ماژول آمپلی فایر چیست؟ همه چیز درباره آمپلی فایرهای صوتی و کاربردهای آن‌ها

زمانی که اسم آمپ یا آمپلی‌فایر را می‌شنوید، اولین تصویری که در ذهنتان می‌آید، بلندگوهای بزرگی است که در عروسی‌ها و کنسرت‌ها یا در مراسم مذهبی داخل مساجد دیده می‌شود. همچنین اگر علاقه به موسیقی داشته باشید، دستگاه‌های پخش صدا با دکمه‌های بسیار به اسم آمپلی‌فایر می‌بینید که سازهای الکتریکی را با فیش به آن متصل می‌کنند. در این مقاله از جم ترونیک به معرفی ماژول آمپلی فایر، انواع کلاس‌های آن و کاربردهای آن می‌پردازیم.

ماژول آمپلی فایر چیست؟

کلمه آمپلی‌فایر (Amplifier) در لغت به معنای تقویت‌کننده است. به‌طورکلی به مداری که سیگنال ورودی را دریافت می‌کند و تقویت شده آن را به‌عنوان خروجی تحویل می‌دهد مدار تقویت‌کننده یا Amplifier می‌گویند. مطابق تصویر زیر در بخش Amplification Stage مدار تقویت‌کننده قرار گرفته است سیگنالی با دامنه کوچک به ورودی مدار اعمال می‌شود و در خروجی سیگنالی با دامنه بزرگ تحویل داده می‌شود.

آمپلی‌فایری که شما اسمش را بسیار می‌شنوید، ماژول آمپلی‌فایر صوتی است که سیگنال ورودی از دستگاهی مثل میکروفون دریافت می‌شود و خروجی آن معمولاً بلندگوها هستند. در تصویر بعدی یک ماژول آمپلی‌فایر صوتی و به طور پیشرفته‌تر در شکل سوم تصویر یک برد آمپلی‌فایر حرفه‌ای XH-M139 را مشاهده می‌کنید که می‌تواند صدا را دریافت کرده، تقویت کند و از فیلترهایی عبور دهد تا صدایی بلند و واضحی و شفافی را به کاربر ارائه دهد. در بسیاری از آمپلی‌فایرها از یک پتانسیومتر (مقاومت متغیر) برای تغییر دامنه صدای خروجی استفاده می‌شود.

ماژول آمپلی فایر چطور کار می‌کند؟

طرز کار آمپلی فایر صوتی به زبان ساده به شرح زیر است:

این ماژول، ورودی را از یک منبع مثل لپ تاپ، ضبط ماشین و … می‌گیرد، یک کپی قوی‌تر و باکیفیت‌تر از ورودی تولید می‌کند، و در نهایت یک خروجی باکیفیت و تقویت‌شده را از بلندگوها پخش می‌کند. این کار در سه مرحله انجام می‌شود. ابتدا،  جریان الکتریسیته مستقیما به منبع تغذیه درون ماژول فرستاده می‌شود. در اینجا جریان متناوب برق به جریان مستقیم تبدیل می شود که فقط در یک جهت جریان دارد و به ترانزیستور ارسال می شود.

ترانزیستور مانند شیر آب عمل می‌کند و کار آن تعیین میزان جریانی است که در هر لحظه از مدار می‌گذرد. تصمیم این که چه مقدار جریان وارد سیستم شود، به عهده سیگنالی است که به ترانزیستور فرستاده می‌شود. سیگنال‌های قوی‌تر، به معنی اجازه دادن به عبور جریان‌های قوی‌تر است. 

مرحله نهایی، تنظیم صدا (ولوم) دستگاه است که میزان صدای خروجی از بلندگوها را کنترل می‌کند.

