آمپلی فایرها اجزای ریز در سمعک ها هستند که صدا را بلندتر می کنند. آنها همچنین ابزارهایی در رادیوها هستند که سیگنال های دور را تقویت می کنند و وسایل موجود در تجهیزات استریو هستند که بلندگوهای شما و جعبه های مشکی بزرگی که به گیتارهای برقی وصل می کنید باعث می شوند که سقف آنها را بالا ببرد. تقویت کننده ها چیستند؟ چطورکار می کنند؟ بیایید نگاه دقیق تری داشته باشیم! با تیم پاورز همراه باشید
تقویت کننده چیست ؟
یک آمپلی فایر (که اکثراً "آمپ" نامیده می شود) یک قطعه الکترومغناطیسی یا الکترونیکی است که جریان الکتریکی را تقویت می کند. اگر از سمعک استفاده می کنید ، می دانید که از میکروفون برای بلند کردن صداها از دنیای اطراف خود استفاده می کند و آنها را به یک جریان الکتریکی نوسان دار ( سیگنال) تبدیل می کند که به طور مداوم در قدرت تغییر می کند. یک تقویت کننده مبتنی بر ترانزیستور سیگنال( ورودی ) را می گیرد و قبل از تغذیه آن در یک بلندگو ریز که درون گوش شما قرار دارد ، چندین بار آن را تقویت می کند ، بنابراین می توانید نسخه بسیار بزرگتری از صداهای اصلی (خروجی ) را بشنوید.
محاسبه این که آمپلی فایر تا چه اندازه تفاوت دارد آسان است: این فرمول ساده نسبت سیگنال خروجی به سیگنال ورودی است ، اندازه گیری به نام افزایش آمپلی فایر (یا گاهی اوقات ضریب افزایش یا ضریب تقویت ) بنابراین یک آمپلی فایر که دو برابر اندازه سیگنال اصلی است. از نظر آمپلی فایرهای صوتی ، این افزایش اغلب در دسی بل ها بیان می شود ( به طور خاص ، ده برابر لگاریتم توان خروجی تقسیم شده توسط قدرت ورودی است)
تحریف و بازخورد
حال نکته اصلی در مورد تقویت کننده فقط این نیست که جریان الکتریکی را تقویت می کند. این بیت آسان است نکته سخت این است که باید صادقانه کیفیت سیگنال ورودی را بازتولید کند حتی اگر آن سیگنال به طور مداوم (و گاهی به طرز چشمگیر) در هر دو فرکانس و دامنه متفاوت باشد (برای یک تقویت کننده صوتی ، یعنی حجم)
یک تقویت کننده صوتی ممکن است با برخی فرکانس های صدا بهتر از سایرین کار کند. محدوده فرکانس هایی که بر روی آن رضایت بخش کار می کند ، پهنای باند آن نامیده می شود. در حالت ایده آل ، مجبور است با طیف گسترده ای از سیگنال های ورودی مختلف ، یک واکنش منطقی مسطح یا پاسخ خطی ایجاد کند (بنابراین افزایش تقریباً در طیف وسیعی از فرکانس ها ثابت است ) اگر تقویت کننده با قدرت فرکانس های ورودی را در خروجی خود تولید نکند ، از آنچه پاسخ فرکانس نامیده می شود رنج می برد ، به این معنی که برخی فرکانس ها را بیشتر از سایرین تقویت می کند. ( بعضی اوقات این اثر عمدی است. هدفون های کوچک اغلب به این روش طراحی می شوند بنابراین باس اضافی می دهند )
نمودارها: بالا: تقویت خطی: اگر سود تقویت کننده همیشه یکسان باشد ، مهم نیست که سیگنال ورودی چیست ، ما آنرا یک پاسخ خطی می نامیم. در اینجا می بینید که خروجی (محور عمودی) همیشه ده برابر بیشتر از ورودی (محور افقی) است. پایین: قطع: در عمل ، هیچ آمپلی فایر پاسخ کاملاً خطی نخواهد داشت: فقط می تواند آنقدر تقویت کند. اگر سیگنال ورودی خیلی بزرگ باشد ، پاسخ تا یک نقطه خطی خواهد بود و سپس فراتر از آن "قطع" می شود: حتی اگر ورودی را افزایش دهید ، بازده به همان اندازه افزایش نمی یابد.
آمپلی فایرها همچنین باید در طیف گسترده ای از دامنه ها کار کنند (به معنی حجم صدا) ، که منجر به مشکل دیگری می شود. با افزایش دامنه ورودی ، آمپلی فایر در تلاش خواهد بود برای افزایش مربوط به خروجی ، تولید کند ، زیرا محدودیتی در چقدر قدرت تولید آن وجود دارد. این بدان معناست که هرگونه افزایش بیشتر در ورودی ، به سادگی همان سطح خروجی را ایجاد می کند - پدیده ای به نام قطع و افزایش امواج.
مشکل دیگری که آمپیلی فایر ها با آن دست و پنجه نرم میکنند بازخورد میباشد و افرادی که از میکروفن های موجود در صحنه استفاده می کنند با آن بسیار آشنا هستند. اگر یک میکروفون خیلی زیاد روشن شده باشد یا خیلی نزدیک یک بلندگو قرار گرفته باشد ، نه تنها صدای شخص یا ساز (همانطور که قرار است تصور شود) صدا می کند ، بلکه صدای تقویت شده صدا یا ساز را نیز از صدا جد امیکند. اندکی پس از بلندگو ، که دوباره تقویت شده است - فقط برای عبور مجدد از بلندگو و دوباره تقویت میکند. نتیجه سوت وحشتناکی است که ما بازخورد می نامیم. بسیاری از ستارگان و گروه های راک ، از این صدای بازخورد یا به اصطلاح نویز به عمد استفاده میکنند تا موسیقی را به حد جنون برای شنودندگان برسانند، از جمله جیم هندریکس و نیروانا که در این کار بی نظیر بوده اند.
یک تقویت کننده چطور کار میکند ؟
کار یک تقویت کننده این است که یک جریان الکتریکی کوچک را به جریان بزرگتر تبدیل کنید ، و بسته به کاری که دقیقا می خواهید انجام دهید ، روش های مختلفی برای دستیابی به این هدف وجود دارد.
اگر می خواهید یک ولتاژ الکتریکی معقول و منطقی را تقویت کنید ، می توانید از یک دستگاه الکترومغناطیسی به نام ترانسفورماتور استفاده کنید . بیشتر ما خانه ای پر از ترانسفورماتور داریم بدون اینکه متوجه شویم. آنها به طور گسترده ای برای هدایت وسایل ولتاژ کم مانند دستگاه پخش کننده MP3 و رایانه های شخصی لپ تاپ از پریز برق خانگی استفاده می شوند ، همچنین از آنها در پست های برق برای تبدیل الکتریسیته با ولتاژ بسیار بالا از نیروگاه ها به ولتاژهای بسیار پایین استفاده می شود که برای خانه ها و دفاتر نیازهست. در همه این موارد روزمره ، ترانسفورماتورها ولتاژهای بزرگ را به بخش هایی کوچکتر تبدیل می کنند (آنها "ترانسفورماتورهای" گام به پایین "هستند) ، اما ما همچنین می توانیم از آنها به روش مخالف یعنی ولتاژ کم به ولتاژ بالا استفاده کنیم
اگر جریان ورودی به سادگی یک پالس کوتاه برق است که برای خاموش یا روشن کردن چیزی طراحی شده است ، می توانید از یک رله الکترومغناطیسی برای تقویت آن استفاده کنید. یک رله از الکترومغناطیس برای اتصال دو مدار الکتریکی به یکدیگر استفاده می کند به طوری که وقتی جریان کوچکی از طریق یکی از مدارها جریان می یابد ، جریان بسیار بزرگتری از طریق دیگر جریان می یابد. با استفاده از رله ، یک جریان الکتریکی ریز قادر است که به طور عادی به یک جریان بسیار بزرگتر نیاز پیدا کند تا بتواند با آن کار کند. به عنوان مثال ، ممکن است شما یک سلول فوتوالکتریک چشم جادویی برای دریافت پرتوی از نور مادون قرمز نامرئی در درب آسانسور تنظیم کنید . هنگامی که کسی پرتو را می شکند ، یک جریان کوچک به رله فرستاده می شود که در حال جابجایی است و جریان بسیار بزرگتری را روشن می کند که از بسته شدن در جلوگیری میکند. جریان خروجی ریز از سلول فوتوالکتریک برای تأمین قدرت همه به خودی خود بسیار کوچک است.
عکس: در رله ، جریان کوچکی که از طریق یک مدار در جریان است ، یک الکترومغناطیس را فعال می کند که اجازه می دهد جریان بزرگتر از طریق مدار دوم جریان یابد. بنابراین رله ها می توانند به عنوان تقویت کننده عمل کنند ، اما تمایل دارند پر سروصدا باشند ، مخاطبین آنها می توانند لرزش داشته باشند و برای برخی برنامه ها نمی توانند به اندازه کافی سریع تغییر کنند. در این عکس ، می توانید تماس های فنری مدار خروجی (سمت چپ) و الکترومغناطیس را مشاهده کنید که وقتی جریان از طریق مدار ورودی جریان می یابد ، آنها را به هم (راست) بکشید.
