المضخم: الدائرة، العمل، الأنواع، الاختلافات، كيفية الاختيار، وتطبيقاته

تم اختراع المضخم أو المضخم لأول مرة في أوائل القرن العشرين كعنصر رئيسي في تطوير تكنولوجيا الراديو والفونوغراف. في وقت لاحق، ظهرت المضخمات الأولية المعتمدة على الترانزستور، وأخيرًا المضخمات الرقمية من خلال توفير موثوقية أعلى وتكلفة أقل وضوضاء أقل. هؤلاء مكبرات الصوت جلبت المزيد من الوظائف والميزات مثل؛ التوازن والمرشحات بالإضافة إلى الصوت المحيطي والمعادلة والاتصال اللاسلكي وتصحيح الغرفة. تعد Preamps مكونات مهمة داخل النظام الصوتي. أنها توفر الإشارة الصوتية لمضخم الطاقة ومكبر الصوت. كما يقومون أيضًا بضبط مستوى الإشارة وتوجيه الإشارة لتناسب الظروف المختلفة. يشرح هذا المقال بإيجاز أ المضخم عملها وأنواعها وتطبيقاتها.

ما هو المضخم؟

المضخم الأولي عبارة عن مضخم إلكتروني يزيل الإشارة من الكاشف دون التقليل بشكل كبير من نسبة الإشارة إلى الضوضاء (S/N) الجوهرية. تتضمن ميزات المضخم بشكل أساسي؛ التحكم في النغمة، والمدخلات الرقمية متعددة الاستخدامات وتعديل التوازن.

تعد مكبرات الصوت هذه مكونات مهمة في المسرح المنزلي وأنظمة الاستريو المنزلية. لذلك تم تصميمها بشكل أساسي لاستخدام إشارة صوتية من جهاز مصدر صوتي وتضخيمها إلى مستوى يمكن معالجته بشكل أكبر من خلال مضخم الطاقة لتشغيله من خلال مكبرات الصوت. هذه الأنواع من مكبرات الصوت مسؤولة أيضًا عن معالجة الإشارة الصوتية مثل؛ ضبط النغمة والتوازن ومستوى الصوت.

مبدأ عمل المضخم

يعمل المضخم الأولي عن طريق تغيير الإشارة الكهربائية الضعيفة إلى إشارة خرج قوية تكون متسامحة مع الضوضاء وقوية بما يكفي للإرسال إلى مضخم الطاقة بالإضافة إلى مكبر الصوت المعروف باسم المضخم الأولي أو المضخم. ستكون إشارة الإخراج النهائية مشوهة أو صاخبة بدون استخدام هذا مكبر الصوت.
يتم استخدام مكبرات الصوت المسبقة في أنظمة الاستريو المنزلية وأنظمة المسرح المنزلي ولكن اختيار هذا المضخم يعتمد بشكل أساسي على عوامل مختلفة مثل؛ عدد القنوات المطلوبة والميزات المفضلة وجودة الصوت.

دائرة المضخم

تظهر أدناه دائرة المضخم مع ترانزستور واحد. يتم استخدام هذه الدائرة البسيطة لتوفير حوالي 3 - 30 كسبًا للجهد ويعتمد على المصدر بالإضافة إلى مقاومة الحمل. تتميز دائرة المضخم الأولي هذه بمقاومة دخل منخفضة.

تتضمن المكونات المطلوبة لإنشاء دائرة المضخم الأولي هذه بشكل أساسي؛ المقاومات R1-2.2 ميجا أوم، R2 – 4.7 كيلو أوم، المكثفات ج1 و ج2 المكثفات كهربائيا – 10 ميكروفاراد، 10 فولت وترانزستور NPN T1 = BC148B. قم بتوصيل الدائرة حسب الرسم البياني الموضح أدناه.

عمل

تم تصميم دائرة المضخم البسيط باستخدام ترانزستور مضخم واحد منخفض الطاقة. تم تكوين هذا الترانزستور في CE ( باعث مشترك ) وضع. عندما يتم توفير إشارة الدخل إلى الطرف الأساسي للترانزستور T1 عبر مكثف الاقتران C1، فإنه يقوم بربط إشارة الدخل بأطراف BE الخاصة بالترانزستور T1.

يتم توفير 12V Vcc إلى محطة التجميع الخاصة بالترانزستور وهو يخدم الوظيفة الإضافية عن طريق إعطاء التيار الأساسي. يعمل المكثف C1 في حالة الإشارة الصفرية كدائرة مفتوحة نظرًا لأن مفاعلة المكثف تكون لا نهائية عند التردد صفر. لذلك، يعمل المكثف 'C1' كمكثف مانع. وبالمثل، فإن مكثف C2 يؤدي وظيفة مماثلة. لذلك يعمل مكثف C2 كمكثف اقتران ويغذي الإشارة المضخمة لتشكيل جهد الخرج. تستخدم دائرة المضخم البسيط هذه انحيازًا ثابتًا. لذلك في الدائرة المذكورة أعلاه، يمكن إنشاء عملية الإشارة الصفرية عن طريق اختيار المقاومة R1.

