เครื่องขยายเสียง

แอมพลิฟายเออร์ แอมพลิฟายเออร์อิเล็กทรอนิกส์หรือ (อย่างไม่เป็นทางการ) แอมป์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถเพิ่มกำลังของสัญญาณ ( แรงดันหรือกระแสที่แปรตามเวลา) เป็น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ สองพอร์ตที่ใช้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟเพื่อเพิ่มแอมพลิจูดของสัญญาณที่ใช้กับขั้วอินพุต ทำให้ เกิดสัญญาณแอมพลิจูดมากขึ้น ตามสัดส่วนที่เอาต์พุต ปริมาณการขยายเสียงที่แอมพลิฟายเออร์มีให้วัดจากค่าเก น: อัตราส่วนของแรงดันไฟขาออก กระแสไฟ หรือกำลังต่ออินพุต แอมพลิฟายเออร์เป็นวงจรที่มีกำลังรับมากกว่าหนึ่ง [1] [2] [3]
แอมพลิฟายเออร์อาจเป็นอุปกรณ์แยกต่างหากหรือวงจรไฟฟ้าที่อยู่ภายในอุปกรณ์อื่น การขยายเสียงเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ และแอมพลิฟายเออร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมด แอมพลิฟายเออร์สามารถจำแนกได้หลายวิธี หนึ่งคือความถี่ของสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกขยาย ตัวอย่างเช่น เครื่องขยายสัญญาณ เสียงจะขยายสัญญาณในช่วงเสียง (เสียง) ที่น้อยกว่า 20 kHz, เครื่องขยายสัญญาณ RF จะขยายความถี่ใน ช่วง ความถี่วิทยุระหว่าง 20 kHz ถึง 300 GHz และตัวขยายสัญญาณเซอร์โวและตัวขยายสัญญาณเครื่องมือวัดอาจทำงานด้วยความถี่ที่ต่ำมากจนถึง กระแสตรง. แอมพลิฟายเออร์ยังสามารถจัดประเภทตามตำแหน่งทางกายภาพในสายสัญญาณ ; พรีแอมพลิฟายเออร์อาจมาก่อนขั้นตอนการประมวลผลสัญญาณอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น [4] อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกที่สามารถขยายได้คือหลอด สุญญากาศแบบ ไตรโอด ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นในปี 1906 โดยลี เดอ ฟอเรสต์ซึ่งนำไปสู่การขยายสัญญาณแรกในราวปี ค.ศ. 1912 ปัจจุบันแอมพลิฟายเออร์ส่วนใหญ่ใช้ ทรานซิสเตอร์
ประวัติ
หลอดสุญญากาศ
อุปกรณ์ที่โดดเด่นในทางปฏิบัติตัวแรกที่สามารถขยายได้คือหลอด สุญญากาศแบบ ไตรโอด ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นในปี 1906 โดยลี เดอ ฟอเรสต์ซึ่งนำไปสู่การขยายสัญญาณแรกในราวปี ค.ศ. 1912 หลอดสุญญากาศถูกใช้ในแอมพลิฟายเออร์เกือบทั้งหมดจนถึงช่วงทศวรรษ 1960-1970 เมื่อทรานซิสเตอร์เข้ามาแทนที่ ทุกวันนี้ แอมพลิฟายเออร์ส่วนใหญ่ใช้ทรานซิสเตอร์ แต่หลอดสุญญากาศยังคงใช้ในบางแอพพลิเคชั่น

การพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเสียงในรูปแบบของโทรศัพท์ซึ่งได้รับการจดสิทธิบัตรครั้งแรกในปี พ.ศ. 2419 ทำให้เกิดความจำเป็นในการเพิ่มแอมพลิจูดของสัญญาณไฟฟ้าเพื่อขยายการส่งสัญญาณในระยะทางไกลมากขึ้น ในทางโทรเลขปัญหานี้ได้รับการแก้ไขแล้วด้วยอุปกรณ์ระดับกลางที่สถานีที่เติมพลังงานที่กระจายไปโดยการใช้เครื่องบันทึกสัญญาณและส่งสัญญาณแบบแบ็คทูแบ็ค เพื่อสร้างรีเลย์เพื่อให้แหล่งพลังงานในท้องถิ่นที่สถานีกลางแต่ละสถานีขับเคลื่อนขาถัดไปของ การแพร่เชื้อ. สำหรับการส่งแบบดูเพล็กซ์ คือ การส่งและรับทั้งสองทิศทาง รีเลย์ทวนสัญญาณแบบสองทิศทางได้รับการพัฒนาโดยเริ่มจากการทำงานของCF Varleyสำหรับการส่งโทรเลข การส่งแบบดูเพล็กซ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโทรศัพท์ และปัญหายังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างน่าพอใจจนถึงปี 1904 เมื่อ HE Shreeve จากAmerican Telephone and Telegraph Companyได้ปรับปรุงความพยายามที่มีอยู่ในการสร้างเครื่องทวนสัญญาณโทรศัพท์ ซึ่งประกอบด้วย เครื่องส่งเม็ดคาร์บอนแบบแบ็ ค-ทู-แบ็ คและเครื่องรับอิเล็กโทรไดนามิกส์ การทดสอบเครื่องทวนสัญญาณ Shreeveครั้งแรกบนเส้นแบ่งระหว่างบอสตันและเอมส์เบอรี รัฐแมสซาชูเซตส์ และอุปกรณ์ที่ประณีตกว่ายังคงให้บริการอยู่ระยะหนึ่ง หลังจากช่วงเปลี่ยนศตวรรษ พบว่าหลอดปรอท ที่มีความต้านทานเชิงลบ สามารถขยายได้ และยังทดลองในหลอดซ้ำด้วยความสำเร็จเพียงเล็กน้อย [6]
การพัฒนาวาล์วเทอร์มิ โอนิก เริ่มต้นขึ้นเมื่อราวปี ค.ศ. 1902 ซึ่งเป็นวิธีการขยายสัญญาณแบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด รุ่นแรกที่ใช้งานได้จริงของอุปกรณ์ดังกล่าวคือAudion triodeซึ่งประดิษฐ์ขึ้นในปี 1906 โดยLee De Forest , [7] [8] [9]ซึ่งนำไปสู่เครื่องขยายเสียงตัวแรกในราวปี 1912 [10] เนื่องจากอุปกรณ์รุ่นก่อน ๆ เท่านั้นที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เพื่อเสริมสร้างสัญญาณคือรีเลย์ ที่ ใช้ใน ระบบ โทรเลข , หลอดสุญญากาศขยายสัญญาณแรกเรียกว่ารีเลย์อิเล็กตรอน [11] [12] [13] [14] เงื่อนไขเครื่องขยายเสียงและการ ขยายเสียงมาจากภาษาละตินamplificare ( เพื่อขยายหรือขยาย ) [15]ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกสำหรับความสามารถใหม่นี้เมื่อประมาณปี 1915 เมื่อ triodes เริ่มแพร่หลาย [15]
หลอดสุญญากาศขยายเสียงปฏิวัติเทคโนโลยีไฟฟ้า สร้างสาขาอิเล็กทรอนิกส์ใหม่ เทคโนโลยีของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำงานอยู่ [10] ทำให้สายโทรศัพท์ทางไกล ระบบเสียงประกาศสาธารณะวิทยุกระจายเสียงภาพเคลื่อนไหวพูด ได้ การบันทึกเสียง ที่ใช้ งานได้จริงเรดาร์โทรทัศน์และคอมพิวเตอร์เครื่อง แรก ๆ เป็นเวลา 50 ปีแล้วที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคเกือบทั้งหมดใช้หลอดสุญญากาศ แอมพลิฟายเออร์หลอดยุคแรกมักมีผลตอบรับเชิงบวก ( การสร้างใหม่) ซึ่งสามารถเพิ่มเกน แต่ยังทำให้แอมพลิฟายเออร์ไม่เสถียรและมีแนวโน้มที่จะสั่น ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของเครื่องขยายเสียงส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนาขึ้นที่Bell Telephone Laboratoriesในช่วงปี ค.ศ. 1920 ถึง 1940 ระดับการบิดเบือนในแอมพลิฟายเออร์ยุคแรกนั้นสูง ปกติประมาณ 5% จนถึงปี 1934 เมื่อแฮโรลด์ แบล็กพัฒนาความคิดเห็นเชิงลบ สิ่งนี้ทำให้ระดับการบิดเบือนลดลงอย่างมาก ในราคากำไรที่ต่ำกว่า ความก้าวหน้าอื่นๆ ในทฤษฎีการขยายเสียงเกิดขึ้นโดยHarry NyquistและHendrik Wade Bode [16]
หลอดสูญญากาศเป็นอุปกรณ์ขยายสัญญาณเพียงเครื่องเดียว ยกเว้นอุปกรณ์กำลังพิเศษ เช่นเครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กและ เครื่องขยาย เสียงเป็นเวลา 40 ปี วงจรควบคุมกำลังไฟฟ้าใช้แอมพลิฟายเออร์แม่เหล็กจนถึงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เมื่ออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังประหยัดมากขึ้นด้วยความเร็วการทำงานที่สูงขึ้น ตัวทำซ้ำคาร์บอนแบบเก่าของ Shreeve ถูกใช้ในแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับได้ในชุดสมาชิกโทรศัพท์สำหรับผู้บกพร่องทางการได้ยิน จนกระทั่งทรานซิสเตอร์ให้แอมพลิฟายเออร์คุณภาพสูงและเล็กกว่าในปี 1950 [17]
ทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ที่ ใช้งานได้ตัวแรกคือทรานซิสเตอร์ แบบ จุดสัมผัสที่คิดค้นโดยJohn BardeenและWalter Brattainในปี 1947 ที่Bell Labsซึ่ง ต่อมา William Shockleyได้คิดค้นทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก (BJT) ในปี 1948 ตามมาด้วยการประดิษฐ์โลหะออกไซด์- ทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ของเซมิคอนดักเตอร์ (MOSFET) โดยMohamed M. AtallaและDawon Kahngที่ Bell Labs ในปี 1959 เนื่องจากการปรับขนาด MOSFETความสามารถในการปรับขนาดให้มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ MOSFET จึงกลายเป็นแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด [18]
การเปลี่ยนหลอดอิเล็กตรอนขนาดใหญ่ด้วยทรานซิสเตอร์ในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ทำให้เกิดการปฏิวัติทางอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาขนาดใหญ่เป็นไปได้ เช่นวิทยุทรานซิสเตอร์ ที่ พัฒนาขึ้นในปี 1954 ในปัจจุบัน การใช้หลอดสุญญากาศมีข้อจำกัดสำหรับพลังงานสูงบางอย่าง การใช้งาน เช่น เครื่องส่งสัญญาณวิทยุ
เริ่มต้นในปี 1970 ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกันบนชิปตัวเดียวมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นจึงสร้างการรวมในระดับที่สูงขึ้น (เช่น การรวมขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ ) ในวงจรรวม แอมพลิฟายเออร์จำนวนมากที่มีจำหน่ายในปัจจุบันนั้นใช้วงจรรวม
มีการใช้องค์ประกอบที่ใช้งานอื่นๆ เพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ ตัวอย่างเช่น ในช่วงแรก ๆ ของการสื่อสารผ่านดาวเทียม มี การ ใช้ พาราเมตริกแอมพลิฟายเออร์ วงจรหลักคือไดโอดซึ่งความจุถูกเปลี่ยนโดยสัญญาณ RF ที่สร้างขึ้นภายใน ภายใต้เงื่อนไขบางประการ สัญญาณ RF นี้จะให้พลังงานที่ปรับโดยสัญญาณดาวเทียมที่อ่อนแออย่างยิ่งที่ได้รับที่สถานีภาคพื้นดิน
ความก้าวหน้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 20 ทำให้เกิดทางเลือกใหม่ให้กับแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นเกนแบบดั้งเดิมโดยใช้สวิตช์ดิจิตอลเพื่อเปลี่ยนรูปพัลส์ของสัญญาณแอมพลิจูดคงที่ ส่งผลให้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น แอมพลิฟายเออ ร์ Class-D
อุดมคติ
โดยหลักการแล้ว แอมพลิฟายเออร์เป็นเครือข่ายไฟฟ้าสองพอร์ตที่สร้างสัญญาณที่พอร์ตเอาต์พุตซึ่งเป็นการจำลองสัญญาณที่ใช้กับพอร์ตอินพุต แต่มีขนาดเพิ่มขึ้น
พอร์ตอินพุทสามารถทำให้เป็นอุดมคติได้ไม่ว่าจะเป็นอินพุตแรงดันไฟฟ้าซึ่งไม่มีกระแสไฟฟ้าโดยที่เอาต์พุตจะเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าข้ามพอร์ต หรืออินพุทกระแสที่ไม่มีแรงดันตกคร่อม ซึ่งเอาท์พุทจะเป็นสัดส่วนกับกระแสที่ไหลผ่านพอร์ต พอร์ตเอาท์พุตสามารถทำให้เป็นอุดมคติได้ทั้งแหล่งจ่ายแรงดันไฟที่ขึ้น ต่อกัน โดยมีความต้านทานแหล่งจ่ายเป็นศูนย์และแรงดันเอาต์พุตขึ้นอยู่กับอินพุต หรือแหล่งจ่ายกระแส อิสระที่ มีความต้านทานแหล่งไม่สิ้นสุดและกระแสไฟขาออกขึ้นอยู่กับอินพุต การผสมผสานของตัวเลือกเหล่านี้นำไปสู่แอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติสี่ประเภท [4]ในรูปแบบอุดมคติ พวกมันจะถูกแสดงโดยแหล่งที่มาที่ขึ้น ต่อกันแต่ละประเภทจากสี่ประเภทใช้ในการวิเคราะห์เชิงเส้น ดังรูป ได้แก่
ป้อนข้อมูล | เอาท์พุต | แหล่งอ้างอิง | ประเภทเครื่องขยายเสียง | ได้รับหน่วย |
---|---|---|---|---|
ฉัน | ฉัน | แหล่งกระแสควบคุมปัจจุบัน CCCS | เครื่องขยายเสียงปัจจุบัน | ไม่มีหน่วย |
ฉัน | วี | แหล่งจ่ายแรงดันไฟที่ควบคุมในปัจจุบัน CCVS | แอมพลิฟายเออ ร์ความต้านทาน | โอห์ม |
วี | ฉัน | แหล่งจ่ายกระแสไฟควบคุม VCCS | เครื่องขยายสัญญาณ ทรานส์คอนดักเตอร์ | ซีเมนส์ |
วี | วี | แหล่งจ่ายแรงดันไฟควบคุม VCVS | เครื่องขยายแรงดันไฟฟ้า | ไม่มีหน่วย |
แอมพลิฟายเออร์แต่ละประเภทในรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดมีความต้านทานอินพุตและเอาต์พุตในอุดมคติที่เหมือนกับของแหล่งที่ขึ้นต่อกัน: [19]
ประเภทเครื่องขยายเสียง | แหล่งอ้างอิง | อิมพีแดนซ์อินพุต | อิมพีแดนซ์เอาต์พุต |
---|---|---|---|
ปัจจุบัน | CCCS | 0 | ∞ |
ความต้านทาน | CCVS | 0 | 0 |
การนำไฟฟ้า | VCCS | ∞ | ∞ |
แรงดันไฟฟ้า | VCVS | ∞ | 0 |
ในแอมพลิฟายเออร์จริงนั้น ไม่สามารถบรรลุอิมพีแดนซ์ในอุดมคติได้ แต่องค์ประกอบในอุดมคติเหล่านี้สามารถใช้เพื่อสร้างวงจรที่เทียบเท่าของแอมพลิฟายเออร์จริงโดยการเพิ่มอิมพีแดนซ์ (ความต้านทาน ความจุ และความเหนี่ยวนำ) ให้กับอินพุตและเอาต์พุต สำหรับวงจรใดวงจรหนึ่ง มักใช้การวิเคราะห์สัญญาณขนาดเล็กเพื่อค้นหาอิมพีแดนซ์ที่แท้จริง กระแสไฟทดสอบ AC สัญญาณขนาดเล็กI xใช้กับโหนดอินพุตหรือเอาต์พุต แหล่งภายนอกทั้งหมดถูกตั้งค่าเป็นศูนย์ AC และแรงดันไฟฟ้าสลับที่สอดคล้องกันV xข้ามแหล่งกระแสทดสอบกำหนดอิมพีแดนซ์ที่เห็นที่โหนดนั้นเป็นR = V x / ฉันx (20)
แอมพลิฟายเออร์ที่ออกแบบมาเพื่อต่อกับสายส่งที่อินพุตและเอาต์พุต โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอมพลิฟายเออร์ RFไม่เหมาะกับวิธีการจำแนกประเภทนี้ แทนที่จะจัดการกับแรงดันหรือกระแสทีละตัว พวกเขาเหมาะอย่างยิ่งกับอิมพีแดนซ์อินพุตหรือเอาต์พุตที่ตรงกับอิมพีแดนซ์ของสายส่ง นั่นคือ จับคู่อัตราส่วนของแรงดันกับกระแส แอมพลิฟายเออร์ RF จริงจำนวนมากเข้าใกล้อุดมคตินี้ แม้ว่าสำหรับแหล่งจ่ายที่เหมาะสมและอิมพีแดนซ์โหลด แอมพลิฟายเออร์ RF สามารถระบุได้ว่าเป็นการขยายแรงดันหรือกระแส แต่โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นกำลังขยาย (21)
คุณสมบัติ
คุณสมบัติของแอมพลิฟายเออร์ถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ซึ่งรวมถึง:
- เกน , อัตราส่วนระหว่างขนาดของเอาต์พุตและสัญญาณอินพุต
- แบนด์วิดธ์ความกว้างของช่วงความถี่ ที่มีประโยชน์
- ประสิทธิภาพอัตราส่วนระหว่างกำลังของเอาต์พุตและการใช้พลังงานทั้งหมด
- ลิเนียริตี้ขอบเขตที่สัดส่วนระหว่างแอมพลิจูดอินพุตและเอาต์พุตเหมือนกันสำหรับแอมพลิจูดสูงและอินพุตแอมพลิจูดต่ำ
- เสียงรบกวนการวัดเสียงที่ไม่ต้องการที่ผสมลงในเอาต์พุต
- ช่วงไดนามิก ของ เอาต์พุตอัตราส่วนของระดับเอาต์พุตที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดที่มีประโยชน์
- อัตราแกว่ง , อัตราสูงสุดของการเปลี่ยนแปลงของผลผลิต
- เวลาที่เพิ่มขึ้น , เวลา การตั้งค่า , เสียงเรียกเข้าและเกินที่กำหนดลักษณะการตอบสนองขั้นตอน
- ความเสถียร ความสามารถในการหลีกเลี่ยงการสั่นตัวเอง
แอมพลิฟายเออร์ถูกอธิบายตามคุณสมบัติของอินพุต เอาต์พุต และวิธีการที่เกี่ยวข้อง [22]แอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดมีอัตราขยาย ซึ่งเป็นปัจจัยการคูณที่เกี่ยวข้องกับขนาดของคุณสมบัติบางอย่างของสัญญาณเอาท์พุตกับคุณสมบัติของสัญญาณอินพุต อัตราขยายอาจระบุเป็นอัตราส่วนของแรงดันไฟ ขาออก ต่อแรงดันไฟขาเข้า ( อัตราขยายของ แรงดันไฟฟ้า ) กำลังไฟฟ้าขาออกต่อกำลังไฟฟ้าเข้า ( อัตราขยายกำลังไฟฟ้า ) หรือกระแสไฟ แรงดันไฟ และกำลังไฟฟ้ารวมกันบางส่วน ในหลายกรณี คุณสมบัติของเอาท์พุตที่แปรผันขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอินพุทเดียวกัน ทำให้เกนไม่มีหน่วย (แต่มักแสดงเป็นเดซิเบล (dB))
