่งในผู้บุกเบิกในตัวขยายแบนด์วิธสูงแนวตั้งคือบริษัท Tektronix บทความหลัก: Distributed Amplifier ตัวขยายสัญญาณแบบนี้ใช้สายส่งเพื่อแยกสัญญาณออกเป็นส่วนๆชั่วคราวและขยายแต่ละส่วน แยกต่างหาก เพื่อให้บรรลุแบนด์วิธสูงกว่าที่เป็นไปได้จากตัวขยายเสียงเพียงตัวเดียว เอาต์พุตของแต่ละขั้นตอนจะถูกนำมารวมกันในเอาต์พุตของสายส่ง ประเภทของตัวขยายนี้จะถูกใช้ทั่วไปใน Oscilloscope ในฐานะที่เป็นตัวขยายแนวตั้งในขั้นตอนสุดท้าย สายส่งมักจะถูกเก็บ อยู่ภายในจอแสดงผลหลอดแก้ว แอมป์ไม่เชิงเส้นแบบนี้มีประสิทธิภาพสูงกว่าแอมป์เชิงเส้นมาก และมีการใช้ในที่ซึ่งการประหยัดพลังงานมีความคุ้มค่ากับความซับซ้อนที่มากเกิน ความต้านทานเชิงลบ สามารถใช้เป็นตัวขยาย เช่นแอมป์ไดโอดอุโมงค์ บทความหลัก: Traveling wave tube แอมป์หลอดคลื่นเดินทาง (อังกฤษ: Traveling Wave Tube Amplifier) หรือ TWTA จะใช้สำหรับการขยายพลังงานสูงที่ความถี่ไมโครเวฟต่ำ มักจะสามารถขยายไปตามความกว้างของสเปกตรัมของความถี่; แต่มักจะไม่สามารถปรับได้เหมือน klystrons บทความหลัก: Klystron en:Klystrons เป็นอุปกรณ์สูญญากาศที่มีลำแสงเชิงเส้นเชี่ยวชาญพิเศษ ที่ออกแบบมาเพื่อให้พลังงานสูง การขยายของคลื่นปรับได้อย่างกว้างขวางเป็นมิลลิเมตรและส่วนย่อยของมิลลิเมตร Klystrons ได้รับการออกแบบสำหรับการดำเนินงานขนาดใหญ่และแม้จะมีแบนด์วิดท์ที่แคบกว่า TWTAs แต่มันได้เปรียบในการขยายสัญญาณอ้างอิงอย่างสัมพันธ์กันที่ทำให้เอาต์พุตสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำทั้งขนาด ความถี่ และเฟส บทความหลัก: Instrument amplifier วงจรขยายกำลังสัญญาณเสียงออดิโอ มักจะใช้เพื่อขยายสัญญาณเช่นเพลงหรือเสียงพูด มีปัจจัยหลายประการที่มีความสำคัญในการเลือกวงจรขยายสัญญาณเสียงจากเครื่องดนตรี (เช่นแอมป์ของกีต้าร์) และแอมป์เสียงออดิโออื่นๆ(แม้ว่า ระบบเสียงทั้งหมด - ชิ้นส่วนเช่น ไมโครโฟน ลำโพง - ก็มีผลกระทบต่อพารามิเตอร์เหล่านี้) : การจำแนกประเภทหลายทางเลือกได้กล่าวถึงมุมมองที่แตกต่างกันของการออกแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องระหว่างพารามิเตอร์การออกแบบกับวัตถุประสงค์ของวงจร การออกแบบวงจรขยายสัญญาณจะต้องประนีประนอมอยู่เสมอกับปัจจัยหลายอย่าง เช่นค่าใช้จ่าย การใช้พลังงาน, ความไม่สมบูรณ์ของอุปกรณ์ในโลกแห่งความจริง และ ความหลากหลายของ คุณสมบัติของความสามารถในการทำงาน ด้านล่างนี้เป็นวิธีการที่แตกต่างกันหลายประการในการจัดหมวดหมู่ คือ: วงจรขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ใช้ตัวแปรหนึ่งตัวที่แสดงเป็นทั้งกระแสและแรงดัน ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งอินพุทและเอาต์พุต นำไปสู่สี่ประเภทของวงจรขยายสัญญาณ ในรูปแบบอุดมคติประเภทเหล่านี้จะเป็นตัวแทนของแต่ละประเภทของสี่แหล่งจ่ายไม่อิสระที่ใช้ในการวิเคราะห์เชิงเส้น ดังแสดงในรูปกล่าวคือ: แต่ละประเภทของวงจรขยายสัญญาณในรูปแบบอุดมคติของมันจะมีความต้านทานอินพุทและความต้านทานเอาต์พุตในอุดมคติ ที่เป็นเช่นเดียวกับของแหล่งจ่ายไม่อิสระที่สอดคล้องกัน: ในทางปฏิบัติ อิมพีแดนซ์ในอุดมคติจะมี่ค่าโดยประมาณเท่านั้น สำหรับวงจรใด การวิเคราะห์ สัญญาณขนาดเล็ก มักจะถูกใช้เพื่อหาค่าอิมพีแดนซ์ที่ได้จริง กระแสสลับ Ix ขนาดเล็กเพื่อทดสอบจะถูกป้อนเข้าที่อินพุทหรือเอาต์พุต, ทุกแหล่งจ่ายภายนอกจะถูกตั้งค่าไปที่ AC ศูนย์, และแรงดันไฟฟ้าสลับ Vx ที่ตกคร่อมแหล่งจ่ายกระแสที่ถูกทดสอบจะเป็นตัวกำหนดค่าอิมพีแดนซ์ที่โหนดนั้น ซึ่งจะมีค่า R = Vx / Ix . วงจรขยายสัญญาณที่ออกแบบมาเพื่อแนบไปกับสายส่งที่อินพุทและ/หรือเอาต์พุต, โดยเฉพาะอย่างยิ่ง RF แอมป์, ไม่อยู่ในวิธีการจัดหมวดหมู่แบบนี้ แทนที่จะจัดการกับแรงดันหรือกระแสไฟฟ้าเป็นรายตัว แอมป์แบบนี้จะจับคู่อินพุทและ/หรือเอาต์พุตอิมพีแดนซ์ให้เข้ากันได้ดีกับอิมพีแดนซ์ของสายส่ง นั่นคือ แมทช์อัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าเข้ากับกระแส หลาย RF แอมป์ตัวจริงสามารถทำได้ใกล้เคียงกับอุดมคตินี้ ถึงแม้ว่า RF แอมป์สามารถถูกจัดว่ามีคุณสมบัติที่ขยายแรงดันหรือกระแสได้ ถ้าให้แหล่งจ่ายและโหลดอิมพีแดนซ์ที่เหมาะสม, โดยพื้นฐานแล้ว แอมป์ RF เป็นพาวเวอร์แอมป์ การจำแนกประเภทวงจรขยายสัญญาณแบบหนึ่งจะขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ว่าใช้ขั้วไหนร่วมกันทั้งอินพุทและเอาต์พุต ในกรณีของ bipolar junction transistors จะมีสามประเภทคือ อีมิตเตอร์ร่วม, เบสร่วม และ คอลเล็กเตอร์ร่วม สำหรับ field-effect transistor, จะมีสามประเภทเช่นกันคือซอสร่วม, เกทร่วมและเดรนร่วม สำหรับอุปกรณ์สุญญากาศ triode, แคโทดร่วม, กริดร่วมและ เพรทร่วม เมื่อวงจรขยายสัญญาณมีเอาต์พุตที่ไม่มีสัญญาณป้อนกลับมาที่อินพุท เราเรียกว่าแบบ 'ทางเดียว' อินพุทอิมพีแดนซ์ของมันจะไม่ขึ้นกับโหลดและเอาต์พุตอิมพีแดนซ์ก็ไม่ขึ้นกับอินพุท ถ้ามีสัญญาณเอาต์พุตบางส่วนป้อนกลับมาที่อินพุท เราจะเรียกวงจรขยายสัญญาณนั้นว่าแบบ 'สองทาง' อินพุทอิมพีแดนซ์ของมันจะขึ้นกับโหลดและเอาต์พุตอิมพีแดนซ์ก็ขึ้นกับอินพุท วงจรขยายสัญญาณทั้งหมดเป็นแบบสองทางในระดับหนึ่ง