آمپلی فایر کلاس A
این آمپلی فایر ها ، از نظر کیفیت بهترین تقویت کننده ها هستند. لامپ های خلا نیز در همین دسته قرار میگیرند. لامپ های گاها با قیمت های میلیونی برای سیستم های های فای و بسیار با کیفیت.
اما در نوع ترانزیستوری این آمپلی فایر ها جوری طراحی شده اند که همیشه ترانزیستور آن‌ها روشن و در نقطه کار مشخص خود قرار بگیره و به محض ورود سیگنال اون رو تقویت کنه و به خروجی بدهد.
مزایا و معایب آمپلی فایر کلاس A
مزیت
آمپلی فایر بسیار با کیفیت هست به خصوص اگر از ترانزیستور های خوب استفاده کنیم. پاسخ فرکانسی آمپلی نیز تقریبا خطی تره و نسبت به فرکانس هایی که دامنه ضعیفی دارن هم حساسه و اونا رو هم تقویت می‌کنه. پس بهترین گزینه برای آمپلی فایر هدفون هاو برخی از اسپیکر های مانیتورینگ ، سیستم های با کیفیت بسیار بالا است.
معایب
اول اینکه بازده ی بسیار کم از بین 6 تا نهایتا 25 درصد برای مثال شما اگه یک آمپلی فایر 30 وات بخواهید باید حداقل از ترانسفورماتور و ترانزیستور های 100وات در مدار استفاده کنید. این اطلاف برای مصرف کننده های کم توان تر مثل هدفون ها ، پری امپ ها ، توجیه داره چون باز هم در کل میبینیم توان زیادی در مجموع مصرف نشده اما برای اسپیکر های بزرگ خیلی پر هزینه هست.
دوم حرارت بالا و داغ شدن زود هنگام ، به طوری که گرمای زیادی تولید می‌کنه و اگه خصوصا این گرما برای توان های بالا باشه ، دفع کردنش سخت تر هست. و به همین علت چه ترانزیستور و چه لامپ خلا هر دو هنگام گرم بودن از نظر الکترونیکی حساس تر شده و در صورت یک اشتباه کوچیک ( مثل اتصال کوتاه کردن خروجی ) به طور سریعی می‌سوزند.
آمپلی فایر کلاس B
اگر ما ترانزیستور خروجی آمپلی فایر رو روشن نکنیم و بذاریم خاموش بمونه و بعد از اومدن سیگنال روشن بشه در این صورت ما یک آمپلی کلاس B طراحی کرده‌ایم.
اما مشکل اینجاست که ترانزیستور بسته به نوعش که پیوندی باشه یا اثر میدانی و در نوع پیوندی باز ژرمانیومی باشه یا سیلیکونی ، یک مقدار از ولتاژ ورودی رو برش می‌دهد تا به آستانه روشن شدن برسه بعدش شروع به تقویت می‌کنه. این ولتاژ در ترانزیتور های ژرمانیومی چیزی حدود 0.2 ولت و در ترانزیستور های سیلیکونی 0.7 ولت است.
اما چون سیلیکونی ها رایج ترند معمولا از سیلیکونی ها استفاده میشود. اما مشکل اینجاست که این ولتاز مورد نیاز تا استانه روشن شدن روی شکل موج ما اعوجاج میندازه و باعث بهم ریختگی صدا و تقویت نشدن فرکانس هایی با دامنه کمتر میشه که اصلا مطلوب نیست. بنا بر این اگر چه ما تونستیم بازده رو ببریم بالا و به زور تا 50درصد برسونیم اما آمپلی فایر کلاس B برای کار صوتی فقط در حد یک تعوری باقی میمونه و به هیچ عنوان ازش استفاده نمیشه.
آمپلی فایر کلاس AB
اگه ما بیایم یه کاری کنیم که ترانزیستور ها نه همیشه روشن باشن که مثل کلاس A تلفات و گرما بدن،و نه همیشه خاموش که باعث اعوجاج بشن،اون وقت ما یک آمپلی فایر کلاس AB درست کرده ایم.
پس ترانزیستور ها در این روش در آستانه روشن شدن قرار میگیرند که نه میشه گفت خاموش هستند نه میشه گفت روشن. این بهترین نقطه کار برای یک تقویت کننده هست که تا به محض اینکه سیگنال بیاد تقویت کننده روشن بشه و مشغول تقویت اما وقتی سیگانال نیست خاموش بشه و تلفات ایجاد نکنه.
پس برای این کاب باید ترانزیستور ها رو با یک ولتاژ 0.7 دیگر بایاس کنیم تا در آستانه روشن شدن قرار بگیرن. این کار با سه روش ایجاد میشود:
- تقسیم ولتاژ مقاومتی
- دو یا چند دیدود پشت سر هم
- رگولاتور ترانزیستوری
بازده این آمپلی فایر ها رو حدودا 65 درصد در نظر می‌گیریم. مزیتش کیفیت مطلوب این آمپلی فایر ها بازده بسیار بالا تر نسبت به کلاس A و کاربرد تجاری اش هست.