แอมพลิฟายเออร์ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบให้เป็นเชิงเส้น นั่นคือให้เกนคงที่สำหรับระดับอินพุตและสัญญาณเอาต์พุตปกติ ถ้าเกนของแอมพลิฟายเออร์ไม่เป็นเชิงเส้น สัญญาณเอาท์พุตอาจบิดเบี้ยวได้ อย่างไรก็ตาม มีบางกรณีที่การได้รับตัวแปรมีประโยชน์ แอปพลิเคชั่นประมวลผลสัญญาณบางตัวใช้แอมพลิฟายเออร์เกนแบบทวีคูณ [4]
แอมพลิฟายเออร์ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานได้ดีในแอปพลิเคชันเฉพาะ เช่นเครื่องส่งและรับสัญญาณวิทยุและโทรทัศน์ อุปกรณ์สเตอริโอ ความเที่ยงตรงสูง ("hi-fi") ไมโครคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ดิจิทัลอื่นๆ และเครื่องขยายเสียงสำหรับ กีตาร์และเครื่องดนตรี อื่น ๆ แอมพลิฟายเออร์ทุกตัวมี อุปกรณ์แอ็คทีฟอย่างน้อยหนึ่งตัว เช่นหลอดสุญญากาศหรือทรานซิสเตอร์
คำติชมเชิงลบ
ข้อเสนอแนะเชิงลบเป็นเทคนิคที่ใช้ในแอมพลิฟายเออร์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่เพื่อปรับปรุงแบนด์วิดท์และการบิดเบือนและเกนการควบคุม ในส่วนเครื่องขยายเสียงป้อนกลับเชิงลบของเอาต์พุตจะถูกป้อนกลับและเพิ่มไปยังอินพุตในเฟสตรงข้าม โดยลบออกจากอินพุต ผลกระทบหลักคือการลดเกนโดยรวมของระบบ อย่างไรก็ตาม สัญญาณที่ไม่ต้องการใดๆ จากเครื่องขยายเสียง เช่น การบิดเบือนก็จะถูกป้อนกลับเช่นกัน เนื่องจากไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของอินพุตดั้งเดิม จึงถูกเพิ่มไปยังอินพุตในเฟสตรงข้าม โดยลบออกจากอินพุต ด้วยวิธีนี้ การตอบสนองเชิงลบยังช่วยลดความไม่เชิงเส้น การบิดเบือน และข้อผิดพลาดอื่นๆ ที่เกิดจากแอมพลิฟายเออร์ ข้อเสนอแนะเชิงลบจำนวนมากสามารถลดข้อผิดพลาดได้จนถึงจุดที่การตอบสนองของแอมพลิฟายเออร์เองแทบจะไม่เกี่ยวข้องตราบใดที่มีการขยายขนาดใหญ่และประสิทธิภาพเอาต์พุตของระบบ ("ประสิทธิภาพของลูป ") ถูกกำหนดโดยส่วนประกอบในลูปป้อนกลับทั้งหมด เทคนิคนี้ ใช้เฉพาะกับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน (op-amps)
แอมพลิฟายเออร์ที่ไม่มีการตอบสนองสามารถบิดเบือนสัญญาณความถี่เสียงได้ประมาณ 1% หากมีการป้อนกลับเชิงลบการบิดเบือนจะลดลงเหลือ 0.001% เสียงรบกวนแม้แต่การบิดเบือนแบบครอสโอเวอร์ก็สามารถกำจัดได้จริง ผลป้อนกลับเชิงลบยังชดเชยอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง และส่วนประกอบที่เสื่อมคุณภาพหรือไม่เชิงเส้นในระยะขยาย แต่การเปลี่ยนแปลงหรือความไม่เชิงเส้นในส่วนประกอบในลูปป้อนกลับจะส่งผลต่อเอาต์พุต อันที่จริง ความสามารถของลูปป้อนกลับเพื่อกำหนดเอาต์พุตนั้นใช้เพื่อสร้างวงจรตัวกรองที่ใช้งานอยู่
ข้อดีอีกประการของผลตอบรับเชิงลบคือขยายแบนด์วิดท์ของแอมพลิฟายเออร์ แนวคิดของผลป้อนกลับถูกใช้ในแอมพลิฟายเออ ร์ในการดำเนินงาน เพื่อกำหนดเกน แบนด์วิธ และพารามิเตอร์อื่นๆ ได้อย่างแม่นยำโดยอิงตามส่วนประกอบในลูปป้อนกลับ
ข้อเสนอแนะเชิงลบสามารถนำมาใช้ในแต่ละขั้นตอนของเครื่องขยายเสียงเพื่อรักษาเสถียรภาพจุดการทำงานของอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่จากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟหรือคุณลักษณะของอุปกรณ์
ข้อเสนอแนะบางอย่างไม่ว่าจะในทางบวกหรือทางลบเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้และมักไม่พึงปรารถนา—แนะนำโดยองค์ประกอบที่เป็นกาฝากเช่น ความจุโดยธรรมชาติระหว่างอินพุตและเอาต์พุตของอุปกรณ์ เช่น ทรานซิสเตอร์ และการต่อพ่วงแบบคาปาซิทีฟของสายไฟภายนอก การตอบสนองเชิงบวกที่ขึ้นกับความถี่ที่มากเกินไปสามารถสร้างการสั่นของปรสิตและเปลี่ยนแอมพลิฟายเออร์ให้กลายเป็นออสซิลเลเตอร์
หมวดหมู่
อุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่
แอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดมีอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่บางรูปแบบ: นี่คืออุปกรณ์ที่ใช้ขยายสัญญาณจริง อุปกรณ์ที่ทำงานอยู่อาจเป็นหลอดสุญญากาศส่วนประกอบโซลิดสเตตที่ไม่ต่อเนื่อง เช่นทรานซิสเตอร์ตัว เดียว หรือส่วนหนึ่งของวงจรรวมเช่นเดียวกับในop-amp )
แอมพลิฟายเออร์ ทรานซิสเตอร์ (หรือแอมพลิฟายเออร์โซลิดสเตต) เป็นแอมพลิฟายเออร์ชนิดทั่วไปที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน ใช้ทรานซิสเตอร์เป็นองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ เกนของแอมพลิฟายเออร์นั้นพิจารณาจากคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์เองและวงจรที่อยู่ภายใน
อุปกรณ์แอค ทีฟทั่วไปในเครื่องขยายสัญญาณทรานซิสเตอร์ ได้แก่ทรานซิสเตอร์แบบแยกขั้วสองขั้ว (BJT) และทรานซิสเตอร์ภาคสนามของสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์ (MOSFET)
การใช้งานมีมากมาย ตัวอย่างทั่วไปบางส่วน ได้แก่ เครื่องขยายเสียงในระบบสเตอริโอในบ้านหรือระบบเสียงประกาศสาธารณะ การสร้างพลังงานสูงด้วยคลื่นความถี่วิทยุสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ไปจนถึงการใช้งาน RF และไมโครเวฟ เช่น เครื่องส่งสัญญาณวิทยุ
การขยายสัญญาณแบบใช้ทรานซิสเตอร์สามารถรับรู้ได้โดยใช้การกำหนดค่าต่างๆ เช่น ทรานซิสเตอร์ทางแยกแบบไบโพลาร์สามารถรับรู้ฐาน ร่วม ตัวสะสม ร่วม หรือ การ ขยายสัญญาณอีซีแอ ลทั่วไป MOSFET สามารถรับรู้ประตูร่วม แหล่งทั่วไปหรือ การ ขยายท่อระบายน้ำทั่วไป การกำหนดค่าแต่ละรายการมีลักษณะที่แตกต่างกัน
แอมพลิฟายเออร์หลอดสุญญากาศ (หรือเรียกอีกอย่างว่าแอมพลิฟายเออร์หลอดหรือแอมพลิฟายเออร์วาล์ว) ใช้หลอดสุญญากาศเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ ในขณะที่แอมพลิฟายเออร์ของเซมิคอนดักเตอร์มีแอมพลิฟายเออร์วาล์วแบบแทนที่ส่วนใหญ่สำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำ แอมพลิฟายเออร์วาล์วสามารถคุ้มค่ากว่ามากในการใช้งานที่ใช้พลังงานสูง เช่น เรดาร์ อุปกรณ์ตอบโต้ และอุปกรณ์สื่อสาร แอมพลิฟายเออร์ไมโครเวฟหลาย ตัว ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับวาล์วแอมพลิฟายเออร์ เช่นklystron , ไจโรตรอน , หลอดคลื่นเดินทาง , และแอมพลิฟายเออร์แบบครอสฟิลด์และวาล์วไมโครเวฟเหล่านี้ให้เอาต์พุตกำลังจากอุปกรณ์เดียวที่ความถี่ไมโครเวฟมากกว่าอุปกรณ์โซลิดสเตต [23]หลอดสุญญากาศยังคงใช้งานอยู่ในอุปกรณ์เครื่องเสียงระดับไฮเอนด์บางรุ่น เช่นเดียวกับในเครื่องขยายเสียงเครื่องดนตรีเนื่องจากนิยมใช้ " เสียงหลอด "
แอมพลิฟายเออร์แม่เหล็กเป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างคล้ายกับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้ขดลวดหนึ่งเพื่อควบคุมความอิ่มตัวของแกนแม่เหล็กและด้วยเหตุนี้จึงเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ของขดลวดอีกอัน [24]
ส่วนใหญ่เลิกใช้งานเนื่องจากการพัฒนาแอมพลิฟายเออร์เซมิคอนดักเตอร์ แต่ก็ยังมีประโยชน์ใน การควบคุม HVDCและในวงจรควบคุมพลังงานนิวเคลียร์เนื่องจากไม่ได้รับผลกระทบจากกัมมันตภาพรังสี