أنواع المضخمات

هناك ثلاثة أنواع من المضخمات الحساسة للتيار، والسعة الطفيلية، والمضخمات الحساسة للشحن والتي سيتم مناقشتها أدناه.

المضخم الحساس للتيار

يوفر المضخم الحساس للتيار مع مقاومة دخل 50 أوم الإنهاء الصحيح للكابل المحوري 50 أوم ويغير النبض الحالي إلى نبضة جهد من الكاشف. إذا كان الوقت المتزايد للمضخم صغيرًا مقارنة بوقت زيادة الكاشف، فإن كسب جهد المضخم الأولي هو 'A'، وسيتم إعطاء سعة نبض الجهد عند المضخم الأولي o/p على النحو التالي:

فوت = 50 في أ

حيث 'Iin' هو سعة النبضة الحالية من الكاشف. لذلك يتم تغذية هذه الإشارة إلى أداة تمييز سريعة لحساب التطبيقات التي يتم تسجيل تشغيلها/تشغيلها من خلال عداد/مؤقت.

إن القيد السائد لتطبيقات التوقيت على دقة التوقيت من خلال أنابيب المضاعف الضوئي وألواح القنوات الدقيقة هو الاختلاف خلال أوقات عبور الإلكترونات عندما تتالي في جميع أنحاء الكاشف. ولذلك فإن هذا يمكن أن يسبب ارتعاشًا خلال وقت وصول النبضة عند مخرج الكاشف. ولكن، إذا كانت إشارات الكاشف كافية للحاجة إلى مضخم أولي حساس للتيار، فيجب أيضًا مراعاة تأثير ضوضاء دخل المضخم على تحليل الوقت. تم تصميم هذه الأنواع من المضخمات الأولية بشكل أساسي لتطبيقات التوقيت التي تحتوي على ثوابت زمنية مقترنة بالتيار المتردد ضمن نطاق بضع مئات من nsec.

مضخم السعة الطفيلية

يُعرف المضخم الأولي الذي يتمتع بمقاومة دخل عالية (~5 MΩ) باسم المضخم الأولي ذو السعة الطفيلية. لذلك، يتم دمج نبض التيار المتولد بواسطة الكاشف في السعة الطفيلية المجمعة المتوفرة عند مدخل المضخم الأولي ومخرج الكاشف. بشكل عام، تتراوح هذه السعة الطفيلية المجمعة من 10 إلى 50 pF. الإشارة الناتجة هي نبضة جهد ذات سعة تتناسب مع الشحنة الكاملة داخل نبض الكاشف ووقت صعود مكافئ لفترة إشارة تيار الكاشف.

يتم توصيل سعة الإدخال والمقاوم بالتوازي مما يؤدي إلى انحلال أسي للإشارة مع ثابت زمني يبلغ حوالي 50 ميكروثانية. يتم دمج مكبر للصوت مع كسب الوحدة ومقاومة الإدخال العالية كمخزن مؤقت لدفع المعاوقة المنخفضة للكابل المحوري عند الإخراج. هنا، يمكن للمقاومة 93-Ω مع الخرج المتسلسل أن تمتص الإشارات المنعكسة داخل الكابلات الطويلة عن طريق إنهاء الكابل بممانعته المميزة.

لا يتم استخدام هذه الأنواع من المضخمات الأولية مع كاشفات أشباه الموصلات بسبب الكسب الحساس للتغيرات الطفيفة داخل السعة الطفيلية. تتغير سعة الكاشف لكاشفات أشباه الموصلات المستنفدة جزئيًا مع جهد التحيز المطبق على الصمام الثنائي للكاشف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للحركات الصغيرة لكابل التوصيل البيني ضبط سعة الإدخال ببضعة أعشار من pF.

مضخم حساس للشحن

المضخم الأولي الحساس للشحن هو نوع من المضخم الأولي الذي يتم استخدامه بشكل متكرر أثناء تصميم دوائر القراءة بشكل أساسي لأجهزة كشف النبض. يوفر تصميمها الاستقرار والضوضاء المنخفضة كما توفر طبيعتها المتكاملة مخرجًا. لذا فإن هذا الخرج يتناسب مع الشحنة الكاملة المقدمة من الكاشف طوال حدث النبض.

