کلاس آمپلی فایرها(A,B,A/B,D,G,H) ، تفاوت در چیست ؟

اگر شما تا به حال به مشخصات و ویژگی های آمپلی فایرها نگاه کرده باشید ، یکی از چیزهایی که شما ممکن است متوجه شده باشید، کلاس تقویت کننده ها است. به طور معمول امروزه رایج ترین کلاس های آمپلی فایر های خانگی ، کلاسهای A ، B ، A/B ، D ، G و H میباشد. این کلاس ها ، سیستم های درجه بندی ساده نیستند، اما توصیفی از توپولوژی آمپلی فایر می باشد ، بدین معنی که چگونه آنها در یک سطح هسته عمل می کنند .

در حالی که هر کلاس آمپلی فایر دارای مجموعه ای از نقاط ضعف و قوت میباشد ، یک آمپلی فایر برای تقویت شکل موج ارسالی ، موج را بدون اعواجی توسط یک پیش تقویت کننده ارسال می کند . بنابراین اصل الفبای کلاس های تقویت کننده ما چیست؟

کلاس A :

در مقایسه با کلاسهای آمپلی فایر دیگر ، آمپر کلاس A دستگاه های به نسبت ساده تری میباشد . اصل تعریف عملیات کلاس A این است که تمام دستگاه های خروجی آمپلی فایر باید از طریق چرخه کامل 360 درجه یک شکل موج را انجام دهند. کلاس A نیز می تواند به یک تک پایان و تقویت کننده های فشار / کشیدن شکسته شود . با استفاده از دستگاه های خروجی در جفت ها، فشار / کشیدن از توضیح اساسی در بالا متفاوت است . در حالی که هر دو دستگاه از طریق چرخه کامل 360 درجه انجام می شوند، یک دستگاه بار بیشتری را در طول بخش مثبت چرخه شانه می کند، در حالی که دیگری بیشتر چرخه منفی را کنترل می کند؛ مزیت اصلی این ترتیب، اعوجاج نسبت به طرح های تک پایان را کاهش می دهد، زیرا حتی هارمونیک های دستور لغو می شوند. علاوه بر این، طراحی های فشار / کشیدن کلاس A کمتر حساس به hum هستند؛ طرحهای تک پایان نیاز به منبع تغذیه برای کاهش این مسئله توجه ویژه ای دارند .

با توجه به ویژگی های مثبت نامبرده ، کلاس A را استاندارد طلایی برای کیفیت صدا در بسیاری از محافل موسیقی میدانند . با این حال، یک نقص مهم برای این طرح ها وجود دارد و آن هم بازده میباشد . طراحی کلاس آمپلی فایر A  به دلیل این ویژگی که تمام خروجی ها همزمان دارای نتیجه یکسان باشند سبب شده است که انرژی قابل توجهی به صورت گرما هدر رفته و بازده این کلاس پایین باشد . این موضوع بیشتر با این واقعیت تشدید می شود که طرح های کلاس A به سطوح نسبتا بالایی از جریان خاموش نیاز دارند، بدین معنی هنگامیکه تولید جریان در خروجی تقویت کننده صفر میباشد ، مقداری از جریان در دستگاه ها جریان میابد . در بهترین حالت بهره وری واقعی دستگاه 15 تا 35 درصد میباشد .

کلاس B :

در حالیکه تمام دستگاه های خروجی در یک آمپلی فایر کلاس A  همزمان از صددرصد ظرفیت خود استفاده می کند ، تقویت کننده های کلاس B از یک ترانزیشن فشار / کشیدن استفاده می کنند به طوری که تنها نیمی از دستگاه های خروجی در هر زمان داده شده انجام می شوند . یک قسمت آن نیمی از قسمت شکل موج 120 درجه را پوشش می دهد، در حالی که بخش دیگر -180 درجه را پوشش می دهد . درنتیجه ، تقویت کننده های کلاس B بطور قابل ملاحظه ای کارآمد تر از همتایان کلاس A خود هستند، با حداکثر 5/78 درصد. با توجه به راندمان نسبتا بالا، کلاس B در بعضی از تقویت کننده ها به عنوان تقویت کننده صوتی حرفه ای و در برخی از آمپلی فایر های صوتی خانگی استفاده می شود .

همانطور که در تصویر بالا دیده می شود، اعوجاج متقاطع مشکل / تاخیر در انتقال دستی بین دستگاه هایی است که بخش های مثبت و منفی شکل موج را می گیرند .