แต่มันมักจะถูกจำลองเป็นแบบทางเดียว ภายใต้สภาวะการใช้งานที่การป้อนกลับมีขนาดเล็กพอที่จะละเลยเพื่อวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่ ก็คือเพื่อให้การวิเคราะห์ที่ง่ายขึ้น (ดูบทความ เบสร่วม เป็นตัวอย่าง) การป้อนกลับเชิงลบจะถูกนำมาใช้อย่างจงใจเพื่อปรับพฤฒิกรรมของวงจรขยายสัญญาณให้ได้ตามต้องการ การป้อนกลับบางครั้ง ซึ่งอาจจะเป็นบวกหรือลบ อาจหลีกเลี่ยงไม่ได้และไม่พึงประสงค์ ตัวอย่างเช่นโดย องค์ประกอบที่แฝงอยู่เช่นค่าคาปาซิแตนซ์โดยธรรมชาติระหว่างอินพุทและเอาต์พุตของอุปกรณ์ เช่นทรานซิสเตอร์และการมีการเชื่อมต่อถึงกันแบบ capacitative coupling อันเนื่องมาจากการเดินสายภายนอก การป้อนกลับเชิงบวกที่ขึ้นอยู่กับความถี่ที่มีมากเกินไป อาจก่อให้เกิดสิ่งที่ตั้งใจ/คาดว่าจะให้เป็นวงจรขยายสัญญาณ กลับกลายเป็นวงจร oscillator วงจรขยายสัญญาณแบบทางเดียว และแบบสองทางเชิงเส้นสามารถแสดงเป็นเครือข่ายสองพอร์ต การจำแนกประเภทของแอมป์อีกวิธีหนึ่งก็คือ การจำแนกตามความสัมพันธ์ของเฟสของสัญญาณเข้ากับสัญญาณออกของวงจรขยายสัญญาณ วงจรที่ผลิตสัญญาณเอาต์พุตที่แตกต่างจากอินพุท 180 องศา (out of phase) เราเรียกว่าวงจรขยาย'กลับหัว' (นั่นคือการกลับขั้วหรือภาพสะท้อนในกระจกของอินพุท เท่าที่เห็นบนสโคป) วงจรขยายสัญญาณ'ไม่กลับหัว'จะรักษารูปคลื่นของสัญญาณเอาต์พุตให้ 'in phase' รูปคลื่นอินพุท วงจรอีมิตเตอร์ร่วมเป็นประเภทของวงจรขยายที่ไม่กลับหัว แอมป์อื่นๆอาจถูกจำแนกตามฟังก์ชัน หรือลักษณะของเอาต์พุต รายละเอียดของฟังก์ชันเหล่านี้มักจะนำไปใช้กับระบบการขยายสัญญาณที่สมบูรณ์แบบ หรือระบบย่อย และไม่ค่อยใช้กับขั้นตอนการขยายเฉพาะส่วน ประสิทธิภาพการทำงานของ op-amp ที่มีลักษณะเหล่านี้จะถูกกำหนดโดยสิ้นเชิงโดยส่วนประกอบ (ปกติเป็นพาสซีฟ) ที่ฟอร์มตัวเป็นการป้อนกลับเชิงลบรอบๆตัวมัน ตัวออปแอมป์เองไม่ได้มีผลกระทบอะไรต่อเอาต์พุต ออปแอมป์ในโลกแห่งความจริงทั้งหมดไม่ได้มีลักษณะตามอุดมคติข้างต้น แต่ก็มีส่วนประกอบที่ทันสมัยบางส่วนที่​​มีประสิทธิภาพการทำงานที่โดดเด่นและเข้าใกล้ในบางลักษณะดังกล่าว ดูเพิ่มเติม: multistage amplifiers วงจรขยายสัญญาณบางครั้งถูกจำแนกโดยวิธีการเชื่อมโยงสัญญาณที่ขั้นตอนอินพุท ขั้นตอนเอาต์พุต หรือระหว่างขั้นตอนนั้น มีหลายชนิดที่แตกต่างกัน รวมถึง : วงจรพาวเวอร์แอมป์(ขั้นตอนเอาต์พุต) จะจัดระดับเป็น A, B, AB และ C สำหรับการออกแบบ แอนะล็อก และ คลาส D และ E สำหรับการออกแบบสวิตชิง ตามสัดส่วนของแต่ละวงรอบของอินพุท (มุมการนำกระแส) โดยอุปกรณ์ขยายจะผ่านกระแสในระหว่างมุมนั้น. ภาพของมุมการนำกระแสจะมาจากการขยายสัญญาณรูปซายน์ หากอุปกรณ์ ON ตลอดเวลา มุมจะเท่ากับ 360° แต่ถ้ามัน ON เพียงครึ่งรอบมุมจะเท่ากับ 180° มุมของการไหลของกระแสจะเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานของวงจรขยาย คลาสต่างๆได้ถูกนำเสนอด้านล่าง ตามด้วยการอภิปรายรายละเอียดเพิ่มเติมภายใต้หัวข้อของแต่ละคลาสที่ต่ำลงไป ในภาพประกอบด้านล่าง ทรานซิสเตอร์ BJT เป็นอุปกรณ์ขยาย หรืออาจเป็น MOSFETs หรือ หลอดสูญญากาศที่มีคุณสมบัติเหมือนกัน ใช้ 100% ของสัญญาณอินพุท (มุมการนำ Θ = 360°) อุปกรณ์ขยายทำงานตลอดเวลา ใช้ 50% ของสัญญาณอินพุท (Θ = 180°) อุปกรณ์ขยายทำงานครึ่งเดียวในแต่ละรอบ และไม่ทำงานในอีกครึ่งรอบที่เหลือ คลาส AB อยู่ระหว่างคลาส A และ คลาส B, อุปกรณ์ขยายทั้งสองทำงานมากกว่าครึ่งหนึ่งของ เวลา ใช้น้อยกว่า 50% ของสัญญาณอินพุท (มุมการนำ Θ < 180°) แอมป์ "Class D" จะใช้บางรูปแบบของ pulse-width modulation ในการควบคุมอุปกรณ์เอาต์พุต; มุมการนำของอุปกรณ์แต่ละตัวจะไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับสัญญาณอินพุทอีกต่อไป แต่จะ เปลี่ยนตามความกว้างของพัลส์แทน งานนี้บางครั้งเรียกว่าแอมป์ "ดิจิทัล" เนื่องจากอุปกรณ์ เอาต์พุตจะเปลี่ยน ON หรือ OFF อย่างเต็มที่ และไม่ได้นำกระแสเป็นสัดส่วนกับขนาดของสัญญาณ แอมป์ยังมีคลาสอื่นๆอีกหลายคลาส แต่ส่วนใหญ่จะเป็นรูปแบบดัดแปลงของคลาสที่ผ่านมา ตัวอย่างเช่น แอมป์คลาส G และ คลาส H เป็นการเปลี่ยนแปลงของรางจ่ายไฟที่ตามหลังสัญญาณอินพุท (แบบทีละขั้นและแบบต่อเนื่องตามลำดับ) ความร้อนที่สูญเปล่าของอุปกรณ์เอาต์พุตสามารถลดลงได้ถ้าแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินจะถูกจัดการให้มีน้อยที่สุด แอมปฺ์ที่ถูกเลี้ยงด้วยรางแบบนี้ จะเป็นคลาสอะไรก็ได้ แอมป์พวกนี้มีความซับซ้อนมากกว่าและใช้เป็นหลักสำหรับการใช้งานเฉพาะ เช่นแอมป์กำลังสูงมาก แอมป์คลาส E และคลาส F ก็เช่นกัน สำหรับการใช้งานคลื่นความถี่วิทยุในที่ซึ่งประสิทธิภาพของคลาสแบบดั้งเดิมมีความสำคัญ แต่ยังมีหลายแง่มุมที่เบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญจากค่าในอุดมคติของพวกมัน คลาสเหล่านี้ใช้การจูนนิ่งเครือข่ายเอาต์พุตแบบฮาร์โมนิค เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและได้รับการพิจารณาว่าเป็น ส่วนย่อยของคลาส C เนื่องจากคุณลักษณะมุมการนำของพวกมัน อุปกรณ์ขยายสัญญาณที่ทำงานในคลาส A นำกระแส ตลอดวงรอบของสัญญาณอินพุต วงจรขยายสัญญาณคลาส A มีความโดดเด่นด้วยขั้นตอนเอาต์พุตที่มีการ bias ให้เป็นคลาส A (ดูคำนิยามข้างต้น) ซับคลาส A2 บางครั้งใช้เพื่ออ้างถึงหลอดสุญญากาศ ที่ grid ถูกขับให้เป็นบวกเล็กน้อยบนยอดคลื่น ส่งผลให้มีกำลังมากกว่าคลาส A1 ปกติเล็กน้อย(A1; grid เป็นลบเสมอ) แต่ก่อให้เกิดการบิดเบือนมากขึ้น คลาส A ออกแบบเรียบง่ายกว่าคลาสอื่นๆ; ตัวอย่างเช่นการออกแบบของคลาส AB และ B จำเป็นต้องมีอุปกรณ์สองตัว (Push-Pull output) เพื่อจัดการแต่ละครึ่งของรูปคลื่น; คลาส A ใช้อุปกรณ์เดียวปลายเดียว ตัวขยายสัญญาณจะถูกไบอัสเพื่อให้ผ่านกระแสได้ตลอดเวลา ปกติจะหมายถึงกระแส (สัญญาณขนาดเล็ก) ที่คอลเล็กเตอร์(สำหรับทรานซิสเตอร์) หรือที่เดรน(สำหรับ FET) หรือที่เพลท (สำหรับหลอดสูญญากาศ) เป็นกระแสนิ่งๆ อยู่ใกล้กับส่วนที่เป็นเส้นตรงของเส้นโค้ง transconductance มากที่สุด เนื่องจากอุปกรณ์จะไม่มีการปิดๆเปิดๆ จึงมีปัญหาเพียงเล็กน้อยกับการจัดเก็บประจุ และทั่วไปแล้วประสิทธิภาพการทำงานที่ความถี่สูง อีกทั้งความมั่นคงของวงป้อนกลับจะดีขึ้น (และมักจะมีฮาโมนิคอันดับสูงเล็กน้อย) จุดที่ใกล้ที่สุดก่อนที่อุปกรณ์จะถูกตัดออกไม่ได้อยู่ใกล้กับสัญญาณศูนย์ ดังนั้นปัญหาของการบิดเบือนครอสโอเวอร์ ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบคลาส AB และ B ได้ถูกหลีกเลี่ยงไป แอมป์แบบนี้ไม่มีประสิทธิภาพ ตามทฤษฎีแล้ว สูงสุดเพียง 50% ถ้าใช้ coupling เอาต์พุตแบบเหนี่ยวนำ และเพียง 25% ถ้าใช้ coupling เอาต์พุตแบบเก็บประจุ เว้นแต่เจตนาจะใช้ nonlinearities (เช่นใน ขั้นตอนเอาต์พุต Square-law) ในพาวเวอร์แอมป์ ไม่เพียงแต่เสียพลังงานไปเปล่าๆและจำกัดการทำงานของแบตเตอรี่เท่านั้น ค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นและอาจมีข้อจำกัดของอุปกรณ์เอาต์พุตที่สามารถนำมาใช้ได้ (เช่น, เมื่อตัดหลอดไตรโอดออดิโอบางตัวออก เพื่อรองรับลำโพงประสิทธิภาพต่ำที่ทันสมัย) ​​. การขาดประสิทธิภาพไม่ได้มาจากเพียงแค่ความจริงที่ว่าอุปกรณ์ผ่านกระแสตลอดเวลา(ที่เกิดขึ้นแม้จะเกิดกับคลาส AB ก็ตาม แต่ประสิทธิภาพของมันใกล้กับของคลาส B) นั่นก็คือกระแสยืนนิ่งมีประมาณครึ่งหนึ่งของกระแสเอาต์พุตสูงสุด (แม้ว่าสิ่งนี้สามารถมี่น้อยลงด้วยขั้นตอนเอาต์พุตแบบ square law) และส่วนใหญ่ของแรงดันไฟฟ้าที่แหล่งจ่ายไฟที่เกิดคร่อมอุปกรณ์เอาต์พุตที่ระดับสัญญาณต่ำ ( เช่นเดียวกับคลาส AB และ B แต่แตกต่างจากขั้นตอนเอาต์พุต เช่น คลาส D) . ถ้าต้องการเอาต์พุตกำลังสูงจากวงจรคลาส A