اگر می خواهید یک سیگنال نوسان مانند سیگنال رادیویی یا تلویزیونی ، صدای کسی که از یک سوی تلفن پایین می آید یا ورودی از میکروفون در سمعک تقویت شود ، تقویت کنید ، معمولاً از یک تقویت کننده با پایه ترانزیستور استفاده می کنید. یک ترانزیستور دارای سه اتصال سیم به نام پایه ، یک امیتر و یک جمع کننده است. هنگامی که جریان ورودی کوچکی را بین پایه و امیترر تغذیه می کنید ، یک جریان خروجی بسیار بزرگتر در بین امیتر و جمع کننده جریان پیدا می کنید. بنابراین در چیزی مانند سمعک ، بسیار گسترده ، شما می خواهید خروجی را از میکروفون به پایه تغذیه کنید و از خروجی جمع کننده برای هدایت بلندگو استفاده کنید. قبل از اختراع ترانزیستورها در سال 1947 ، تقویت کننده های الکترونیکی بسیار بزرگتری به نام لوله های خلاء (که در انگلستان به عنوان "دریچه ها" شناخته می شوند) در مواردی مانند تلویزیون و رادیو مورد استفاده قرار می گرفتند.
همانطور که قبلاً مشاهده کردیم ، محدودیتی در افزایش میزان تقویت کننده سیگنال بدون قطع یا تحریف وجود دارد. یک راه برای دستیابی به این مسئله اتصال بیش از یک تقویت کننده به یکدیگر است بنابراین خروجی یکی از ورودی های بعدی می شود و به همین ترتیب ، در یک زنجیره ، تا زمانی که به اندازه مورد نیاز تقویت کنید. دستگاه هایی که مانند این کار می کنند تقویت کننده های چند مرحله ای نامیده می شوند.
برخی از انواع تجهیزات صوتی از دو آمپلی فایر جداگانه استفاده می کنند: یک آمپلی فایر قبل ("آمپر") و یک تقویت کننده اصلی. پیش تقویت کننده سیگنال اصلی را می گیرد و آن را به حداقل سطح ورودی که تقویت کننده اصلی می تواند رسیدگی کند ، افزایش می دهد. تقویت کننده اصلی سپس سیگنال را به اندازه کافی برای بلندگوها تقویت می کند. مواردی از قبیل تورنتابل های ضبط کننده پخش کننده و پخش کننده های MP3 (از طریق تجهیزات استریوی بزرگ) انجام می شود.
اگر آمپلی فایرها فقط یک کار ساده دارند - ساختن یک سیگنال در حالی که آن را تا حد ممکن تحریف می کنند - ممکن است فکر کنید که یک نوع آمپلی فایر بسیار زیاد خواهد بود. از این گذشته ، به چند روش مختلف می توانید چیزی را بزرگتر کنید؟ در حقیقت ، همانطور که یک جستجوی سریع آنلاین فاش می کند ، صدها نوع از انواع مختلف تقویت کننده وجود دارد ، آنها به هر شکل و اندازه ای (از ترانزیستورهای منفرد استفاده شده در سمعک ها تا آمپ های صوتی غول پیکر استفاده شده برای بلندگوها در کنسرت های راک) ارائه می شوند. ما می توانیم آنها را به طرق مختلف طبقه بندی کنیم. به عنوان مثال ، می توانیم آنها را با آنچه برای ما انجام می دهند مرتب کنیم (تقویت سیگنال های رادیویی ، یا ساختن سیگنال ها از یک دستگاه پخش کننده با صدای بلند که به اندازه کافی برای گوش دادن به موسیقی با صدای بلند بس است) یا نحوه انجام آنها (چگونه مدارهای آنها در داخل سیم وصل شده اند)؛ آیا آنها به روش آنالوگ کار می کنند یا از مدارهای دیجیتالی استفاده می کنند. آیا آنها به تنهایی یا توالی با تقویت کننده های دیگر استفاده می شوند. چقدر سود آنها به سیگنال ما می رسد یا با چه میزان از قدرت استفاده می کنند. و حتی با چه نوع مؤلفه هایی از آنها ساخته می شوند (لوله های خلاء ، ترانزیستور یا مدارهای مجتمع) با وجود عوامل مختلفی که باید در مورد آنها فکر کرد ، اولین بار که با آنها روبرو می شوید ، تقویت کننده ها بسیار گیج کننده هستند. بیایید سعی کنیم همه آنها را یکسان کنیم.
