برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

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 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 ، امروزه به امری ساده مبدل شده است.

یکی از عوامل شناسایی این کلاس ، 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)


ماژولهای چند کیلوواتی شرکت Crown که از تکنولوژی کلاس I بهره می برند


همانطور که در قسمت قبل اشاره کردیم ، آمپلیفایر برای تقویت سیگنال ورودی ، از یک منبع تغذیه کمک می گیرد. در این مطلب ، می خواهیم مروری داشته باشیم بر انواع منابع تغذیه ای که درون آمپلیفایر ها استفاده می شود. علت اینکه بنده چنین تصمیمی گرفتم ، آشنایی هرچه بیشتر دوستان با ساختار داخلی پاور ها می باشد که در خیلی از مواقع می تواند کمک خوبی بر انتخواب مدل خاصی از این دستگاه باشد.


به طور کلی ، منابع تغذیه داخل پاور ها به دو دسته تقسیم می شوند : منبع تغذیه خطی (Linear Power Supply ) با ترانسفورماتور معمولی و منبع تغذیه سوئیچینگ (Switch Mode Power Supply) با ترانسفورماتور فرکانس بالا که جداگانه به هر کدام می پردازیم.


مقایسه ترانسفورمر منبع تغذیه پاورمیکسر Dynacord Powermate 1000

(سمت راست : ترانسفورمر معمولی متعلق به PM2 و سمت چپ : ترانسفورمر فرکانس بالا متعلق به PM3)

ترانسفورماتور چیست : ترانسفورماتور وسیله ایست که توسط آن می توانیم کارهای متفاووتی در علم برق انجام دهیم ، اما در اینجا برای تبدیل ولتاژ استفاده می شود.

ترانسفورماتوری آشنا برای همه ! (این ترانسفورماتور در شبکه های توزیع محلی

برای تبدیل خط 20Kv به 220v استفاده می شود)


- منبع تغذیه خطی (Linear Power Supply ) با ترانسفورماتور معمولی : این ترانسفورماتور ها با این علت معمولی نامیده می شوند که با فرکانس برق شهر کار می کنند که همان 50 هرتز است. این ترانسفورماتور ها برق شهر را دریافت کرده و در خروجی ولتاژ کمتری ایجاد می کنند. زیرا مدارات داخلی آمپلیفایر ها با مقادیر کمتری از برق شهر کار می کنند. همچنین اکثر مدارات آمپلیفایر ها نیاز به تغذیه متقارن (مثلا 50 0 -50 ) دارند که این وظیفه نیز بر عهده ترانس است. در طراحی این ترانس ها نکته ای وجود دارد و آن هم این است که به ازای یک توان خروجی معین ، شما نیاز به مقدار مشخصی سطح مقطع هسته دارید که یعنی ابعاد و وزن هسته ترانسفورماتور. به طور مثال اگر برای یک آمپلیفایر 500 وات ، شما نیاز به یک ترانسفورماتور 4 کیلوگرمی دارید ، برای 1000 وات می شود 8 کیلو. البته باید توجه داشت که علت اینکه ابعاد و وزن این ترانسفورماتور زیاد است ، فرکانس کاری آنهاست که برابر 50 هرتز است.

در پاورها ، اگر از این ترانسها استفاده شود ، از سه شکل ظاهری خارج نیست که به ترتیب تاریخ استفاده برابرند با EI و UI و در نهایت Toroid یا حلقوی. امروزه معمولا از نوع حلقوی به علت نویز کم ، راندمان بالا و وزن کمتر نسبت به بقیه موارد ، استفاده می شود.


یک ترانسفورماتور EI با توان 200-300 وات متعلق به یک پاور میکسر ایرانی تولید شده در اوایل دهه 80 !


پاور آمپلیفایر QSC RMX5050 با توان خروجی 5000 وات در حالت موزیک

(این پاور از دو ترانسفورمر حلقوی 1-1.5 کیلو وات استفاده می کند)

عکس بزرگتر : QSC RMX4050HD


پاور آمپلیفایر Crown LPS2500 با توان خروجی حداکثر 1450 وات

(این پاور از یک ترانسفورمر حلقوی 1-1.2 کیلو وات استفاده می کند)


ترانسفورماتور استفاده شده در پاورمیکسر Dynacord PM 1000-2

(توان این ترانسفورماتور 1000 وات می باشد که علت اصلی سنگینی این میکسر است)


استفاده از ترانسفورمرهای معمولی ، مزایا و معایبی را به همراه دارد که در زیر به آنها اشاره می کنیم :

مزایا : سادگی طرح ، نویز کم ، عدم حساسیت زیاد به تغییرات ولتاژ (مخصوصا برای کارهای پرتابل مانند دسته های عزاداری) ، قیمت ارزان تر نسبت به نوع سوئیچینگ و..

در توانهای نسبتا پایین ، بهترین گذینه برای کاربردهای پرتابل

معایب : وزن زیاد مخصوصا در توان بالا ، گرما (بازدهی) ، جریان لحظه ای اولیه موقع روشن شدن دستگاه که نیاز به تهمیدات خاصی دارد و..