ความต้านทานเชิงลบสามารถใช้เป็นแอมพลิฟายเออร์ได้ เช่นแอมพลิฟายเออ ร์ ไดโอดแบบทัน เนล [25] [26]
เพาเวอร์แอมป์
เพาเวอร์แอมป์เป็นแอมพลิฟายเออร์ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มกำลังไฟฟ้าที่มีอยู่ในโหลด เป็น หลัก ในทางปฏิบัติ การเพิ่มกำลังของแอมพลิฟายเออร์ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาและ อิมพีแดนซ์ ของ โหลดเช่นเดียวกับแรงดันและกระแสที่เพิ่มขึ้น โดยปกติแล้ว การออกแบบ เครื่อง ขยายสัญญาณ ความถี่วิทยุ (RF) จะปรับอิมพีแดนซ์ให้เหมาะสมสำหรับการถ่ายโอนกำลัง ในขณะที่การออกแบบเครื่องขยายสัญญาณเสียงและเครื่องมือวัดโดยปกติจะปรับอิมพีแดนซ์อินพุตและเอาต์พุตให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการโหลดที่น้อยที่สุดและความสมบูรณ์ของสัญญาณสูงสุด แอมพลิฟายเออร์ที่กล่าวว่าได้รับ 20 เดซิเบลอาจมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 20 เดซิเบลและมีกำลังรับที่มากกว่า 20 เดซิเบล (อัตราส่วนกำลัง 100) แต่ให้กำลังไฟฟ้าที่ต่ำกว่ามาก ตัวอย่างเช่น , อินพุตจากไมโครโฟน 600 Ω และเอาต์พุตเชื่อมต่อกับ 47 kΩช่องเสียบอินพุตสำหรับเพาเวอร์แอมป์ โดยทั่วไปแล้ว เพาเวอร์แอมป์คือ 'แอมพลิฟายเออร์' สุดท้ายหรือวงจรจริงในวงจรสัญญาณ (ระยะเอาต์พุต) และเป็นสเตจของแอมพลิฟายเออร์ที่ต้องให้ความสนใจกับประสิทธิภาพพลังงาน ข้อพิจารณาด้านประสิทธิภาพนำไปสู่คลาสต่างๆ ของพาวเวอร์แอมพลิฟายเออร์ตามการให้น้ำหนักของทรานซิสเตอร์เอาต์พุตหรือหลอด: ดูคลาสพาวเวอร์แอมพลิฟายเออร์ด้านล่าง
โดยทั่วไป แล้วเครื่องขยายกำลังเสียงจะใช้เพื่อขับลำโพง พวกเขามักจะมีสองช่องสัญญาณเอาต์พุตและให้พลังงานเท่ากันแก่แต่ละช่อง พบเครื่องขยายสัญญาณ RF ใน ขั้นตอนสุดท้ายของเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ตัวควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ : ขยายแรงดันควบคุมเพื่อปรับความเร็วของมอเตอร์หรือตำแหน่งของระบบที่ใช้มอเตอร์
เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ (op-amps)
แอมพลิฟายเออร์สำหรับปฏิบัติการคือวงจรแอมพลิฟายเออร์ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีเกนโอเพนลูปและอินพุตดิฟเฟอเรนเชียลสูงมาก ออปแอมป์ได้กลายเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะ "เกนบล็อก" ที่ได้มาตรฐานในวงจรเนื่องจากความเก่งกาจ อัตราขยาย แบนด์วิธ และคุณลักษณะอื่นๆ สามารถควบคุมได้โดยป้อนกลับผ่านวงจรภายนอก แม้ว่าคำที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันนี้ใช้กับวงจรรวม แต่การออกแบบแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานดั้งเดิมนั้นใช้วาล์ว และการออกแบบในภายหลังนั้นใช้วงจรทรานซิสเตอร์แบบแยก
แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลที่สมบูรณ์นั้นคล้ายกับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน แต่ยังมีเอาต์พุตที่แตกต่างกัน สิ่งเหล่านี้มักจะสร้างขึ้นโดยใช้ BJTsหรือFETs
เครื่องขยายเสียงแบบกระจาย
สิ่งเหล่านี้ใช้ สายส่งที่สมดุลเพื่อแยกแอมพลิฟายเออร์สเตจเดี่ยวแยกกัน โดยเอาท์พุตจะถูกรวมด้วยสายส่งเดียวกัน สายส่งเป็นแบบบาลานซ์โดยมีอินพุตอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งและอยู่ด้านเดียวของสายส่งแบบบาลานซ์เท่านั้น และเอาต์พุตที่ปลายอีกด้านก็เป็นฝั่งตรงข้ามของสายส่งแบบบาลานซ์ด้วยเช่นกัน เกนของแต่ละสเตจจะเพิ่มเป็นเส้นตรงไปยังเอาต์พุตมากกว่าที่จะคูณกันเหมือนในคอนฟิกูเรชันแบบเรียงซ้อน ซึ่งช่วยให้บรรลุแบนด์วิดธ์ที่สูงกว่าที่จะเกิดขึ้นได้แม้ในองค์ประกอบเกนสเตจเดียวกัน
แอมพลิฟายเออร์โหมดสลับ
แอมพลิฟายเออร์ไม่เชิงเส้นเหล่านี้มีประสิทธิภาพที่สูงกว่าแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นมาก และใช้ในกรณีที่การประหยัดพลังงานปรับความซับซ้อนเพิ่มเติม แอมพลิฟายเออร์ Class-Dเป็นตัวอย่างหลักของการขยายประเภทนี้
เครื่องขยายความต้านทานเชิงลบ
แอมพลิฟายเออร์ความต้านทานเชิงลบเป็นประเภทของแอมพลิฟายเออ ร์สร้างใหม่ [27]ที่สามารถใช้ผลป้อนกลับระหว่างแหล่งที่มาของทรานซิสเตอร์และเกตเพื่อแปลงอิมพีแดนซ์ตัวเก็บประจุบนแหล่งกำเนิดของทรานซิสเตอร์เป็นความต้านทานเชิงลบที่เกท เมื่อเทียบกับแอมพลิฟายเออร์ประเภทอื่น "แอมพลิฟายเออร์ความต้านทานเชิงลบ" นี้จะต้องใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยเพื่อให้ได้อัตราขยายที่สูงมาก โดยรักษาระดับเสียงที่ดีไว้ในเวลาเดียวกัน
แอปพลิเคชัน
เครื่องขยายสัญญาณวิดีโอ
แอมพลิฟายเออร์วิดีโอออกแบบมาเพื่อประมวลผลสัญญาณวิดีโอและมีแบนด์วิดท์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่าสัญญาณวิดีโอนั้นใช้สำหรับ SDTV, EDTV, HDTV 720p หรือ 1080i/p เป็นต้น ข้อมูลจำเพาะของแบนด์วิดท์นั้นขึ้นอยู่กับประเภทของฟิลเตอร์ที่ใช้—และที่ จุดใด (เช่น-1 dBหรือ-3 dB ) ที่วัดแบนด์วิดท์ ข้อกำหนดบางประการสำหรับการตอบสนองทีละขั้นและโอเวอร์ชูตนั้นจำเป็นสำหรับภาพทีวีที่ยอมรับได้ (28)
เครื่องขยายเสียงไมโครเวฟ
แอมพลิฟายเออร์ หลอดคลื่นเดินทาง (TWTA) ใช้สำหรับการขยายกำลังสูงที่ความถี่ไมโครเวฟต่ำ โดยทั่วไปแล้วสามารถขยายความถี่ได้กว้าง อย่างไรก็ตาม พวกมันมักจะไม่สามารถปรับได้เท่ากับ klystrons [29]
Klystronsเป็นอุปกรณ์สูญญากาศลำแสงเชิงเส้นเฉพาะทาง ออกแบบมาเพื่อให้กำลังสูง ขยายคลื่นมิลลิเมตรและคลื่นย่อยมิลลิเมตรได้อย่างกว้างขวาง Klystrons ได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานขนาดใหญ่ และถึงแม้จะมีแบนด์วิดท์ที่แคบกว่า TWTA แต่ก็มีข้อได้เปรียบในการขยายสัญญาณอ้างอิงอย่างสอดคล้องกัน ดังนั้นเอาต์พุตของสัญญาณจึงสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำในแอมพลิจูด ความถี่ และเฟส
อุปกรณ์โซลิดสเตต เช่น MOSFET ช่องสัญญาณสั้นของซิลิกอน เช่น FETs แบบ double-diffused metal-oxide-semiconductor (DMOS) GaAs FETs SiGe และ GaAs heterojunction bipolar transistors /HBTs, HEMTs , IMPATT diodesและอื่นๆ ถูกนำมาใช้โดยเฉพาะในไมโครเวฟที่ต่ำกว่า ความถี่และระดับพลังงานตามลำดับวัตต์โดยเฉพาะในการใช้งาน เช่น เทอร์มินัล RF แบบพกพา/ โทรศัพท์มือถือและจุดเชื่อมต่อที่มีขนาดและประสิทธิภาพเป็นตัวขับเคลื่อน วัสดุใหม่ เช่น แกลเลียมไนไตรด์ ( GaN ) หรือ GaN บนซิลิกอนหรือซิลิกอนคาร์ไบด์/SiC กำลังเกิดขึ้นในทรานซิสเตอร์ HEMT และแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพที่ดีขึ้น แบนด์วิดท์กว้าง การทำงานประมาณไม่กี่สิบ GHz ที่มีกำลังขับไม่กี่วัตต์ถึงไม่กี่ร้อยวัตต์ [30] [31]
ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอมพลิฟายเออร์และข้อกำหนดด้านขนาด แอมพลิฟายเออร์ไมโครเวฟสามารถรับรู้ได้ว่าเป็นการรวมแบบเสาหิน รวมเป็นโมดูลหรือขึ้นอยู่กับชิ้นส่วนที่ไม่ต่อเนื่องหรือการรวมกันของสิ่งเหล่านั้น
maser เป็น เครื่องขยายสัญญาณไมโครเวฟที่ไม่ใช่แบบอิเล็กทรอนิกส์
เครื่องขยายเสียงเครื่องดนตรี
