پاور آمپلیفایر ها - قسمت اول: کلاسهای کاری

شنبه, ۲۷ شهریور ۱۳۹۵، ۰۹:۳۰ ب.ظ

بسم الله الرحمن الرحیم

ان شاء الله در چند قسمت به بیان مطالبی در مورد تقویت کننده های صوتی (آمپلی فایر ها) خواهیم پرداخت.

امپلیفایر (Amplifier) به مدار، دستگاه و مجموعه ای گفته می شود که سیگنالی در ورودی دریافت کرده، روی آن عمل تقویت انجام داده و در خروجی به ما تحویل می دهد.

از این نوع مدارات در اکثر وسایل الکترونیکی که با مفهوم سیگنال سر و کار دارند استفاده می شود، به عنوان مثال می توان به تلوزیون، رادیو، تلفن همراه و کامپیوتر اشاره نمود.

حتما از خود می پرسید که این مدار، چگونه می تواند سیگنال ورودی را تقویت کند ؟!

برای پاسخ به این پرسش بهتر است به شکل زیر توجه نمایید:

همانطور که در شکل مشاهده می کنید، آمپلیفایر برای تقویت، از یک منبع تغذیه کمک می گیرد که در شکل بالا توسط باتری نشان داده شده است. یعنی در آمپلیفایر با استفاده از مدارات تقویت کننده که در کلاسهای عملکردی متفاووتی کار میکنند، سیگنال ورودی دچار تغییراتی از نظر ولتاژ و جریان می شود که نیروی این تغییرات از همان منبع تغذیه گرفته می شود. در واقع وقتی شما صدای تلویزیون را زیاد می کنید، از برق شهر توان بیشتری گرفته می شود تا بتواند همان توان را در خروجی به صدای بیشتری تبدیل کند.

البته بحث در زمینه تقویت کننده ها بسیار گسترده است و از طرفی هدف ما نیز آموزش مبانی این مدارت نیست. مطالب بالا فقط به عنوان یک اشاره بیان شدند. حال می خواهیم مورد تقویت کننده های صوتی صحبت کنیم که موضوع اصلی بحث ماست..

تقویت کننده های صوتی، یعنی مداراتی که در آنها سیگنال ورودی همان صوت است و در خروجی نیز صوت می باشد ولی با قدرت بیشتر.

همانطور که اشاره کرده بودم، تقویت کننده های صوتی از نظر طراحی در کلاس های متفاووتی تقسیم بندی می شوند که موارد زیر پر کاربرد ترین آنها هستند:

- کلاس A : این کلاس دارای کیفیت بسیار بسیار خوبیست، اما به علت بازدهی کم آن (کمتر از 25-30 درصد) در کاربردهای توان بالا از آنها استفاده نمی شود. بازدهی یعنی اینکه اگر یک آمپلیفایر در این کلاس بخواهد 30 وات توان تحویل دهد، باید 100 وات مصرف کند و 70 وات آن را به صورت گرما تلف کند. بنابرین از این کلاس فقط در طبقات ابتدایی تقوت کننده ها که نیاز به کیفیت بالایی است، استفاده می شود.

تقویت کننده کلاس A با توان خروجی 2x100 وات. (گرماگیرهای بسیار بزرگ به عنوان

مشکل اساسی این مدارات مطرح هستند)

کلاس AB: در این کلاس، با حفظ کیفیت (نه به اندازه کلاس A) بازدهی به میزان کمتر از 60 درصد رسیده است که باعث می شود در کاربردهایی تا توان های 1KW، هنوز هم از این کلاس استفاده شود، گرچه امروزه در توانهای بسیار پایین تر از این مقدار هم از کلاس D استفاده می شود.

یک ماژول تقویت کننده کلاس AB با توان 200 وات

(هنوز هم بازدهی و سنگین وزن بودن برای طراحان مهم است)

کلاس H: این کلاس قبل از مطرح شدن کلاس D در زمینه پاورها به طور کامل، برای رسیدن به بازدهی بیشتر و طنین صدای بیشتر نسبت به کلاس AB طراحی شد. امروزه در بازه توانی بین 500 تا 1500 وات و یا حتی بیشتر استفاده می شود. این مدارات در نوع منبع تغذیه با کلاسهای دیگر متفاووت هستند و حداقل از 5 خط تغذیه ( مثلا -90 -50 0 50 90) استفاده می کنند. توسط تکنولوژی خاصی، زمانی که ولتاژ خروجی تقویت کننده به نزدیک 50 برسد، خط تغذیه به 90 ولت تغییر می کند و باعث می شود تا تلفات آمپلیفایر در توان بالا کمتر از AB باشد. تعداد خط تغذیه ، تعداد پله های پرش (Step) ها را تعیین می کند که از ارکان مهم در توان های بالاست. بعضی از طراحان کلاس H می گویند زمانی که صدای این کلاس را شنیدیم، تصمیم گرفتیم هیچ گاه به AB باز نگردیم !

برد تقویت کننده کلاس H با توان 2x700w مربوط به پاورمیکسر معروف Dynacord Powermate 1000-2

(این تقویت کننده دارای 5 خط ولتاژی یا 2-پله می باشد)

کلاس D: این کلاس که چند سالی است ذهن طراحان کمپانی های بزرگ دنیا را به خود جذب کرده است، در صورتی که خوب طراحی و ساخته شود، می توان کیفیت بسیار خوب و قدرتی باور نکردنی ارائه کند. راندمان این تقویت کننده ها معمولا ثابت نبوده و از 85 تا 95 درصد متغیر می باشد. امروزه با پیشرفتی که در زمینه قطعات الکترونیک صورت گرفته است، ساخت یک آمپلیفایر چند کیلو وات با کیفیت خوب و بازده بیش از 90 درصد که تا چند سال قبل یک رویا به حساب می آمد، به امری ساده مبدل شده است.

یکی از عوامل شناسایی این کلاس بخصوص در توان های بالا، فیلترهای خروجی آن است، این فیلتر ها یکی از حیاتی ترین عناصر در این مدارات هستند که معمولا به صورت چند دور سیم لاکی به دور یک هسته فلزی از جنس فریت یا پودر آهن ساخته می شوند.

یک ماژول تقویت کننده کلاس D با توان ماکزیمم 1000 وات

(این ماژول مقداری از کف دست بزرگتر است ! )

امروزه برخی از کمپانی ها معروف در زمینه پاور آمپلیفایر، با ایجاد تغییرات اساسی در این کلاس، توانسته اند به موفقیت های بزرگی در قدرت و کیفیت دست پیدا کنند که از بین آنها می توان به برند Crown و تقویت کننده های کلاس I این شرکت اشاره نمود. ( برای اطلاعات بیشتر می توانید به وب سایت این برند مراجعه کنید)