انواع کلاس‌های آمپلی فایر صوتی

ماژول‌های آمپلی‌فایر اغلب بر اساس نوع طراحی مدار و عملکردشان به کلاس‌های کاری مختلفی تقسیم می‌شوند. این کلاس‌های کاری با حروف انگلیسی نشان داده می‌شوند؛ مثل کلاس AB، کلاس Amplifier module class d ، کلاس H، کلاس C، کلاس B، کلاس  A، کلاس G و… . تفاوت در طراحی مدارها باعث ایجاد بازدهی متفاوت می‌شود. کلاس D و AB جزو پرکاربردترین کلاس‌ها هستند. در ادامه چند مورد از این کلاس‌ها را به اختصار توضیح می‌دهیم.

ماژول آمپلی فایر صوتی کلاس A

ساده‌ترین کلاس در میان آمپلی فایرهاست که البته کمترین بازدهی را دارد. در این آمپلی فایرها، یک ترانزیستور همواره در حال تقویت است که همین موضوع باعث کاهش بازدهی می‌شود.

آمپلی فایر کلاس B

در این کلاس از ماژول های آمپلی فایر دو ترانزیستور وجود دارد که دائما یکی از آن‌ها خاموش و دیگری روشن است. به این ترتیب، مشکل بازده پایین و تولید گرمای زیاد که در آمپلی فایرهای کلاس A وجود دارد، در این کلاس حل می‌شود، اما روشن و خاموش شدن دائم ترانزیستورها نقطه ضعف این قطعه است.

آمپلی فایر کلاس A/B

ترکیبی از دو دسته قبلی است که مزیت‌های هردو را دارد. یعنی بازدهی بالاتر کلاس B را دارد و در عین حال دو ترانزیستوری که در آن وجود دارند ناگهان خاموش نمی‌شوند.

آمپلی فایر کلاس D

میزان بازدهی این آمپلی فایر نسبت به سه کلاس قبلی به طرز بسیار قابل توجهی بالاتر است. همچنین، هزینه طراحی و ساخت کمتری دارد و برای سیستم‌های قابل حمل گزینه بسیار بهتری محسوب می‌شود.

ماژول های آمپلی فایر صوتی چه کاربردهایی دارند؟

ماژول آمپلی‌فایر دارای انواع و مدل‌های بسیار متنوعی هستند که شما می‌توانید باتوجه‌به نیازهای خود آن‌ها را خریداری کنید. از پرکاربردترین انواع ماژول‌های آمپلی‌فایر، آن‌هایی هستند که در خودروها و یا در منازل استفاده می‌شوند. بعضی از ماژول‌های آمپلی‌فایر دارای تراشه آی سی هستند و در برخی دیگر از خازن و قطعات دیگر الکترونیکی استفاده شده است. جریان برق در ماژول‌های آمپلی‌فایر هم به‌صورت AC و هم به‌صورت DC مورد استفاده قرار می‌گیرد. دو مورد مهم از کاربردهای آمپلی فایرها به شرح زیر هستند:

ترانسفورماتور

برای داشتن ولتاژ الکتریکی ثابت یکی از بهترین گزینه‌ها استفاده از دستگاه الکترومغناطیسی ترانسفورماتور است. این محصول در بیشتر خانه‌ها وجود دارد بی‌آنکه ما از آن اطلاع داشته باشیم! در لوازم برقی با ولتاژ کم‌نظیر سی‌دی پلیر، کامپیوتر و لپ‌تاپ افراد از پریزهای برق خانگی استفاده می‌کنند؛ اما در نیروگاه‌های برق باید جریان بسیار قوی به جریان ولتاژ پایین تبدل شود و بعد از آن به منازل و دفتر کار انتقال یابد. آمپلی‌فایر مبتنی بر ترانزیستور از اتصال سیم امیتر، پایه و جمع‌کننده برخوردارند که با ورود جریان به پایه و امی‌تر، جریان بزرگ‌تری میان جمع‌کننده و امی‌تر جاری می‌شود.

رله الکترومغناطیسی

جریان ممکن است پالسی کوچکی از برق باشد که به کمک آن می‌توان وسیله‌ای را روشن و خاموش کرد. رله الکترومغناطیسی به‌منظور تغییر جریان بین دو مدار الکتریکی استفاده می‌شود. اتصال دو مدار الکتریکی با آهنربا خواهد بود و پس از عبور جریان کوچک‌تر از یک مدار، از مدار بعدی جریان خیلی بزرگ‌تری می‌گذرد. وقتی یک جریان کم به رله ارسال می‌شود، جریان بسیار بزرگ‌تری را به راه می‌اندازد. طرز کار آمپ در وسایل برقی به ایجاد صدای بلندتر کمک می‌کند.

کانال‌های ماژول آمپلی‌فایر و ساب ووفر

آمپلی‌فایرها می‌توانند دارای 1 کانال خروجی یعنی مونو یا دارای 2 کانال خروجی یعنی استریو یا دارای 3 کانال خروجی یعنی استریو به همراه خروجی ساب ووفر جداگانه یا 4 کانال باشند. مواردی که دارای یک خروجی ساب ووفر جداگانه هستند در واقع کار را برای کاربر ساده کرده‌اند و کاربر تمامی فرکانس‌های خروجی صدا را به‌صورت تفکیک شده در اختیار خواهد داشت و دیگر نیاز به مدار فیلتر پایین گذر یا بالاگذر صدا نخواهد داشت.

سایر کاربردها:

• اسپیکرهای تمام برد
• بلندگوهای Bi-amp با دو خروجی مجزای کم و زیاد
• استریوها
• ساب ووفرها

معرفی چند مدل از بهترین ماژول های آمپلی فایر صوتی

در ادامه چند مدل ماژول آمپلی فایر پرطرفدار را به شما معرفی می‌کنیم که برای کاربری‌های مختلف مناسب هستند.

آمپلي فاير مونو MAX98357 – 3W

این آمپلی فایر، یک آمپلی فایر کلاس D بسیار به‌صرفه با کاربری آسان است. این ماژول الکترونیکی، عملکرد صنعتی کلاس A/B را با بازدهی بالای کلاس D ارائه می‌کند و از این لحاظ یک گزینه بسیار عالی برای خرید به شمار می‌رود. چند مورد از وسایل الکترونیکی که این ماژول در آن‌ها به کار می‌آید عبارتند از:

• نوتبوک ها
• کنسول‌های گیمینگ
• تبلت ها
• تلفن‌های هوشمند
• دوربین‌های عکاسی دیجیتال

ماژول آمپلی فایر LM386 دارای گین 200

این آمپلی فایر برای استفاده در مصرف‌کننده‌های ولتاژ پایین طراحی شده است. این آمپلی فایر دارای ۸ پایه بوده و gain آن بین ۲۰ تا ۲۰۰ قابل تغییر و افزایش است. در دستگاه‌های ولتاژ پایینی که با باتری کار می‌کنند، مانند موارد زیر می‌توانید از این ماژول استفاده کنید:

• آمپلی فایر رادیوهای AM/FM
• سیستم‌های صوتی تلویزیون‌ها
• سیستم‌های آلتراسونیک

آمپلی فایر استریو YDA138-E

این ماژول، یک آمپلی فایر کلاس D بسیار باکیفیت است که یک ورودی دارد و به سادگی می‌توان از آن در مدارهای پیشرفته صوتی و استریوهای خانگی استفاده کرد. وجود دکمه ولوم روی این ماژول به شما اجازه می‌دهد که شدت صدای خروجی از بلندگوها را کنترل کنید.  موارد استفاده این ماژول به شرح زیر هستند:

• سیستم‌های استریو خانگی
• سیستم‌های اعلام نوبت
• سیستم‌های صوتی خودرو

چطور باید یک ماژول صوتی مناسب انتخاب کرد؟

بدیهی است که برای کاربری‌های مختلف به ماژول های متفاوتی نیاز خواهید داشت. اما نوع وسایلی که می‌سازید تنها نکته‌ای نیست که برای خرید ماژول باید به آن‌ها دقت کنید. در ادامه چند مورد دیگر را با هم مرور می‌کنیم:

1. توان خروجی: نخستین نکته‌ای که زمان خرید آمپلی‌فایر بایستی به آن توجه داشته باشید توان خروجی آن است. توجه داشته باشید که شما برای تقویت سیستم صوتی خودروی شخصی خود قصد خرید یک محصول قدرتمند را دارید و بایستی محصول انتخابی شما از توان خروجی مناسبی برخوردار باشد تا در استفاده مدت‌زمان کم باعث پشیمانی شما نشود.
2. حجم صدا: چنانچه می‌خواهید حجم صدای تولیدی از سیستم صوتی نصب شده بر روی ماشین خود را دوبرابر کنید، بایستی از تقویت‌کننده‌ای بهره‌گیری نمایید که از توان خروجی 10 برابری نسبت به آمپلی‌فایر فعلی سیستم شما برخوردار باشد.
3. کیفیت ساخت محصول: هنگام خرید محصول حتماً به کیفیت ساخت آن توجه داشته باشید. برای این کار می‌توانید از افراد دیگری که از آن محصول بهره‌گیری می‌نمایند پرس‌وجو کنید و از کیفیت آن باخبر شوید.

4. تعداد کانال: یکی از خصوصیت‌های مهم و اساسی در انتخاب آمپلی‌فایر خوب تعیین تعداد کانال‌های لازم است. معمولاً بیشتر آمپلی‌فایرها شامل دو کانال هستند که امکان برقراری چند زوج بلندگو به شکل مونو یا استریو را به همراه دارند. این گروه از آمپلی‌فایرها به‌منظور بهره‌گیری در سیستم‌های صوتی چندکاناله و پیچیده طراحی و تولید شده‌اند؛ بنابراین درصورتی‌که آمپلی‌فایر را برای سیستم صوتی احتیاج دارید بهتر است به سراغ مدل‌های چندکاناله بروید تا با امکان اتصال بلندگوهای بیشتر، کار شما راحت‌تر باشد.

5. نسبت سیگنال به نویز: عدد نوشته شده در قسمت جلوی نسبت سیگنال به نویز یک آمپلی‌فایر، نمایش‌دهنده قدرت آن برای حذف نویز موجود بر روی صداها است که هر مقدار این عدد بیشتر باشد صدایی که خارج می‌شود شامل نویز کمتری است.

6. مقاومت امپدانس و تطبیق امپدانس بلندگو: خروجی صدای تقویت شده از توسط آمپلی‌فایر با یک میزان امپدانس یا مقاومت که با علامت اهم شناخته می‌شود محاسبه و ارائه می‌شود. این الزامی است که خروجی انواع اسپیکر و بلندگو بسته به میزان امپدانس آمپلی‌فایر موردنظر یکسان باشد. یعنی نیاز است به یک آمپلی‌فایر 4 اهم یک اسپیکر 4 اهمی متصل شود و اگر قرار است چند بلندگو به آن متصل شود حتماً موضوع تطبیق امپدانس بلندگو در نظر گرفته شود و در صورت نیاز بلندگوها به‌صورت سری یا موازی بسته شوند تا با امپدانس خروجی آمپلی‌فایر یکسان شود.

جمع‌بندی

در این مقاله تلاش کردیم ماژول‌های آمپلی فایر را معرفی کنیم، کاربردهای آن‌ها را توضیح بدهیم و بگوییم چه ماژول‌هایی ممکن است در ساخت وسایل الکترونیکی به کار شما بیایند. قطعا مطالب بسیار زیاد دیگری درباره ماژول‌های صوتی و آمپلی فایر وجود دارند که در یک مقاله مجال توضیح آن‌ها وجود ندارد. پیشنهاد می‌کنیم برای مطالب بیشتر مجله جم ترونیک را دنبال کنید و اگر سوالی دارید، زیر همین پست از ما بپرسید.