แอมพลิฟายเออร์เครื่องดนตรีคือกลุ่มของเครื่องขยายเสียงพลังเสียงที่ใช้เพื่อเพิ่มระดับเสียงของเครื่องดนตรี เช่น กีตาร์ ระหว่างการแสดง
การจำแนกประเภทของเครื่องขยายเสียงและระบบ
เทอร์มินัลทั่วไป
การจำแนกประเภทหนึ่งชุดสำหรับแอมพลิฟายเออร์จะขึ้นอยู่กับขั้วต่ออุปกรณ์ที่ใช้กับทั้งวงจรอินพุตและเอาต์พุต ในกรณีของทรานซิสเตอร์แบบชุมทางสองขั้วทั้งสามคลาสคืออีซีแอลทั่วไป เบสทั่วไป และคอลเลคเตอร์ทั่วไป สำหรับทรานซิสเตอร์แบบ field-effectการกำหนดค่าที่สอดคล้องกันคือแหล่งสัญญาณทั่วไป ประตูร่วม และท่อระบายน้ำทั่วไป สำหรับหลอดสุญญากาศแคโทดทั่วไป กริดทั่วไป และเพลตทั่วไป
อีซีแอลทั่วไป (หรือแหล่งทั่วไป แคโทดทั่วไป ฯลฯ) มักได้รับการกำหนดค่าเพื่อให้มีการขยายแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างฐานและตัวปล่อย และสัญญาณเอาท์พุตที่ถ่ายระหว่างคอลเลคเตอร์และอีซีแอลจะกลับด้าน สัมพันธ์กับอินพุต การจัดเรียงตัวรวบรวมทั่วไปใช้แรงดันไฟฟ้าขาเข้าระหว่างฐานและตัวสะสม และเพื่อนำแรงดันขาออกระหว่างตัวปล่อยและตัวสะสม ทำให้เกิดการป้อนกลับเชิงลบ และแรงดันไฟขาออกมีแนวโน้มที่จะเป็นไปตามแรงดันไฟขาเข้า การจัดเรียงนี้ยังใช้เป็นอินพุตที่แสดงอิมพีแดนซ์สูงและไม่โหลดแหล่งสัญญาณ แม้ว่าการขยายแรงดันไฟฟ้าจะน้อยกว่าหนึ่ง วงจรสะสมร่วมจึงเป็นที่รู้จักกันดีในชื่อผู้ติดตามอีซีแอล ผู้ติดตามแหล่งที่มา หรือผู้ติดตามแคโทด
ฝ่ายเดียวหรือทวิภาคี
แอมพลิฟายเออร์ที่เอาท์พุตไม่แสดงผลย้อนกลับไปยังด้านอินพุตนั้นถูกอธิบายว่าเป็น 'ด้านเดียว' อิมพีแดนซ์อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ข้างเดียวไม่ขึ้นกับโหลด และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตไม่ขึ้นกับอิมพีแดนซ์ของแหล่งสัญญาณ (32)
แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้คำติชมเพื่อเชื่อมต่อส่วนหนึ่งของเอาต์พุตกลับไปยังอินพุตคือแอมพลิฟายเออร์ทวิภาคี อิมพีแดนซ์อินพุตเครื่องขยายเสียงทวิภาคีขึ้นอยู่กับโหลด และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตบนอิมพีแดนซ์ของแหล่งสัญญาณ เครื่องขยายเสียงทั้งหมดเป็นแบบทวิภาคีในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้มักจะถูกจำลองเป็นแบบฝ่ายเดียวภายใต้สภาวะการทำงานที่ผลป้อนกลับมีขนาดเล็กพอที่จะละเลยเพื่อวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่ ทำให้การวิเคราะห์ง่ายขึ้น (ดูตัวอย่างในบทความ ฐานทั่วไป )
กลับด้านหรือไม่กลับด้าน
อีกวิธีหนึ่งในการจำแนกแอมพลิฟายเออร์คือโดยความสัมพันธ์เฟสของสัญญาณอินพุตกับสัญญาณเอาต์พุต แอมพลิฟายเออร์ 'inverting' สร้างเอาต์พุต 180 องศานอกเฟสด้วยสัญญาณอินพุต (นั่นคือการผกผันของขั้วหรือภาพสะท้อนของอินพุตตามที่เห็นบนออสซิลโลสโคป ) แอมพลิฟายเออร์ 'ไม่กลับด้าน' จะรักษาเฟสของรูปคลื่นสัญญาณอินพุต ตัวติดตามอีซีแอลคือประเภทของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน ซึ่งบ่งชี้ว่าสัญญาณที่อีซีแอลของทรานซิสเตอร์กำลังติดตาม (นั่นคือ การจับคู่กับอัตราขยายที่เป็นเอกภาพ แต่บางทีอาจเป็นค่าออฟเซ็ต) ของสัญญาณอินพุต ตัวติดตามแรงดันไฟฟ้ายังเป็นเครื่องขยายเสียงชนิดไม่กลับด้านที่มีอัตราขยายเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน
คำอธิบายนี้สามารถนำไปใช้กับแอมพลิฟายเออร์สเตจเดียวหรือกับระบบแอมพลิฟายเออร์ที่สมบูรณ์
ฟังก์ชัน
แอมพลิฟายเออร์อื่นๆ อาจจำแนกตามฟังก์ชันหรือลักษณะเอาต์พุต คำอธิบายการทำงานเหล่านี้มักใช้กับระบบแอมพลิฟายเออร์หรือระบบย่อยที่สมบูรณ์ และแทบจะไม่เกิดขึ้นกับแต่ละสเตจ
- แอมพลิฟายเออร์เซอร์โวระบุลูปป้อนกลับ แบบบูรณาการ เพื่อควบคุมเอาต์พุตในระดับที่ต้องการ เซอร์โว DC ระบุการใช้งานที่ความถี่ลงไปถึงระดับ DC ซึ่งจะไม่เกิดความผันผวนอย่างรวดเร็วของสัญญาณเสียงหรือ RF สิ่งเหล่านี้มักใช้ในแอคทูเอเตอร์เชิงกล หรืออุปกรณ์เช่นมอเตอร์กระแสตรงที่ต้องรักษาความเร็วหรือแรงบิดให้คงที่ แอม พลิฟายเออร์ เซอร์โวแบบ AC สามารถทำได้สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับบางรุ่น
- แอ มพลิฟายเออร์ เชิงเส้นตอบสนองต่อส่วนประกอบความถี่ต่างๆ อย่างอิสระ และไม่สร้างความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกหรือ ความ ผิดเพี้ยน ของอินเทอร์มอ ดูเล ชัน ไม่มีแอมพลิฟายเออร์ตัวใดที่สามารถให้ ความเป็นเส้นตรงได้ อย่างสมบูรณ์แบบ (แม้แต่แอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นส่วนใหญ่จะมีความไม่เชิงเส้นอยู่บ้าง เนื่องจากอุปกรณ์ขยายเสียง— ทรานซิสเตอร์หรือหลอดสุญญากาศ —ปฏิบัติตามกฎกำลังที่ไม่เป็น เชิงเส้นเช่นกฎกำลัง สองและอาศัยเทคนิควงจรเพื่อลดผลกระทบเหล่านั้น)
- แอมพลิฟายเออร์ ไม่เชิงเส้นทำให้เกิดความผิดเพี้ยนที่สำคัญและดังนั้นเปลี่ยนเนื้อหาฮาร์มอนิก มีบางสถานการณ์ที่เป็นประโยชน์ วงจรแอมพลิฟายเออ ร์จงใจให้ ฟังก์ชันการถ่ายโอนที่ไม่ใช่เชิงเส้นได้แก่:
- อาจ ใช้อุปกรณ์เช่นวงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิกอนหรือทรานซิสเตอร์ที่ใช้เป็นสวิตช์เพื่อเปิดหรือปิดโหลดอย่างเต็มที่เช่นหลอดไฟตามเกณฑ์ในอินพุตตัวแปรอย่างต่อเนื่อง
- แอมพลิฟายเออร์ที่ไม่ใช่เชิงเส้นในคอมพิวเตอร์แอนะล็อกหรือตัวแปลง RMS จริงสามารถจัดเตรียมฟังก์ชันการถ่ายโอนพิเศษ เช่น ลอการิทึมหรือกฎกำลังสอง
- สามารถเลือกแอ ม พลิฟายเออร์ RF คลาส C ได้เนื่องจากมีประสิทธิภาพมาก—แต่ไม่เป็นเชิงเส้น การติดตามแอมพลิฟายเออร์ด้วยวงจรที่เรียกว่าแทงค์ปรับจู น สามารถลดฮาร์โมนิกที่ไม่ต้องการ (การบิดเบือน) ที่ไม่ต้องการได้เพียงพอเพื่อให้มีประโยชน์ในเครื่องส่งสัญญาณหรืออาจเลือกฮาร์มอนิก ที่ต้องการโดยการตั้งค่า ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรที่ปรับความถี่ให้เป็นความถี่ ที่สูง กว่าปกติ ความถี่ในวงจรตัวคูณความถี่
- วงจร ควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติต้องการอัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์ที่ควบคุมโดยแอมพลิจูดเฉลี่ยตามเวลา เพื่อให้แอมพลิจูดของเอาต์พุตแตกต่างกันเล็กน้อยเมื่อได้รับสถานีที่อ่อนแอ ความไม่เป็นเชิงเส้นถือว่าถูกจัดเรียง ดังนั้นแอมพลิจูดของสัญญาณที่ค่อนข้างเล็กนั้นได้รับผลกระทบจากการบิดเบือนเพียงเล็กน้อย (การรบกวนข้ามช่องสัญญาณ หรือ การ มอดูเลตแบบอินเทอร์มอดู เลต ) แต่ยังคงถูกมอดูเลต ด้วย แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีการควบคุมอัตราขยายที่ค่อนข้างใหญ่
- วงจรเครื่องตรวจจับ AMที่ใช้การขยายสัญญาณ เช่นเครื่องตรวจจับขั้วบวก วงจรเรียงกระแสที่มี ความแม่นยำและเครื่องตรวจจับอิมพีแดนซ์แบบไม่จำกัด (ดังนั้น ไม่รวม เครื่องตรวจจับที่ไม่ได้แอมพลิฟายเออร์ เช่น เครื่องตรวจจับหนวดแมว)และวงจรเครื่องตรวจจับ พีค อาศัยการเปลี่ยนแปลง ของการขยายสัญญาณตามสัญญาณแอมพลิจูดทันทีเพื่อรับกระแสตรงจากอินพุตกระแสสลับ
- วงจรเปรียบเทียบเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการและเครื่องตรวจจับ