آمپلی فایر کلاس C
این آمپلی فایر ها عموما برای بازده بالا طراحی شده اند اما تنها بخش کوچکی از سیگنال ورودی را تقویت می‌کنند. که برای مدار های مخابراتی مناسب هستند اما هیچ جایگاهی در مدارات صوتی ندارند. به این خاطر که باعث خرابی صدا خواهند شد ، تقریبا همانند آمپلی فایر های کلاس B اما در سطحی وسیع تر هستند.
آمپلی فایر کلاس D
ترانزیستور های ماسفت حرف زیادی در بین آمپلی فایر ها و تقویت کننده های سیگنال آنالوگ برای گفتن نداشتند اما در مدارات سوییچینگ بهترین بودند. سرعت بالای سوییچ زنی این ترازیستور ها اونا رو ایده‌آل برای مدارات دیجیتال کرده بود و راندمان بسیار بالایی داشت. پس چی میشد اگر این ترانزیستور ها در صنعت پر تلفات صوت و آمپلی فایر های سیگنال آنالوگ جا خوش می‌کردند.
ساخت آمپلی فایر کلاس D
برای ساختن یک آمپلی فایر کلاس D ابتدا نیاز بود سیگنال آنالوگ را به طریقی به دیجیتال تبدیل کنیم ، سپس به مانند سوییچ زدن آن را تقویت و در نهایت دوباره به سیگنال آنالودگ تبدیل کنیم. پس یک آمپلی فایر کلاس D از سه تا بخش اصلی تشکیل شده:
- مدولاتور PWM ؛ که سیگنال انالوگ رو به روش PWM به دیجیتال تبدیل می‌کند.
- تقویت کننده ؛ که شامل ماسفت های قدرت و درایور های آن ها است.
- دمودلاتور ؛ وسیله ای که سیگنال دیجیتال رو دوباره به انالوگ تبدیل می‌کند.
مدولاتور ها ابتدا سیگنال صدا رو با فرکانسی در حدود 250 تا حدود 600 به روش مدولاسیون عرض پالس مدوله می‌کنند. سپس این سیگنال آماده ی سوییچ زنی هستند و توسط ماسفت ها سوییچ زده می‌شوند و در نهایت توسط یک فیلتر پایین گذر شامل سلف و خازن و مقاومت ، سیگنال دمودوله شده و به حالت آنالوگ باز می‌گردد. مزیت آمپلی فایر های کلاس D بازده ی بسیار بالای آن‌ها و چیزی بین 90 تا 95 درصد است و گرمای بسیار ناچیزی تولید می‌کنند.
کیفیت آمپلی فایر کلاس D
اما به چه قیمتی؟ آمپلی فایر های کلاس D هنوز اول راه اند. کیفیت بسیار پایین تری نسبت به آمپلی فایر های کلاس A داشته و در عوض بسیار مناسب برای ساب ووفر ها هستند چون در فرکانس های پایین بسیار خوب عمل می‌کنند و قدرت قابل ملاحظه و کیفیت خوب ( فقط در فرکانس های پایین ) دارند. هنوز تکنولوژی آن‌ها به قدری نیست که حتی بشه گفت حداقل از کلاس AB کیفیت بهتری دارند. و اصلا برای پروژه های کیفیتی مناسب نبوده و بیش تر به درد ساب ووفر های ماشین و در نهایت ساب ووفر های PA می‌خورند چون قدرت بالایی دارند.
آمپلی فایر کلاس G
آمپیلی فایر کلاس AB رو اگه بخواهیم برای توان های بالا تر استفاده کنیم ، باید بازده رو باز هم بالا ببریم. پس در آمپلی فایر های کلاس G برای استفاده از ولتاژ بالا مثل 1400 ولت در خط تغذیه که بتواند بلندگو هایی با توان و امپدانس بالا رو ساپورت کنه ، ولتاژ تغذیه رو به نصف تقسیم می‌کنیم که میشه 70 ولت. حال از دو طبقه ترانزیستور استفاده می‌کنیم که هر کدوم به 70ولت پایینی یا بالایی وصل شده اند. آن وقت میشود با ترانزیستور هایی که جریان بالایی می‌دهند اما با ولتاژ زیاد میانه خوبی ندارند آمپلی فایر های ولتاژی دست کرد.
آمپلی فایر کلاس H
این کلاس آمپلی فایر همانند کلاس G است با این تفاوت که مثلا از 135 ولت ، 5 ولت را روی 1 ترانزیستور و 130 ولت دیگر را روی بقیه ترانزیستور ها می‌اندازد. با این کار کیفیت افزایش قابل توجهی پیدا می‌کند. و باعث از بین رفتن کامل اعوجاجی که در کلاس B وجود داشت و این اعوجاج به طور ناچیزی در کلاس AB نیز وجود داشت ، میشد و هم باعث افزایش راندمان و هم باعث افزایش قدرت میشد که برای ساخت آمپلی فایر هایی تا توان 1500وات وات واقعی کاربرد داشت.