بالمقارنة مع المضخمات الأولية الأخرى، فإن كسب هذا المضخم مستقر. لا يعتمد على عرض النطاق الترددي للمكبر أو سعة الإدخال. تُستخدم هذه الأنواع من المضخمات الأولية عادةً في تطبيقات الكشف عن الإشعاع، حيث يلزم حساب إشارات الكشف الفردية بدقة عالية. يمكن تركيبها داخل نظام الصوت المنزلي ويمكن دمجها مع أجهزة صوتية أخرى. مكبرات الصوت هذه رخيصة جدًا وتولد صوتًا طبيعيًا.

كيفية استخدام المضخم مع مكبر للصوت؟

بشكل عام، يتم استخدام المضخم قبل مضخم الصوت أو مضخم الطاقة في النظام الصوتي. لا يمكننا توفير إشارات لمضخم الطاقة من الميكروفون (أو) أي مستشعر صوت تناظري. لذلك يجب علينا استخدام المضخم قبل مكبر الصوت.

يركز مكبر الصوت ببساطة على تضخيم الإشارة الإلكترونية على نطاق عالٍ، فهو غير قادر على إزالة الضوضاء وكذلك التداخل من الإشارة. لتضخيم الإشارة بمعدل عالٍ، يجب إعطاء إشارة إلكترونية قوية وخالية من الضوضاء إلى مكبر الصوت. ومع ذلك، فإن إخراج الميكروفونات ومحولات الطاقة وأجهزة الاستشعار التناظرية وما إلى ذلك غير مناسب لإدخال مكبر الصوت لأنها لا تنتج سوى إشارات ضوضاء وإشارات ضعيفة وتداخلية.

لذلك يتم استخدام المضخم الأولي لإعداد الإشارة لـ i/p الخاص بمضخم الطاقة. إذا لم يكن المضخم متحالفًا مع مضخم الصوت، فسيكون خرج مضخم الطاقة صاخبًا ومشوهًا. بالإضافة إلى ذلك، يساعد المضخم في موازنة الكسب.

الفرق بين المضخم B/W ومضخم الصوت

الرئيسي الاختلافات بين المضخم ومضخم الصوت تتم مناقشتها أدناه.

كيفية اختيار المضخم المناسب؟

نحن نعلم أن المضخم يعزز إشارة الميكروفون قبل أن يصل إلى جهاز المزج الرئيسي أو واجهة الصوت. يمكن أن يكون لمضخم الصوت هذا تأثير على جودة وطبيعة تسجيلاتك، وبالتالي فإن اختيار المضخم المناسب لنظامك أمر ضروري. لذا، أثناء اختيار المضخم الأولي، هناك العديد من العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار والتي سيتم مناقشتها أدناه.

الربح والإرتفاع

يُعرف مقدار التضخيم الذي يطبقه المضخم على إشارة الإدخال بالكسب، في حين أن الإرتفاع هو أعلى مستوى يتعامل معه المضخم دون تشويه. لذلك يجب أن يكون للمضخم الحد الأدنى من الكسب - 60 ديسيبل ومساحة الرأس - 20 ديسيبل.

درجة اللون

يشير اللون والنغمة إلى الميزات الصوتية التي يضفيها المضخم الأولي على الإشارة مثل؛ الوضوح والدفء والتشبع والسطوع وما إلى ذلك. يعتمد خيار اللون والنغمة بشكل أساسي على تفضيلاتك الشخصية وأسلوب ونوع الموسيقى التي تقوم بتسجيلها.

الميزات والوظائف

هذه هي الخيارات الإضافية التي تتحكم في ما يقدمه المضخم الأولي؛ مفتاح قطبية، طاقة فانتوم، مرشح منخفض القطع، وسادة، محاذاة الطور، أو القياس. لذا فإن كل هذه الميزات والوظائف تساعدك في تشكيل الإشارة وتحسينها قبل أن تصل إلى المرحلة التالية من سلسلة الإشارة. لذا، قبل اختيار مكبر الصوت، يجب عليك البحث عن الميزات والوظائف التي تناسب احتياجاتك بالإضافة إلى سير العمل.

التوافق والاتصال

ويشير إلى مدى جودة عمل المضخم الأولي مع معدات وبرامج الاستوديو الأخرى مثل جهاز مزج الأصوات أو واجهة الصوت أو الشاشات أو DAW. إذا كنت تريد مكبر صوت لإعدادك الحالي، فيجب عليك البحث عن مكبر صوت يحتوي على موصلات إدخال وإخراج مناسبة مثل؛ TRS أو RCA أو XLR. يجب عليك أيضًا التحقق من توافق preamp مع نظام التشغيل الخاص بك وDAW،

الجودة والميزانية

يشير هذا بشكل أساسي إلى المبلغ الذي أنت على استعداد لإنفاقه على المضخم الأولي ومستوى الموثوقية والأداء الذي تتوقعه منه. إذا كنت بحاجة إلى مضخم صوت بناءً على ميزانيتك بالإضافة إلى الجودة التي تحتاجها لتسجيلاتك، فيجب عليك التحقق من مراجعاته وضمانه ودعمه من العملاء.