ก็จะเกิดพลังงานสูญเปล่า(และความร้อนที่เกิดขึ้น). สำหรับทุกๆวัตต์ที่ส่งมอบให้กับโหลด ตัววงจรขยายสัญญาณเอง ที่ทำอย่างดีที่สุด ก็จะสร้างความร้อนขึ้นอีกหนึ่งวัตต์ สำหรับกำลังขยายมากๆ นี้หมายถึงแหล่งจ่ายไฟและ heat sink ต้องมีขนาดใหญ่และมีราคาแพงมาก คลาส A ส่วนใหญ่ถูกแทนที่โดยการออกแบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แม้ว่าพวกมันจะยังคงเป็นที่นิยมของมือสมัครเล่นบางคน ส่วนใหญ่เป็นเพราะความเรียบง่ายของมัน มีตลาดสำหรับเอทป์คลาส A ที่มีราคาแพงและความเที่ยงตรงสูง "เทพ" ในหมู่นักเล่นเครื่องเสียง สำหรับแอมป์ที่ไม่มีการบิดเบือนแบบครอสโอเวอร์ และความเพี้ยนฮาร์โมนิคเลขคี่และฮาร์โมนิคขั้นสูงต่ำ คนที่ชอบแอมป์คลาส A ยังชอบใช้ thermionic วาล์ว (หรือ"หลอด")แทนทรานซิสเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในแบบ Single-ended triode output configurations ด้วยเหตุผลหลายอย่างดังนี้: ทรานซิสเตอร์จะถูกกว่ามาก และการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นที่ให้ประสิทธิภาพมากขึ้นและใช้ชิ้นส่วนอื่นๆมากขึ้นยังทำให้มีค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพดีอยู่ การประยุกต์ใช้แบบคลาสสิกสำหรับหนึ่งคู่ของอุปกรณ์คลาส A ก็คือ คู่หางยาว (อังกฤษ: long-tailed pair) ซึ่งเป็นบบ เชิงเส้นยกเว้น และสร้างเป็นรูปแบบพื้นฐานของวงจรที่ซับซ้อนมากๆ รวมถึงวงจรขยายสัญญาณเสียงออดิโอทั้งหลาย และเกือบทั้งหมดของออพแอมป์ แอมป์ Class A มักจะถูกใช้ในขั้นตอนเอาต์พุตของออพแอมป์คุณภาพสูง (แม้ว่าความแม่นยำของ bias ในออพแอมป์ตันทุนต่ำ เช่น 741 อาจส่งผลในคลาส A หรือ AB หรือ B ที่แตกต่างกันไปจากอุปกรณ์ตัวหนึ่ง ไปยังอุปกรณ์อีกตัวหนึ่ง หรือเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ) บางครั้งมันยังถูกใช้เป็นแอมป์ออดิโอพลังงานขนาดกลางที่มีประสิทธิภาพต่ำและค่าใช้จ่ายสูง การบริโภคพลังงานไม่มีความเกี่ยวข้องกับพลังงานที่เอาต์พุต ในขณะว่างงาน (ไม่มีอินพุท), การบริโภคพลังงานจะเท่ากับปริมาณพลังงานที่มีเอาต์พุตสูง ผลที่ได้คือประสิทธิภาพต่ำและการกระจายความร้อนที่สูง วงจรขยายสัญญาณ Class B จะขยายครึ่งหนึ่งของวงรอบคลื่นอินพุตเท่านั้น ดังนั้นจึงสร้างการบิดเบือนเป็นจำนวนมาก แต่ ประสิทธิภาพจะดีขึ้นอย่างมากและจะดีกว่าแอมป์คลาส A. นอกจากนี้แอมป์ Class B ยัง เป็นที่ชื่นชอบในอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่ เช่น วิทยุ ทรานซิสเตอร์ Class B มีประสิทธิภาพสูงสุดตามทฤษฎีของ π/4 (กล่าวคือ 78