- منبع تغذیه سوئیچینگ (Switch Mode Power Supply) با ترانسفورماتور فرکانس بالا : این ترانسفورماتورها ، کاری شبیه به ترانسهای معمولی انجام میدهند ، اما با این تفاووت که با افزایش فرکانس کاری آنها ، مشکل بزرگی ، سنگینی و بازدهی کلی منبع تغذیه مرتفع گشته است. در ابتدا توسط آرایشهای مداری متفاووتی ( معمولا مبدل نیم پل شبه رزونانسی) ، برق شهر به ولتاژی در حدود مثبت و منفی 150 ولت تبدیل شده ، که این ولتاژ دارای فرکانس بسیار بالاتری (بین 50 تا 250 کیلوهرتز) نسبت به برق شهر است و سپس به دو سر ترانسفورماتور فرکانس بالا اعمال می شود و در خروجی پس از طی پروسه خاصی ، همان ولتاژهای مورد نیاز تامیین خواهد شد. ساختار این منابع تغذیه در نوع خود بسیار پیچیده است و نیاز به محاسبات و طراحی های فراوانی دارد که این پروسه زمانی پیچیده تر می شود که توان بالا رفته و گذینه های مختلفی در طراحی بوجود می آید. از آنجا که مبحث منابع تغذیه سوئیچینگ در جای خود بسیار گسترده ، پیچیده و نیازمند سطح بالایی در الکترونیک است ، ادامه توضیح در زمینه طراحی و مانند آن در حوصله این مطلب نمی گنجد. لذا در ادامه به بیان مزایا ، معایب و نمونه های تجاری این نوع منابع خواهیم پرداخت.

مزایا : وزن و ابعاد بسیار کم و کوچکتر نسبت به ترانسفورمر در یک رنج توانی ، در صورت طراحی مناسب - نویز قابل قبول ، بهترین گذینه در کاربرهای توان بالا - مخصوصا بالای 1.5-2 کیلو وات ، راندمان خوب در توانهای بالا و..

معایب : پیچیدگی زیاد ، حساسیت به نوسانات برق شهر ، قیمت بالاتر در ساخت ، در صورت عدم طراحی مناسب - افزودن نویزهای مضرر به شبکه برق شهر ، جریان اولیه زیاد (مانند ترانسفورمر ، بخصوص در توانهای بالا) و..

منبع تغذیه پاور Crown I-Tech 8000 با توان خروجی 8 کیلووات

(هر کدام از این ترانسفورماتور ها مقداری از کف دست کوچکترند)


منبع تغذیه پاور Crown XLS2500 با توان خروجی 2500 وات در حالت موزیک


منبع تغذیه پاور Behringer EXP3000 با توان خروجی 3000 وات در حالت موزیک

(تغذیه های سوئیچینگ این برند شباهت زیادی به QSC دارند)


منبع تغذیه پاور Electro-Voice CP3000S با توان خروجی 3000 وات


منبع تغذیه پاور QSC PL380 با توان خروجی 8 کیلو وات در حالت موزیک


Yamaha T5n

موارد دیگر :

LAB.GRUPPEN FP10000

Dynacord H2500

PowerSoft K8 DSP


نتیجه گیری کلی :

در صورتی که از پاور می خواهید در مکانهایی مثل دسته جات زنجیرزنی استفاده کنید ، ترجیها ترانسفورمرهای معمولی بهتر هستند (در صورتی که مشکلی با وزن نداشته باشید) ، در توانهای بالاتر می توانید تعداد پاور ها را بیشتر کنید.

البته اینکه چه نوع منبع تغذیه انتخواب کنید ، بستگی دارد به اینکه برق 220 ولت را چگونه تامیین کنید. اگر برق 220 ولت موتور برق کاملا ثابت و دارای نوسانات کمی باشد ، خیلی تفاووتی ندارند و نتیجه گیری نهایی بستگی به عوامل دیگر دارد. اما اگر از یک موتور برق ارزان قیمت استفاده می کنید (فاقد یک AVR پیشرفته یا تنظیم کننده اتوماتیک ولتاژ) ، بهتر است از پاورهایی استفاده کنید که دارای ترانسفورمر معمولی هستند که نشانه اصلی آنها وزنشان است. تجربه به اینجانب ثابت کرده است که استفاده از استابلایزرهای معمولی دارای ترانسفورمر داخلی که توسط چند برند داخلی عرضه می شود ، به هیچ عنوان نمی تواند راه حل خوبی برای این امر باشد. بلکه باید با انتخواب موتور برق مناسب و پیشرفته و همچنین یک پاور متناسب با آن ، از مشکلات آینده دوری کنید.


در قسمتهای قبل ، با مدارات تقویت کننده و منابع تغذیه پاورها آشنا شدیم. در این قسمت به معرفی پاورها در دو دسته دیجیتال و آنالوگ می پردازیم.