إيجابيات - سلبيات

ال مزايا المضخم تشمل ما يلي.

• يعمل مكبر الصوت هذا على تعزيز الإشارات من المعدات المصدر إلى نطاق يمكن لمضخم الطاقة أن يعمل به بكفاءة.
• توفر مكبرات الصوت هذه تقنية للتبديل بين مكونات المصدر المختلفة.
• لديها جودة صوت أفضل.
• يحتوي هذا مكبر الصوت على ضوضاء أقل ومكاسب أكبر.
• يحتوي المضخم على عرض نطاق ترددي أعلى.
• يحتوي هذا مكبر الصوت على نطاق ديناميكي عالي.
• هذه ليست باهظة الثمن.
• يعد تركيب مكبر الصوت هذا واستكشاف الأخطاء وإصلاحها أمرًا بسيطًا للغاية.
• هذه متاحة بسهولة واستجابة للغاية.
• المضخمات الخطية.
• لديها مدخلات عالية وممانعات إخراج منخفضة.
• هذه عادة ما تكون حساسة للشحن وحساسة للتيار.
• يوفر هذا مكبر الصوت خاصية/موقفًا خاصًا للصوت الخاص بك.
• يتم تحويل الإشارات الصوتية ذات الجهد المنخفض بسرعة كبيرة.

ال عيوب المضخم تشمل ما يلي.

• يحتوي هذا مكبر الصوت على عدد أقل من المدخلات والمخرجات.
• هذه أثقل.
• لا يسمح بالتحكم الإضافي.
• إنه عنصر حاسم في إلكترونيات مقياس الجيروسكوب.

التطبيقات

ال تطبيقات المضخمات تشمل ما يلي.

• يحدد المضخم إشارة AE ذات السعة المنخفضة جدًا الناتجة عن مستشعرات AE ويتغير إلى أشكال قابلة للاستخدام ومضخمة.
• يتم استخدام هذا المضخم عندما تكون إشارة الإدخال صغيرة جدًا ولا يستطيع مضخم الطاقة اكتشاف هذه الإشارة الصغيرة الخالية من مرحلة المضخم الأولي.
• عادة، يسبق مضخم آخر لترتيب إشارة إلكترونية لمزيد من المعالجة أو التضخيم.
• يُستخدم هذا في أنظمة الاتصالات لتضخيم الإشارات الصغيرة جدًا التي يتلقاها الهوائي، وغالبًا ما يتم وضعها بالقرب من الهوائي.
• يتم استخدامه لتعديل الإشارة من الجهد المنخفض والمقاومة العالية إلى إشارة الجهد العالي والمقاومة المنخفضة والتي تكون عرضة لتدهور الإشارة.
• يعمل هذا المضخم على تضخيم الإشارات الإلكترونية ببساطة عن طريق تحسين نسب الإشارة إلى الضوضاء (S/N) قبل أن تنتقل إلى كابل إلى مضخم الصوت.
• يتم استخدامه بشكل أساسي للصوت عالي الدقة لدعم قنوات الاستريو بالإضافة إلى التبديل بين مدخلات الصوت.
• يوفر هذا النوع من مكبرات الصوت معادلة RIAA بشكل أساسي لتسجيل وتشغيل تسجيلات الفونوغراف.
• يستخدم هذا المضخم لدعم القنوات الصوتية المختلفة في المسارح المنزلية.
• يستخدم هذا المضخم في أي نظام صوتي لإعداد إشارة الصوت المدخلة بشكل أساسي للتضخيم خلال المرحلة التالية.
• يتم استخدامها في بطاقات الصوت وأجهزة التوازن وخلاطات DJ وغيرها الكثير.
• تُستخدم مكبرات الصوت هذه مع أجهزة الاستشعار التناظرية ومحولات الطاقة مثل مستشعرات القرب بالإضافة إلى الميكروفونات لتحسين مخرجاتها.
• يتم استخدام المضخمات الأولية في نهاية جهاز الاستقبال نظام الاتصالات للتخلص من الضوضاء والتداخل من الإشارات المستقبلة.

هكذا هذا نظرة عامة على المضخم عملها وأنواعها ودوائرها وتطبيقاتها. يلعب المضخم دورًا رئيسيًا في أنظمة الصوت عالية الجودة في تعزيز الإشارة من المعدات المصدر وتحسينها. عند اختيار مكبر صوت أولي، يجب أخذ بعض العوامل الحاسمة في الاعتبار مثل التوافق مع أجهزة الصوت الأخرى، وجودة الصوت المفضلة، وما إلى ذلك. لذا، فإن فهم الدور الرئيسي وأنواعه أيضًا يمكن أن يحسن تجربتك الصوتية بشكل كبير. وهنا سؤال لك، ما هو مكبر الصوت؟