کلاس A/B

کلاس A / B، یک نتیجه ایده عال است، بهترین ترکیب کلاس A و کلاس B برای ایجاد تقویت کننده ، بدون اشکالات این دو کلاس میباشد . با استفاده از ترکیبی از نقاط قوت، تقویت کننده های کلاس A / B تا حد زیادی در بازار مصرف تسلط یافته اند . پس چگونه به این ترکیب دست یافته اند ؟ 

در حقیقت، این راه حل واقعا ساده است: در جایی که کلاس B با استفاده از یک فشار / کشش با هر نیمی از مرحله خروجی برای 180 درجه انجام می شود، تقویت کننده های Class A / B با سرعت زیاد به181 تا 200 درجه برسند. با انجام این کار، پتانسیل بالایی برای “شکاف” در چرخه وجود دارد و در نتیجه، اعوجاج متقاطع به نقطه ای می رسد که هیچ نتیجه ای ندارد.

پس در مورد این مسئله کمی از کارآیی چیست؟ کافی است که بگوییم، کلاس A/B با تغییرات خود، به راحتی از کارایی طراحی کلاس A با نرخی حدود 50 تا 70 درصد در دنیای واقعی به دست می آید. البته میزان واقعی این امر بستگی به نحوه تعویض تقویت کننده و مواد استفاده شده و عوامل دیگر دارد . همچنین لازم به ذکر است که برخی از طرح های کلاس  A / B در تلاش برای از بین بردن اعوجاج متقاطع، در حالت خالص کلاس A، تا چند وات قدرت میباشد . این کار برخی از کارایی را در هنگام عملکرد در سطح پایین انجام می دهد، اما هنوز هم تضمین می کند که تقویت کننده در هنگام تولید مقدار زیادی از قدرت به یک کوره تبدیل نمی شود .

کلاس G & H

یکی دیگر از طرح های طراحی شده که به سمت بهره وری بیشتر بهبود یافته، آمپلی فایرهای کلاس G و H میباشد .در عوض، تغییرات در موضوع کلاس A / B، با استفاده از سوئیچینگ ولتاژ و مدولاسیون رله میباشد . در هر صورت، در شرایط کم تقاضا، سیستم از یک ولتاژ رله پایین تر نسبت به یک آمپلی فایر کلاس  A / B قابل مقایسه استفاده می کند، که به طور قابل توجهی باعث کاهش مصرف برق می شود. و در شرایط قدرت بالا، سیستم به طور پویا ولتاژ را افزایش می دهد (به عنوان مثال سوئیچ ها به خطوط ولتاژ بالا) برای پردازش گذرگاه های با شدت بالا اتصال میابند .

پس نقطه ضعف این مدل ها چیست؟ در یک کلمه: هزینه طرح های تعویض با استفاده از ترانزیستورهای دو قطبی برای کنترل ریل های خروجی و افزایش پیچیدگی و هزینه بالا میباشد .

کلاس D :

تقویت کننده های کلاس D اغلب به اشتباه به عنوان “تقویت دیجیتال” نامیده می شوند، که میزان بهره وری تقویت کننده آن با نرخ بیش از 90٪ در دنیای واقعی میباشد . مهمتر از این، چگونه 90٪ + بهره وری امکان پذیر است؟ در حالی که تمام کلاسهای آمپلی فایر که قبلا ذکر شده دارای یک یا چند وسیله خروجی فعال در تمام طول زمان هستند، حتی زمانی که تقویت کننده به طور موثری بیکار است، تقویت کننده کلاس D به سرعت دستگاه های خروجی را بین حالت خاموش و روشن تغییر می دهد؛ به عنوان مثال، طرح های کلاس T که اجرای کلاس D طراحی شده توسط Tripath است به جای یک کلاس رسمی، نرخ سوئیچینگ 50MHz استفاده می کنند. دستگاه های خروجی به طور معمول با مدولاسیون پهنای پالس کنترل می شوند: امواج مربع پهنای متفاوت با یک مدولاتور تولید می شوند که نشان دهنده سیگنال آنالوگ است که می توان آن را تکثیر کرد.

با کنترل دقیق دستگاه های خروجی به این طریق، بازده 100٪ از لحاظ نظری امکان پذیر است (اگرچه مسلما در دنیای واقعی قابل دستیابی نیست).

شما همچنین می توانید تقویت کننده های آنالوگ و دیجیتال را ذکر کنید . تقویت کننده کلاس D کنترل شده با آنالوگ دارای یک سیگنال ورودی آنالوگ و یک سیستم کنترل آنالوگ است، معمولا در حال حاضر دارای تعدادی اصلاح خطا در بازخورد میباشد . از سوی دیگر، تقویت کننده های کلاس D به صورت دیجیتال از کنترل دیجیتال تولید شده استفاده می کنند که یک مرحله قدرت را بدون کنترل خطا سوئیچ می کند (کسانی که دارای کنترل خطا هستند می توانند به صورت توپولوژیکی برابر با یک کلاس کنترل D با DAC در مقابل برابر باشند )