- แอมพลิฟายเออร์ แบบไวด์แบนด์มีปัจจัยการขยายสัญญาณที่แม่นยำในช่วงความถี่กว้าง และมักใช้เพื่อเร่งสัญญาณสำหรับรีเลย์ในระบบสื่อสาร แอ มพลิฟายเออร์แบบแนร์โรว์แบน ด์ขยายช่วงความถี่แคบ ๆ ที่เฉพาะเจาะจง เป็นการยกเว้นความถี่อื่นๆ
- เครื่อง ขยายสัญญาณ RFจะขยายสัญญาณใน ช่วง ความถี่วิทยุของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าและมักใช้เพื่อเพิ่มความไวของเครื่องรับหรือกำลังขับของเครื่องส่งสัญญาณ [33]
- เครื่องขยายเสียง ขยาย ความถี่เสียง หมวดหมู่นี้แบ่งย่อยออกเป็นการขยายสัญญาณขนาดเล็ก และเพาเวอร์แอมป์ที่ได้รับการปรับให้เหมาะกับลำโพง ขับเสียง ซึ่งบางครั้งมีแอมป์หลายตัวจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเป็นช่องสัญญาณแยกหรือเชื่อมต่อได้ เพื่อรองรับความต้องการในการสร้างเสียงที่แตกต่างกัน คำศัพท์ที่ใช้บ่อยในเครื่องขยายสัญญาณเสียง ได้แก่:
- พรีแอมพลิ ฟาย เออร์ (พรีแอมป์) ซึ่งอาจรวมถึง พรีแอมป์ ท่วงทำนองที่มีอีควอไลเซอร์ RIAAหรือ พรีแอมป์ หัวเทปพร้อมฟิลเตอร์อีควอไลเซอร์ CCIR อาจรวมถึง ฟิล เตอร์หรือวงจรควบคุมโทนเสียง
- เพาเวอร์แอมป์ (ปกติจะขับลำโพง ) แอมพลิฟายเออร์หูฟัง และแอมพลิฟายเออร์เสียงประกาศสาธารณะ
- แอมพลิฟายเออร์ สเตอริโอหมายถึงเอาท์พุตสองช่องสัญญาณ (ซ้ายและขวา) แม้ว่าคำนี้หมายถึงเสียงที่ "แข็ง" (หมายถึงเสียงสามมิติ)— ดังนั้นสเตอริโอค วอดราโฟ นิก จึงถูกใช้สำหรับแอมพลิฟายเออร์ที่มีสี่ช่องสัญญาณ ระบบ 5.1 และ 7.1 หมายถึงระบบโฮมเธียเตอร์ที่มีช่องสัญญาณเชิงพื้นที่ปกติ 5 หรือ 7 ช่อง รวมทั้งช่องสัญญาณซับวูฟเฟอร์
- แอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์ซึ่งอาจรวมถึงผู้ติดตามอีซีแอล ให้ อินพุต อิมพีแดนซ์ สูง สำหรับอุปกรณ์ (อาจเป็นแอมพลิฟายเออร์ตัวอื่น หรือบางทีอาจเป็นโหลดที่ใช้พลังงานมาก เช่น ไฟ) ซึ่งอาจดึงกระแสไฟจากแหล่งกำเนิดมากเกินไป ไลน์ไดรฟเวอร์เป็นบัฟเฟอร์ประเภทหนึ่งที่ป้อนสายเคเบิลเชื่อมต่อระหว่างกันที่ยาวหรือมีแนวโน้มรบกวนได้ง่าย อาจมีเอาต์พุตที่แตกต่างกัน ผ่าน สายเคเบิลคู่บิดเกลียว
วิธีการต่อระหว่างสเตจ
แอมพลิฟายเออร์บางครั้งจำแนกตามวิธีการเชื่อมต่อของสัญญาณที่อินพุต เอาต์พุต หรือระหว่างสเตจ ประเภทต่างๆ เหล่านี้ได้แก่:
- แอมพลิฟายเออร์คู่แบบรีซิซิทีฟ-คาปาซิทีฟ (RC) โดยใช้เครือข่ายของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ
- ด้วยการออกแบบ แอมพลิฟายเออร์เหล่านี้ไม่สามารถขยายสัญญาณ DC ได้ เนื่องจากตัวเก็บประจุปิดกั้นส่วนประกอบ DC ของสัญญาณอินพุต แอมพลิฟายเออร์ RC-coupled ถูกใช้บ่อยมากในวงจรที่มีหลอดสุญญากาศหรือทรานซิสเตอร์แบบแยก ในสมัยของวงจรรวม ทรานซิสเตอร์อีกสองสามตัวบนชิปนั้นถูกกว่าและเล็กกว่าตัวเก็บประจุมาก
- แอมพลิฟายเออร์คู่แบบอุปนัย-คาปาซิทีฟ (LC) โดยใช้เครือข่ายของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ
- แอมพลิฟายเออร์ชนิดนี้มักใช้ในวงจรความถี่วิทยุแบบเลือกได้
- แอมพลิฟายเออร์คู่ หม้อแปลงโดยใช้หม้อแปลงเพื่อให้ตรงกับอิมพีแดนซ์หรือเพื่อแยกส่วนต่าง ๆ ของวงจร
- บ่อยครั้งที่แอมพลิฟายเออร์ LC-coupled และ Transformer-coupled ไม่สามารถแยกแยะได้เนื่องจากหม้อแปลงเป็นตัวเหนี่ยวนำบางชนิด
- แอมพลิฟายเออร์คู่โดยตรงใช้ส่วนประกอบที่ไม่มีอิมพีแดนซ์และอคติจับคู่
- แอมพลิฟายเออร์คลาสนี้ผิดปกติมากในวันที่หลอดสุญญากาศเมื่อแรงดันแอโนด (เอาต์พุต) มากกว่าหลายร้อยโวลต์และแรงดันไฟฟ้ากริด (อินพุต) ที่สองสามโวลต์ลบ ดังนั้นพวกมันจึงถูกใช้ก็ต่อเมื่อเกนถูกระบุลงไปที่ DC (เช่น ในออสซิลโลสโคป) ในบริบทของนักพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ควรใช้แอมพลิฟายเออร์คู่โดยตรงทุกครั้งที่ทำได้ ในเทคโนโลยี FET และ CMOS การมีเพศสัมพันธ์โดยตรงมีความสำคัญเนื่องจากเกตของ MOSFET ในทางทฤษฎีไม่มีกระแสไหลผ่านตัวเอง ดังนั้นส่วนประกอบ DC ของสัญญาณอินพุตจะถูกกรองโดยอัตโนมัติ
ช่วงความถี่
ขึ้นอยู่กับช่วงความถี่และคุณสมบัติอื่นๆ แอมพลิฟายเออร์ได้รับการออกแบบตามหลักการที่แตกต่างกัน
ช่วงความถี่ลงไปถึง DC จะใช้เมื่อต้องการคุณสมบัตินี้เท่านั้น แอมพลิฟายเออร์สำหรับสัญญาณกระแสตรงมีความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในคุณสมบัติของส่วนประกอบเมื่อเวลาผ่านไป วิธีการพิเศษ เช่นแอมพลิฟายเออร์ที่มีความเสถียรของชอปเปอร์ ถูกใช้เพื่อป้องกันการดริฟท์ที่ไม่เหมาะสมในคุณสมบัติของแอมพลิฟายเออร์สำหรับกระแสตรง สามารถเพิ่ม ตัวเก็บประจุ "DC-blocking" เพื่อลบ DC และความถี่ sub-sonic ออกจากเครื่องขยายเสียง
ขึ้นอยู่กับช่วงความถี่ที่ระบุ ต้องใช้หลักการออกแบบที่แตกต่างกัน จนถึงช่วง MHz จะต้องพิจารณาคุณสมบัติ "ไม่ต่อเนื่อง" เท่านั้น เช่น เทอร์มินัลมีอิมพีแดนซ์อินพุต
ทันทีที่การเชื่อมต่อใดๆ ภายในวงจรยาวเกินกว่า 1% ของความยาวคลื่นของความถี่ที่ระบุสูงสุด (เช่น ที่ 100 MHz ความยาวคลื่นคือ 3 ม. ดังนั้น ความยาวการเชื่อมต่อที่สำคัญจะอยู่ที่ประมาณ 3 ซม.) คุณสมบัติการออกแบบจะเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น ความยาวและความกว้างที่ระบุของการ ติดตาม PCBสามารถใช้เป็นเอนทิตีการเลือกหรือการจับคู่อิมพีแดนซ์ สูงกว่าสองสามร้อย MHz เป็นเรื่องยากที่จะใช้องค์ประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง โดยเฉพาะตัวเหนี่ยวนำ ในกรณีส่วนใหญ่ จะใช้รอย PCB ของรูปร่างที่กำหนดไว้อย่างใกล้ชิดแทน ( เทคนิค Stripline )
ช่วงความถี่ที่จัดการโดยแอมพลิฟายเออร์อาจระบุเป็นแบนด์วิดท์ (ปกติหมายถึงการตอบสนองที่ลดลง 3 เดซิเบลเมื่อความถี่ถึงแบนด์วิดท์ที่ระบุ) หรือโดยการระบุการตอบสนองความถี่ที่อยู่ภายในจำนวนเดซิเบล ที่แน่นอน ระหว่างความถี่ที่ต่ำกว่า และความถี่สูง (เช่น "20 Hz ถึง 20 kHz บวกหรือลบ 1 dB")
คลาสเพาเวอร์แอมป์
วงจรขยายกำลัง (ระยะเอาต์พุต) จัดประเภทเป็น A, B, AB และ C สำหรับ การออกแบบ แอนะล็อก —และคลาส D และ E สำหรับการออกแบบสวิตช์ คลาสเพาเวอร์แอมป์จะขึ้นอยู่กับสัดส่วนของแต่ละรอบอินพุต (มุมการนำ) ในระหว่างที่อุปกรณ์ขยายสัญญาณส่งกระแสไฟ [34]ภาพของมุมการนำเกิดจากการขยายสัญญาณไซน์ หากอุปกรณ์เปิดอยู่เสมอ มุมนำไฟฟ้าจะอยู่ที่ 360° หากเปิดเพียงครึ่งเดียวของแต่ละรอบ มุมจะเป็น 180° มุมของการไหลสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพพลังงานของ เครื่องขยายเสียง
ตัวอย่างวงจรขยายเสียง
วงจรเครื่องขยายเสียงที่ใช้งานได้จริงที่แสดงไว้ด้านบนอาจเป็นพื้นฐานสำหรับเครื่องขยายสัญญาณเสียงกำลังปานกลาง มันมีการออกแบบทั่วไป (แต่เรียบง่ายมาก) ดังที่พบในแอมพลิฟายเออร์สมัยใหม่ โดยมีส เตจ เอาต์พุตแบบผลัก-ดึง คลาส AB และใช้ข้อเสนอแนะเชิงลบโดยรวมบางส่วน มีการแสดงทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ แต่การออกแบบนี้สามารถทำได้ด้วย FET หรือวาล์ว
สัญญาณอินพุตเชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุ C1 ไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ Q1 ตัวเก็บประจุอนุญาตให้ สัญญาณ ACผ่านไปได้ แต่จะบล็อก แรงดัน DCไบแอสที่สร้างโดยตัวต้านทาน R1 และ R2 เพื่อไม่ให้วงจรก่อนหน้าได้รับผลกระทบ Q1 และ Q2 สร้าง ดิฟเฟอเรนเชียล แอมพลิฟายเออร์ (แอมพลิฟายเออร์ที่คูณความแตกต่างระหว่างสองอินพุตด้วยค่าคงที่บางค่า) ในการจัดเรียงที่เรียกว่าคู่หางยาว การจัดเรียงนี้ใช้เพื่อความสะดวกในการใช้ข้อเสนอแนะเชิงลบ ซึ่งป้อนจากเอาต์พุตไปยัง Q2 ผ่าน R7 และ R8
คำติชมเชิงลบในแอมพลิฟายเออร์ส่วนต่างช่วยให้แอมพลิฟายเออร์สามารถเปรียบเทียบอินพุตกับเอาต์พุตจริงได้ สัญญาณที่ขยายจาก Q1 จะถูกป้อนโดยตรงไปยังสเตจที่สอง Q3 ซึ่งเป็นส เตจ อีซีแอลทั่วไปที่ให้การขยายสัญญาณเพิ่มเติมและความเอนเอียง DC สำหรับสเตจเอาต์พุต Q4 และ Q5 R6 จัดเตรียมโหลดสำหรับ Q3 (การออกแบบที่ดีกว่าน่าจะใช้รูปแบบแอ็คทีฟโหลดบางรูปแบบที่นี่ เช่นซิงก์กระแสไฟคงที่) จนถึงตอนนี้ แอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดทำงานในคลาส A คู่เอาต์พุตถูกจัดเรียงในคลาส AB push-pull หรือที่เรียกว่าคู่เสริม พวกเขาให้กำลังขยายส่วนใหญ่ในปัจจุบัน (ในขณะที่ใช้กระแสไฟนิ่งต่ำ) และขับโหลดโดยตรงซึ่งเชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุ DC-blocking C2 ไดโอดD1 และ D2 ให้แรงดันไบแอสคงที่จำนวนเล็กน้อยสำหรับคู่เอาต์พุต เพียงแค่ให้น้ำหนักพวกมันในสถานะการนำเพื่อลดความผิดเพี้ยนของครอสโอเวอร์ นั่นคือไดโอดผลักสเตจเอาต์พุตอย่างแน่นหนาในโหมดคลาส AB (สมมติว่าการดรอปฐานอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์เอาท์พุทจะลดลงโดยการกระจายความร้อน)
การออกแบบนี้เรียบง่าย แต่เป็นพื้นฐานที่ดีสำหรับการออกแบบที่ใช้งานได้จริง เนื่องจากจะทำให้จุดการทำงานมีเสถียรภาพโดยอัตโนมัติ เนื่องจากการป้อนกลับภายในจะทำงานจาก DC ขึ้นไปจนถึงช่วงเสียงและอื่นๆ องค์ประกอบของวงจรเพิ่มเติมอาจจะพบได้ในการออกแบบจริงที่จะลดการตอบสนองความถี่เหนือช่วงที่จำเป็น เพื่อป้องกันความเป็นไปได้ของการสั่นที่ ไม่ต้องการ นอกจากนี้ การใช้ไบแอสแบบคงที่ตามที่แสดงในนี้อาจทำให้เกิดปัญหาได้หากไดโอดไม่ได้รับการจับคู่ทางไฟฟ้าและทางความร้อนกับทรานซิสเตอร์เอาต์พุต - หากทรานซิสเตอร์เอาต์พุตเปิดมากเกินไปจะทำให้ร้อนเกินไปและทำลายตัวเองได้เนื่องจากกระแสไฟเต็ม จากแหล่งจ่ายไฟไม่จำกัดในขั้นตอนนี้
วิธีแก้ปัญหาทั่วไปที่จะช่วยให้อุปกรณ์เอาท์พุตมีเสถียรภาพคือการรวมตัวต้านทานอีซีแอลไว้ด้วย โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่หนึ่งโอห์ม การคำนวณค่าตัวต้านทานและตัวเก็บประจุของวงจรนั้นพิจารณาจากส่วนประกอบที่ใช้และจุดประสงค์ในการใช้งานแอมป์
หมายเหตุในการใช้งาน
แอมพลิฟายเออร์จริงใดๆ ก็ตามคือการรับรู้ที่ไม่สมบูรณ์ของแอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติ ข้อจำกัดที่สำคัญของแอมพลิฟายเออร์ที่แท้จริงคือเอาต์พุตที่สร้างขึ้นนั้นถูก จำกัด ด้วยพลังงานที่มีอยู่จากแหล่งจ่ายไฟในท้ายที่สุด แอมพลิฟายเออร์อิ่มตัวและตัดเอาต์พุตหากสัญญาณอินพุตมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับแอมพลิฟายเออร์ที่จะทำซ้ำหรือเกินขีดจำกัดการทำงานสำหรับอุปกรณ์ แหล่งจ่ายไฟอาจส่งผลต่อเอาต์พุต ดังนั้นต้องพิจารณาในการออกแบบ กำลังขับจากเครื่องขยายเสียงต้องไม่เกินกำลังไฟฟ้าเข้า
วงจรเครื่องขยายเสียงมีประสิทธิภาพ "วงเปิด" สิ่งนี้อธิบายโดยพารามิเตอร์ต่างๆ (เกน, อัตราการฆ่า , อิมพีแดนซ์เอาต์พุต, การบิดเบือน , แบนด์วิดท์ , อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนฯลฯ ) แอมพลิฟายเออร์สมัยใหม่จำนวนมากใช้ เทคนิคการ ป้อนกลับเชิงลบเพื่อให้ได้รับค่าที่ต้องการและลดการบิดเบือน การป้อนกลับแบบวนซ้ำเชิงลบมีผลตามจุดประสงค์ในการลดอิมพีแดนซ์เอาต์พุต และด้วยเหตุนี้จึงเป็นการเพิ่มการหน่วงทางไฟฟ้าของการเคลื่อนที่ของลำโพงที่และใกล้กับความถี่เรโซแนนซ์ของลำโพง
เมื่อทำการประเมินเอาท์พุตกำลังของเครื่องขยายเสียงที่ได้รับการจัดอันดับ ควรพิจารณาโหลดที่ใช้ ประเภทสัญญาณ (เช่น เสียงพูดหรือดนตรี) ระยะเวลาเอาท์พุตกำลังที่ต้องการ (เช่น เวลาสั้นหรือต่อเนื่อง) และช่วงไดนามิกที่ต้องการ (เช่น บันทึกหรือ เสียงสด) ในแอปพลิเคชั่นเสียงกำลังสูงที่ต้องใช้สายเคเบิลยาวกับโหลด (เช่น โรงภาพยนตร์และศูนย์การค้า) การเชื่อมต่อโหลดที่แรงดันไฟขาออกอาจมีประสิทธิภาพมากกว่าด้วย หม้อแปลง ที่แหล่งกำเนิดและโหลดที่ตรงกัน เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้สายลำโพงที่มีน้ำหนักมากเป็นเวลานาน
เพื่อป้องกันความไม่เสถียรหรือความร้อนสูงเกินไป ต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าโหลดแอมพลิฟายเออร์โซลิดสเตตอย่างเพียงพอ ส่วนใหญ่มีความต้านทานโหลดขั้นต่ำที่กำหนด
แอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดสร้างความร้อนจากการสูญเสียทางไฟฟ้า แอมพลิฟายเออร์ต้องกระจายความร้อนนี้ผ่านการพาความร้อนหรือการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ ความร้อนสามารถสร้างความเสียหายหรือลดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้ นักออกแบบและผู้ติดตั้งต้องคำนึงถึงผลกระทบด้านความร้อนต่ออุปกรณ์ที่อยู่ติดกันด้วย
ประเภทของแหล่งจ่ายไฟที่แตกต่างกันส่งผลให้เกิดอคติ ที่แตกต่างกัน มากมาย อคติเป็นเทคนิคโดยการตั้งค่าอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ให้ทำงานในพื้นที่เฉพาะ หรือโดยที่ส่วนประกอบ DC ของสัญญาณเอาท์พุตถูกตั้งค่าไว้ที่จุดกึ่งกลางระหว่างแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่มีจากแหล่งจ่ายไฟ เครื่องขยายเสียงส่วนใหญ่ใช้อุปกรณ์หลายอย่างในแต่ละขั้นตอน โดยทั่วไปจะจับคู่ในข้อกำหนดยกเว้นขั้ว อุปกรณ์ขั้วกลับที่ตรงกันเรียกว่าคู่เสริม แอมพลิฟายเออร์คลาส A โดยทั่วไปใช้เพียงอุปกรณ์เดียว เว้นแต่ว่าแหล่งจ่ายไฟถูกตั้งค่าให้มีทั้งแรงดันบวกและแรงดันลบ ซึ่งในกรณีนี้ อาจใช้การออกแบบสมมาตรของอุปกรณ์คู่ แอมพลิฟายเออร์ Class-C ตามคำจำกัดความใช้แหล่งจ่ายแบบขั้วเดียว
แอมพลิฟายเออร์มักมีหลายขั้นตอนในคาสเคดเพื่อเพิ่มกำไร แต่ละสเตจของการออกแบบเหล่านี้อาจเป็นแอมป์ประเภทต่าง ๆ ให้เหมาะกับความต้องการของสเตจนั้น ตัวอย่างเช่น สเตจแรกอาจเป็นสเตจคลาส-A ป้อนสเตจที่สองแบบพุช-พูลคลาส-AB ซึ่งจะขับสเตจเอาต์พุตคลาส-G ขั้นสุดท้าย โดยใช้ประโยชน์จากจุดแข็งของแต่ละประเภท ในขณะที่ลดจุดอ่อนของพวกเขา
ดูเพิ่มเติม
- เครื่องขยายสัญญาณการชาร์จ
- แอมพลิฟายเออร์ CMOS
- เครื่องขยายเสียงความรู้สึกปัจจุบัน
- เครื่องขยายเสียงแบบกระจาย
- เครื่องขยายเสียง Doherty
- แอมพลิฟายเออร์แบบจูนคู่
- การขยายที่ซื่อสัตย์
- เครื่องขยายเสียงระดับกลาง
- แอมพลิฟายเออร์เสียงรบกวนต่ำ
- เครื่องขยายเสียงตอบรับเชิงลบ
- เครื่องขยายเสียงออปติคัล
- พลังเสริมประสิทธิภาพ
- แอมพลิฟายเออร์เกนที่ตั้งโปรแกรมได้
- เครื่องขยายเสียงแบบจูน
อ้างอิง
- ^ Crecraft เดวิด; กอร์แฮม, เดวิด (2003). อิเล็คทรอนิคส์ ครั้งที่ 2 . ซีอาร์ซี เพรส. หน้า 168. ISBN 978-0748770366.
- ^ อัครวาล อนันต์; แลง, เจฟฟรีย์ (2005). รากฐานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์แอนะล็อกและดิจิตอล มอร์แกน คอฟมันน์. หน้า 331. ISBN 978-0080506814.
- ↑ กลิสสัน, ทิลดอน เอช. (2011). บทนำสู่การวิเคราะห์และออกแบบวงจร สปริงเกอร์วิทยาศาสตร์และสื่อธุรกิจ ISBN 978-9048194438.
- อรรถเป็น ข c ผู้อุปถัมภ์ ยีน (1987) "เครื่องขยายเสียง". ใน Glen Ballou (ed.) คู่มือสำหรับวิศวกรเสียง: ไซโคลพีเดียเสียงใหม่ Howard W. Sams & Co. พี. 493. ISBN 978-0-672-21983-2.
- ^ Gherardi B., Jewett FB,โทรศัพท์ทวนสัญญาณ , ธุรกรรมของ AIEE 38(11), 1 ต.ค. 1919, p.1298
- ^ ซองกุก, ฮอง (2001). ไร้สาย: จากกล่องดำของ Marconi ไปจนถึง Audion สำนักพิมพ์เอ็มไอที หน้า 165. ISBN 978-0262082983.
- ↑ เดอ ฟอเรสต์, ลี (มกราคม 2449). "The Audion; เครื่องรับใหม่สำหรับโทรเลขไร้สาย" . ทรานส์ เอไออี 25 : 735–763. ดอย : 10.1109/t-aiee.1906.4764762 . สืบค้นเมื่อ30 มีนาคม 2021 .ลิงก์คือการพิมพ์ซ้ำของบทความในScientific American Supplementเลขที่ 1665 และ 1666 วันที่ 30 พฤศจิกายน พ.ศ. 2450 และ 7 ธันวาคม พ.ศ. 2450 หน้า 348-350 และ 354-356
- ↑ ก็อดฟรีย์, โดนัลด์ จี. (1998). "ออดิโอน" . พจนานุกรมประวัติศาสตร์ของวิทยุอเมริกัน กลุ่มสำนักพิมพ์กรีนวูด หน้า 28. ISBN 9780313296369. สืบค้นเมื่อ7 มกราคม 2556 .
- ^ อามอส เซาท์เวสต์ (2002). "ไตรโอด" . Newnes Dictionary of Electronics, ฉบับที่ 4 นิวเนส. หน้า 331. ISBN 9780080524054. สืบค้นเมื่อ7 มกราคม 2556 .
- อรรถเป็น ข เนเบเกอร์, เฟรเดอริค (2009). รุ่งอรุณแห่งยุคอิเล็กทรอนิกส์: เทคโนโลยีไฟฟ้าในการสร้างโลกสมัยใหม่ ค.ศ. 1914 ถึง 1945 จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์. หน้า 9–10, 15. ISBN 978-0470409749.
- ↑ แมคนิคอล, โดนัลด์ (1946). การพิชิตอวกาศของวิทยุ หนังสือเมอร์เรย์ ฮิลล์. น. 165, 180.
- ↑ แมคนิคอล, โดนัลด์ (1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2460) "ชนเผ่าออดิโอน" . ยุคโทรเลขและโทรศัพท์ 21 : 493 . สืบค้นเมื่อ12 พฤษภาคม 2017 .
- ↑ สารานุกรมอเมริกานา, ฉบับที่. 26 . สารานุกรม Americana Co. 1920. p. 349.
- ^ "Hong 2001, Wireless: From Marconi's Black-Box to the Audion , p. 177" .
- อรรถเป็น ข ฮาร์เปอร์ ดักลาส (2001) "ขยายความ" . พจนานุกรมนิรุกติศาสตร์ออนไลน์ etymonline.com . สืบค้นเมื่อ10 กรกฎาคม 2558 .
- ^ ลางบอกเหตุ HW (กรกฎาคม 2483) "ความสัมพันธ์ระหว่างการลดทอนและเฟสในการออกแบบแอมพลิฟายเออร์คำติชม" วารสาร เทคนิคBell Labs 19 (3): 421–454. ดอย : 10.1002/j.1538-7305.1940.tb00839.x .
- ^ AT&T, Bell System Practices Section C65.114,ชุดโทรศัพท์สำหรับสมาชิกที่มีความบกพร่องทางการได้ยิน — 334 Type
- ^ "ไทม์ไลน์ | เครื่องจักรซิลิคอน | พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์" .
- ^ ตารางนี้เป็น "กล่อง Zwicky" ; โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันครอบคลุมความเป็นไปได้ทั้งหมด ดูฟริตซ์ ซวิคกี้
- ^ "การวิเคราะห์สัญญาณขนาดเล็กของวงจรแอมพลิฟายเออร์ที่ซับซ้อน" . www.eeherald.com . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2016-10-09 . สืบค้นเมื่อ2016-06-20 .
- ↑ จอห์น เอเวอเร็ตต์ (1992). Vsats: เทอร์มินัลรูรับแสงขนาดเล็กมาก ไออีที. ISBN 978-0-86341-200-4.
- ↑ โรเบิร์ต บอยเลสตัด และหลุยส์ นาเชลสกี้ (1996). อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และทฤษฎีวงจร รุ่นที่ 7 แผนก Prentice Hall College ISBN 978-0-13-375734-7.
- ^ โรเบิร์ต เอส. ไซมอนส์ (1998). "หลอด: ยังคงมีความสำคัญหลังจากหลายปีที่ผ่านมา" IEEEสเปกตรัม 35 (4): 52–63. ดอย : 10.1109/6.666962 .
- ^ แมมมาโน บ็อบ (2001). "การควบคุมแอมพลิฟายเออร์แม่เหล็กสำหรับการควบคุมรองที่เรียบง่าย ราคาประหยัด" (PDF ) เท็กซัส อินสทรูเมนท์ส.
- ^ "ฟื้นการต่อต้านเชิงลบ" . users.tpg.com.au _ สืบค้นเมื่อ2016-06-20 .
- ↑ Munsterman, GT (มิถุนายน 2508) "เครื่องขยายสัญญาณไมโครเวฟแบบอุโมงค์-ไดโอด" (PDF ) ข้อมูลสรุป ทางเทคนิคของ APL 4 : 2–10.
- ^ เฉียน ชุนฉี; ต้วน ฉี; ด็อด, สตีฟ; โคเร็ทสกี้, อลัน; เมอร์ฟี-บอสช์, โจ (2016). "การเพิ่มประสิทธิภาพความไวของเครื่องตรวจจับในพื้นที่คู่แบบเหนี่ยวนำโดยใช้แอมพลิฟายเออร์กระแสไฟแบบ HEMT " เรโซแนน ซ์แม่เหล็กในการแพทย์ . 75 (6): 2573–2578. ดอย : 10.1002/mrm.25850 . พี เอ็มซี 4720591 . PMID 26192998 .
- ^ "เครื่องขยายสัญญาณวิดีโอคืออะไร เครื่องขยายสัญญาณวิดีโอบูสเตอร์ - Future Electronics" . www.futureelectronics.com . สืบค้นเมื่อ2016-06-20 .
- ^ "แอมพลิฟายเออร์หลอดคลื่นเดินทาง" . www.r-type.org . สืบค้นเมื่อ2016-06-20 .
- ^ พีทแมน WCB; แดเนียล อีเอส (2009). "บทนำสู่ส่วนพิเศษของ IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICS 2008)" วารสาร IEEE ของวงจรโซลิดสเตต 44 (10): 2627–2628. Bibcode : 2009IJSSC..44.2627P . ดอย : 10.1109/JSSC.2009.2029709 .
- ^ โกหก DYC; มาเยดา เจซี; โลเปซ, เจ. (2017). "ความท้าทายในการออกแบบเครื่องขยายกำลังเชิงเส้น (PA) 5G ที่มีประสิทธิภาพสูง" การประชุมวิชาการระดับนานาชาติว่าด้วยการออกแบบ VLSI ระบบอัตโนมัติและการทดสอบ (VLSI-DAT) : 1–3 ดอย : 10.1109/VLSI-DAT.2017.7939653 . ISBN 978-1-5090-3969-2. S2CID 206843384 .
- ^ ผู้ดูแลระบบ "ไมโครเวฟ101 | Active Directivity ของแอมพลิฟายเออร์" . www.microwaves101.com . สืบค้นเมื่อ2016-06-20 .
- ^ รอย อะราติม; ราชิด, SMS (5 มิถุนายน 2555). "เทคนิคการควบคุมแบนด์วิดท์ที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานสำหรับเครื่องขยายสัญญาณไวด์แบนด์ RF ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ" วารสารวิศวกรรมศาสตร์ยุโรปกลาง . 2 (3): 383–391. Bibcode : 2012CEJE....2..383R . ดอย : 10.2478/s13531-012-0009-1 . S2CID 109947130 .
- ^ "การทำความเข้าใจการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ "คลาส"" . electronicdesign.com . 2012-03-21 . สืบค้นเมื่อ2016-06-20 .
ลิงค์ภายนอก
- คู่มือ AES สำหรับคลาสเครื่องขยายเสียง
- "กายวิภาคของเครื่องขยายเสียง - ตอนที่ 1" (PDF) . เก็บถาวรจากต้นฉบับ (PDF)เมื่อ 2547-06-10 – มีคำอธิบายของคลาสแอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกัน
- "ปฏิรูปเพาเวอร์แอมป์" (PDF) . เก็บถาวรจากต้นฉบับ (PDF)เมื่อ 2013-04-03