تقویت کننده سیگنال یا آمپلی فایر عمدتاً در مدارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد تا بدون اینکه اثر دیگری بر روی سیگنالها بگذارند، سیگنال الکترونیکی را بزرگتر و اصطلاحاً تقویت کنند.
معمولاً ما آمپلی فایرها را به عنوان آمپلی فایر صوتی که در رادیوها ، سی دی پلیرها و استریوهایی که در منازل استفاده می کنیم، می شناسیم. ما در این آموزش به بررسی مدار تقویت کننده یک ترانزیستور دو قطبی که در شکل زیر مشاهده می کنید، می پردازیم. البته تعداد مختلفی از مدارهای تقویت کننده سیگنال ترانزیستور وجود دارد که می توان از آنها استفاده کرد.
نمودار شماتیک مدار تقویت کننده سیگنال
تقویت کننده سیگنال کوچک
- آمپلی فایر کوچک تحت عنوان تقویت کننده ولتاژ شناخته شده است.
- آمپلی فایرهای ولتاژ سه معیار اصلی مقاومت ورودی، مقاومت خروجی و بهره تقویت (Gain) دارند.
- معیار بهره تقویت یا Gain یک آمپلی فایر کوچک مقداری است که توسط آن آمپلی فایر ، سیگنال ورودی را تقویت می کند.
- Gain درصدی از خروجی است که به وسیله ورودی تقسیم می شود، بنابراین واحدی ندارد، اما برای ترانزیستورها با نماد A نشان داده می شود، مثلاً بهره ولتاژ (Av) ، بهره جریان (Ai) و بهره قدرت (Ap) نشان داده می شود.
- همچنین برای بهره قدرت آمپلی فایرها با واحد dB یا “دسیبل” نیز نشان داده می شود.
- به منظور تقویت تمام سیگنالهای اعوجاج ورودی در آمپلی فایر کلاس نوع A ، DC Base Biase یا بایاس پایه DC لازم است.
- بایاس DC نقطه Q آمپلی فایر را در نیمه راه در امتداد خط بار یا load line تنظیم می کند.
- بایاس پایه DC به این معناست که آمپلی فایر حتی اگر هیچ سیگنال ورودی وجود نداشته باشد، انرژی را مصرف می کند.
- تقویت کننده ترانزیستور غیرخطی است و تنظیم نادرست بایاس باعث ایجاد اعوجاج زیادی در شکل موج خروجی می شود.
- سیگنال ورودی بسیار بزرگ به دلیل clipping یا محدود شدن موج به یک دامنه خاص، مقادیر زیادی اعوجاج ایجاد می کند، که این نیز نوعی اعوجاج دامنه است.
- قرار گرفتن نادرست نقطه Q در خط بار یا باعث clipping منقطع یا ممتد موج می شود.
- مدار تقویت کننده امیتر مشترک (Common Emitter Amplifier) رایج ترین شکل مدارهای تقویت کننده ولتاژ است که از ترانزیستور پیوندی دو قطبی استفاده می کند.
- مدار تقویت کننده منبع مشترک رایج ترین شکل مدارهای آمپلی فایر ولتاژ است که از یک ترانزیستور پیوندی اثر میدان (Junction Field Effect Transistor) استفاده می کند.
جدول مقایسه آمپلی فایر BJT و آمپلی فایر JFET
تقویت کننده سیگنال بزرگ
- آمپلی فایر کوچک تحت عنوان تقویت کننده قدرت شناخته شده است.
- آمپلی فایرها را می توان به زیربخش های زیر تقیم کرد:
- آمپلی فایر کلاس A : جایی که دستگاه خروجی برای تمام ورودی ها هدایت می شود.
- آمپلی فایر کلاس B : جایی که دستگاه خروجی برای 50% ورودی ها هدایت می شود.
- آمپلی فایر کلاس AB : جایی که دستگاه خروجی برای 50 تا 100 % ورودی ها هدایت می شود.
- یک تقویت کننده قدرت ایده آل 100% قدرت سیگنال DC موجود را به خط بار ارسال می کند.
- آمپلی فایر کلاس A رایج ترین نوع آمپلی فایر قدرت است اما درصد کارایی آن کمتر از 40٪ است.
- آمپلی فایر کلاس B نسبت به آمپلی فایر کلاس A حدود 70% کارآمدتر است اما اعوجاج زیادی تولید می کند.
- آمپلی فایر کلاس B در صورت عدم وجود سیگنال ورودی، انرژی بسیار کمی مصرف می کند.
- با استفاده از تنظیمات بخش خروجی “Push-pull” ، می توان اعوجاج را بسیار کاهش داد.
- با این حال آمپلی فایرهای قدرت کلاس B به دلیل داشتن نقطه قطع بایاس (cut-off point)، اعوجاج زیادی تولید می کنند.
- می توان با استفاده از مقاومت های بایاس شده یا دیودها این اعوجاج ها را از بین برد.
- آمپلی فایرهای کلاس B در بخش خروجی با استفاده از ترانسفورماتورها یا ترانزیستورهای مکمل ساخته می شوند.