"از تفاووتهای اصلی پاورهای آنالوگ و دیجیتال ، وجود صفحه ی نمایشی کوچکی در نوع دیجیتال است"


در قسمت اول گفتیم که مدار تقویت کننده صدا که در کلاسهای مختلفی کار می کند ، سیگنالی به عنوان ورودی دریافت کرده و پس از تقویت آن را در خروجی به ما تحویل می دهد. پاورها را می توان از لحاظ تغییراتی که روی سیگنال ورودی انجام می دهند ، به دو دسته تقسیم کرد : آنالوگ و دیجیتال

- آنالوگ : سیگنال خروجی از یک میکروفون یک سیگنال آنالوگ است. یعنی دارای شکلی پیوسته با دامنه متفاووت (پستی و بلندی های مختلف) است.

نمونه یک سیگنال آنالوگ


در پاورهای آنالوگ ، سیگنال ورودی که شکلی آنالوگ دارد ، بعد از تقویت مقدماتی و بعضا گذشتن از فیلترهایی که شما تعیین می کنید (مثلا در پشت پاور) وارد قسمت کنترل سطح صدا شده و سپس به آمپلیفایر اصلی وارد می شود.


برد کنترل سطح صدا در یک پاور آنالوگ ، سیگنال بعد از کمی تقویت به آمپلیفایر اصلی منتقل می شود


- دیجیتال : اگر یک چراغ را توسط کلید آن ، روشن و خاموش کنید ، سیگنالی شبیه به مفهوم دیجیتال تولید کردید. در دیجیتال فقط ما 2 سطح یا دامنه داریم که به "صفر و یک" معروف هستند.


نمونه یک سیگنال دیجیتال


در پاورهای دیجیتال ، ابتدا سیگنال آنالوگ توسط مبدل های آنالوگ به دیجیتال ، به فرم دیجیتال تبدیل می شود. زیرا در این صورت می توان تغییرات وسیعی روی سیگنال ایجاد کرد و حتی از نرم افزارهای کامپیوتری هم کمک گرفت ، درست مثل صدا در کامپیوتر قبل از زمانی که توسط مبدل به فرم آنالوگ تبدیل شود. پس از اینکه سیگنال تبدیل به دیجیتال شد ، وارد طبقات مختلفی که طراح برای آن در نظر گرفته می شود و تغییرات دلخواه مصرف کننده روی آن اعمال می شود. حتمی وقتی با پاور میکسر های که چند سال از عمرشان می گذرد و در معرض گرد و غبار بودند کار کردید ، تجربه خش خش های صدا رو داشتید. این خش خش ها به علت ولوم های چرخان هستند که بعد از مدتی کثیف می شوند. حال اگر شما با سیگنال دیجیتال سر و کار داشته باشید ، نیازی به ولوم های معمولی ندارید و علاوه بر آن ، توسط چند دکمه و یک صفحه نمایش ، می توانید تنظیمات وسیعی را اعمال کنید. (در پاورهای دیجیتال معمولا از Encoder ها بجای ولوم استفاده می شوند و انتهای فزیکی برای چرخش ندارند ، با یک پله چرخاندن انکودر ها ، یک پالس تولید می شود و مدار مخصوصی از این پالس در مقاصد مختلف استفاده می کند)

عکسهای زیر ، متعلق به پاورهای سری I-Tech شرکت Crown هستند که جزو معروف ترین پاورهای دیجیتال در دنیا هستند :


برد مربوط به پنل جلوی دستگاه


نمایش مدت زمان کارکرد دستگاه که بسیار جالب است !


برد اصلی پردازش سیگنال ، مجهز به مدارات بسیار پیشرفته دیجیتالی


قسمتی از نرم افزار کنترل پاور - قسمت مربوط به تنظیمات بلندگو ، توان خروجی و...


قسمتی از نرم افزار کنترل پاور - قسمت مربوط به تنظیمات مدارات محافظ شامل

محدود کننده دما ، نشان دهنده کلیپ شدن سیگنال ، نشان دهنده خطای برق شهر و..


نتیجه گیری کلی :

در پاورهای آنالوگ ، شما نمی توانید روی تنظیمات اصلی دستگاه مانند توان خروجی ، محافظ ها ، انواع فیلتر ها و موارد این چنینی ، تغییراتی ایجاد کنید. بنابرین ، برای کارهایی که نیاز به دقت خاص و تنظیمات دقیق یا مخصوصی نیست ، استفاده از پاورهای آنالوگ می تواند درصد زیادی از بودجه شما را حفظ کند.

در عوض در پاورهایی که دارای پردازش دیجیتالی و نرم افزارهای کنترلی پیشرفته هستند ، شما می توانید تنظیمات دقیقی را اعمال کنید ولی باید توجه داشته باشید که اعمال این تنظیمات و کار با این نوع پاور ها نیازمند شناخت خوبی در زمینه علم صدا و الکترونیک است ، در غیر این صورت این پاور نیز مانند یک پاور آنالوگ برای شما خواهد بود و نمی توانید از تمام ویژگی های آن استفاده کنید.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :