ماژول
قطعات الکترونیکی
سنسور
ابزار و تجهیزات
پروگرامر و بردهای آموزشی
تجهیزات جانبی
سیم و کابل
تولید داخل
فروش عمده
ماژول های آمپلی فایر انواع و اقسام مختلفی دارند. اگر بخواهید یک ماژول آمپلی فایر بخرید، با مدل‌های بسیاری مواجه می‌شوید که نمی‌دانید کدام یک برای کار شما مناسب‌تر هستند. خوشبختانه، یک سیستم دسته‌بندی برای تشخیص دادن انواع آمپلی فایر از یکدیگر وجود دارد. به این سیستم، کلاس های آمپلی فایر گفته می‌شود. یعنی آنها را بر اساس پیکربندی مدار و نوع عملکردشان طبقه‌بندی می‌کنند. از روی نام آمپلی فایر ها یا با نگاه کردن مدار آن نمی توان کلاس آن را تشخیص داد و برای این کار باید دیتاشیت ماژول را نگاه کرد. در این مقاله از جم ترونیک ابتدا به شرح انواع کلاس ماژول‌های آمپلی فایر و تفاوتشان با یکدیگر می‌پردازیم و سپس چند مثال از کلاس‌های مختلف را معرفی می‌کنیم.
کلاس آمپلی فایر به چه معناست؟
کلاس‌های آمپلی‌فایر مقدار سیگنال خروجی را نشان می‌دهند. این مقدار در مدار تقویت‌کننده و در طول یک چرخه عملکرد، متفاوت است. طبقه‌بندی آمپلی‌فایرها از عملکرد کاملاً خطی (برای استفاده در تقویت سیگنال با اطمینان بالا) با بازده بسیار کم، تا عملکرد کاملاً غیرخطی (جایی که تولید سیگنال بالا چندان مهم نیست) اما با بازده بسیار بالاتر را شامل می‌شود. در شکل زیر یک نمای کلی از تأثیر هرکدام از آمپلی‌فایرها را مشاهده می‌کنید. منحنی سیگنال سینوسی با خط باریک مشکی ورودی سیستم است و خروجی منحنی ضخیم آبی‌رنگ است. زاویه هدایت آن بخش شکل موجی که برای تقویت استفاده می‌شود.
انواع کلاس آمپلی‌فایر
1. آمپلی‌فایر کلاس A
این کلاس آمپلی‌فایر دارای قطعه‌های ساده‌ای است که کارکردن با آن را آسان‌تر می‌کنند. در کلاس A، دستگاه‌های خروجی، چرخه 360 درجه‌ای را برای یک‌شکل از طول موج ایجاد می‌کنند. به عبارتی، زاویه هدایت آن 360 درجه است. در آمپلی‌فایر کلاس A ، ترانزیستورهای خروجی باید همیشه در حالت فعال باشند و حتی در صورت نبود سیگنال خروجی، منبع تغذیه باید جریان الکتریکی را به آمپلی‌فایر ارسال کند. در این دسته از تقویت‌کننده‌ها، از کل شکل موج ورودی در فرایند تقویت استفاده می‌شود. از یک ترانزیستور برای تقویت هر دو نیمه مثبت و منفی شکل موج استفاده می‌شود. این امر طراحی آنها را ساده می‌کند و تقویت‌کننده‌های کلاس A را به رایج‌ترین نوع تقویت‌کننده‌های قدرت تبدیل می‌کند.
مزایا: کیفیت آن بسیار بالاست. پاسخ فرکانسی خطی تقریباً خطی دارد و فرکانس‌هایی که دامنه آنها کم است را هم تقویت می‌کند. سطح اعوجاج سیگنال بسیار کم است. طراحی آن ساده است.
معایب: بازده آن بسیار کم (بین 6 الی 25 درصد) است. این بازده کم برای مصرف‌کننده‌هایی با توان پایین مثل هدفون مشکل‌ساز نیست. اما در توان‌های بالا دمای قطعه را بالا می‌برد.
کاربرد: برای هدفون‌ها و برخی اسپیکرهای مانیتورینگ و سیستم‌های باکیفیت بالا بسیار مناسب است.
2. آمپلی‌فایر کلاس B
در کلاس قبلی، دستگاه‌ها به شکل هم‌زمان از ظرفیت کامل خود استفاده می‌کردند. اما در آمپلی‌فایر کلاس B این‌طور نیست و در هر زمان فقط برخی از خروجی‌ها، ظرفیت صددرصدی را به کار می‌برند. تقویت‌کننده‌های قدرت کلاس B برای کاهش مشکلات گرمایشی موجود در تقویت‌کننده‌های کلاس A طراحی شده‌اند. در این کلاس به‌جای یک ترانزیستور برای تقویت کل شکل موج، از دو ترانزیستور مکمل استفاده می‌کنند. یک ترانزیستور نیمه مثبت شکل موج و دیگری نیمه منفی شکل موج را تقویت می‌کند؛ بنابراین، هر دستگاه فعال نیمی از شکل موج (۱۸۰ درجه) را هدایت می‌کند و دو تا از آنها، در صورت ترکیب، کل سیگنال را تقویت می‌کنند. راندمان تقویت‌کننده‌های کلاس B به دلیل طراحی دو ترانزیستور نسبت به تقویت‌کننده‌های کلاس A بسیار بهبودیافته‌تر است و می‌توانند به بازده نظری حدود ۷۵ درصد برسند. به دلیل برهم‌نهی دو نیمه شکل موج، یک اعوجاج کوچک در ناحیه متقاطع وجود دارد.
مزایا: بازدهی بالاتری نسبت به آمپلی فایر کلاس A دارد و مشکلات گرمایشی آن را ندارد و می‌تواند برای توان‌های بالا استفاده شود.
معایب: اعوجاج آن بالاست و کیفیت صدای پایین‌تری دارد؛ بنابراین کم کاربرد است.
کاربرد: در دستگاه‌های با باتری مانند رادیوهای FM و رادیوهای ترانزیستوری استفاده می‌شود.
3. آمپلی‌فایر کلاس A/B
همان‌طور که از اسم آن پیداست، ترکیبی از دو مدل قبلی است، برای کاهش مشکل کارایی کمتر تقویت‌کننده‌های کلاس A و اعوجاج سیگنال در منطقه متقاطع در تقویت‌کننده‌های کلاس B طراحی شده‌اند.در اینجا ترانزیستورها به‌صورت دائم روشن نیستند و همیشه هم خاموش نیستند که پدیده اعوجاج رخ بدهد. بلکه در زمان‌های لازم روشن یا خاموش می‌شوند تا دستگاه‌ها داغ نشوند و مشکلی برای کیفیت صدا به وجود نیاید. در آن ترکیبی از دیودها و مقاومت‌ها برای ارائه ولتاژ بایاس کمی استفاده می‌شود که اعوجاج شکل موج را در نزدیکی ناحیه متقاطع کاهش می‌دهد. به همین دلیل راندمان کمی کاهش می‌یابد. (در حدود 60%)
مزایا: با این که ترکیبی از دو کلاس قبلی است؛ اما معایب آنها را ندارد؛ بنابراین می‌توان A/B را یکی از بهترین کلاس‌های آمپلی‌فایرها دانست.
معایب: طراحی آن نسبت به کلاس‌های A و B کمی پیچیده‌تر است.
کاربرد: در اکثر تقویت‌کننده‌های استریو از این آمپلی‌فایرها استفاده می‌شود.
مثال: ماژول آمپلی فایر صوتی 18W با تراشه TDA2030A ایرانیک
4. آمپلی‌فایر کلاس C
بهترین حالت برای یک ترانزیستور زمانی است که در آستانه روشن شدن قرار می‌گیرد. شاید بتوان آن را حالتی مثل استندبای کامپیوتر دانست، یعنی نه خاموش است و نه کاملاً روشن. عملکرد کلاس C به این‌گونه است که با دریافت سیگنال روشن شده و آن را تقویت می‌کند. در این صورت توان آن به هدر نمی‌رود. تقویت‌کننده‌های کلاس C عموماً حاوی بار تنظیم‌شده‌ای هستند که سیگنال‌های ورودی با فرکانس خاصی را فیلتر و تقویت می‌کند و شکل موج‌های فرکانس‌های دیگر را سرکوب می‌کنند.در این نوع پاور آمپلی‌فایرها، المان فعال تنها زمانی هدایت می‌شود که ولتاژ ورودی بالاتر از یک آستانه معین باشد که باعث کاهش اتلاف توان و افزایش راندمان می‌شود.
مزایا: بازدهی آن مثل کلاس B زیاد است.
معایب: کیفیت خروجی آن بر خلاف تقویت‌کننده A کم است. زیرا به دلیل زاویه هدایت کمتر از 90 درجه دارای اعوجاج بیشتری است.
کاربرد: از کلاس C در نوسانگرهای فرکانس بالا و تقویت سیگنال‌های فرکانس رادیویی استفاده می‌شوند.
5. آمپلی‌فایر کلاس D
این مدل از آمپلی‌فایرها با مدل‌های عنوان شده قبلی یک تفاوت اصلی دارد، به‌جای ترانزیستور از سویچینگ استفاده می‌شود. یعنی ترانزیستور آنها عملکردی شبیه به کلید دارد و می‌تواند کاملاً باز یا بسته باشد. آنها در دسته تقویت‌کننده‌های برق سوئیچینگ قرار می‌گیرند و خروجی را به طور مداوم روشن یا خاموش می‌کنند بدون اینکه هیچ سطح دیگری دراین‌بین وجود داشته باشد. به دلیل این سادگی، تقویت‌کننده‌های توانی که در کلاس‌های فوق‌الذکر قرار می‌گیرند، می‌توانند به بازده نظری بالایی برسد.
در کلاس‌های تقویت‌کننده قدرت D، E، F، G غیره به‌جای ترانزیستور دوقطبی از سویچینگ برای تقویت سیگنال‌های دیجیتال مدوله شده PWM استفاده می‌شود.بنابراین برای این کلاس‌ها زاویه هدایت تعریف نمی‌شود.
مزایا: بازده آن در حد 90-95% بالاست. گرمای تولیدی آن بسیار ناچیز است.
معایب: کیفیت صدای آن به نسبت کلاس A یا حتی A/B کمتر است.
کاربرد: در ساب ووفرهای ماشین و ساب ووفرهای PA استفاده می‌شود.
چند مدل آمپل فایر کلاس D پرکاربرد
6. آمپلی‌فایر کلاس G
یکی از این مدل‌های پرکاربرد، کلاس G است و در توان‌های بالا هم استفاده می‌شود. این کلاس را می‌توان مشابه با مدل A/B دانست، با این فرق که در آن چندین منبع تغذیه قرار می‌گیرند؛ بنابراین، اگر سیگنال ورودی پایین باشد، ولتاژ پایین برای منبع تغذیه به کار می‌رود. البته هر چه که سطح سیگنال بالاتر برود باز هم آمپلی‌فایر به طور خودکار ولتاژ مناسبی را برای آن به وجود می‌آورد.
مزایا: فقط در مواقع نیاز از حداکثر توان خود استفاده می‌کند و در این صورت به دستگاه فشار زیادی وارد نمی‌شود.
معایب: به نسبت کلاس A/B مدار پیچیده‌تری دارد.
7. آمپلی‌فایر کلاس H
این آمپلی‌فایر به نحوی طراحی شده است که در آن ولتاژ منبع تغذیه برای منابع خروجی، به‌خوبی بهینه شده‌اند. این کار باعث می‌شود تا ولتاژ منبع تغذیه همیشه در سطح پایینی قرار داشته باشد تا اتلافی در بخش سیگنال‌های خروجی رخ ندهد. در واقع این کلاس طوری طراحی شده که راندمان طبیعی خود را داشته باشد و شاید توان خروجی را خیلی مدنظر قرار ندهد.
مزایا: نسبت به آمپلی‌فایر کلاس G اتلاف کمتری دارد.
عیب: پیچیده‌ترین نوع آمپلی‌فایر است و به مدارهای کنترل بیشتری نیاز دارد.
کدام کلاس آمپلی‌فایر ارزش خرید دارد؟
به‌طورکلی آمپلی‌فایرهای A/B کارآمد، جمع‌وجور به همراه توان بسیار زیاد و گرمای اتلافی و اعوجاج حداقلی است. مدار آنها پیچیده و گران‌قیمت نیست؛ بنابراین برای بسیاری از کاربردها مناسب است و ارزش خریدن دارد. البته باید کلاس آمپلی فایر را نسبت به کاربردی که از آن انتظار داریم انتخاب کرد. مثلاً برای کیفیت بالا کلاس A و برای ساب ووفرها کلاس D مناسب است. پس اولین قدم در خرید آمپلی فایر این است که ابتدا مورد استفاده خود را مشخص کنید. آیا قطعه‌ای که می‌سازید احتیاج به کیفیت بالای صدا دارد یا نیاز به قطعه‌ای دارد که بازده بالا داشته باشد و داغ نکند؟ بودجه‌ای که در اختیار دارید هم یک نقش اساسی در این میان بازی می‌کند.
جمع بندی
در این مقاله کلاس‌های مختلف آمپلی فایر را معرفی کردیم و کاربردهای آنها را شرح دادیم. می‌توانید برای خرید ماژول های آمپلی فایر در انواع کلاس‌ها به فروشگاه جم ترونیک مراجعه کنید و اگر سوالی درباره انتخاب ماژول صوتی دارید، می‌توانید زیر همین پست از ما بپرسید.
