مفهوم توان و فیدبک منفی Negative Feedback

مفهوم توان و فیدبک منفی Negative Feedback

جمعه 15 سپتامبر 2006
/ / /

حتما در مورد درایو شدن یک بلندگو شنیدید. مثلا میگن این بلندگو به حداقل 100 وات نیاز داره تا صداش در بیاد و یا این بلندگو بد درایو هست و توان بیشتری میخواد. ببینید یک بلندگو یک منحنی امپدانسی در حوزه فرکانس داره و به ازای هر فرکانس یک امپدانس با یک دامنه و یک فاز. معنی این جمله اینه که اگر ما در فرکانس f یک ولتاژ با شکل موج سینوسی و دامنه 1 ولت به دو سر بلندگو اعمال کنیم، این بلندگو جریانی با دامنه Y با تابع سینوسی در همان فرکانس f میکشه. البته این تابع سینوسی جریان یک اختلاف فاز آلفا نیز خواهد داشت. ما به اندازه عکس Y میگیم امپدانس بلندگو در فرکانس f و به زاویه منفی آلفا میگیم فاز امپدانس در فرکانس f. عبارت Z همان امپدانس هست (Z=1/Y) که عکس ادمیتانس بوده و در رابطه V=I*Z صدق میکند. (حاصل ضرب امپدانس در جریان میشه ولتاژ) خلاصه اینکه رفتار یک بلندگو در کشیدن جریان در فرکانسهای مختلف فرق میکنه و عموما در فرکانسهای پایین بلندگو جریان بیشتری میکشه تا در فرکانسهای بالاتر. مفهوم توان یعنی حاصلضرب جریان در ولتاژ و وقتی یک بلندگو در فرکانسهای مختلف جریانهای غیر یکسانی از آمپلی فایر میکشه معنیش اینه توانی که آمپلی فایر به بلندگو میده بر حسب فرکانس متغییر هست. یک بلندگوی بد درایو بلندگویی نیست که فقط اندازه امپدانس آن کم باشد بلکه به بلندگویی میگیم که تغییرات دامنه و فاز امپدانس آن در نواحی فرکانسی، زیاد باشد. هر چقدر این تغییرات بیشتر باشه کار آمپلی فایر سخت تر میشه. مثلا اگه بلندگویی بین 8 اهم و 4 اهم تغییرات داشته باشه باید به آمپلی فایری وصل بشه که هم بتونه به 8 اهم  جریان بده و هم به 4 اهم البته دوبرابر. یعنی اگه آمپلی فایر به 8 اهم 100 وات میده باید بتونه به 4 اهم تو حالت ایده ال 200 وات بده تا سیگنال صوتی خراب نشه. حتی اگه یک آمپلی فایر بتونه 1000 وات به 8 اهم بده ولی نتونه به 4 اهم بیشتر از 1200 وات بده نمیشه گفت اون آمپلی فایر میتونه بلندگو رو درایو کنه. پس وات یک آمپلی فایر برای 8 اهم مهم نیست بلکه قابلیت اون آمپلی فایر در دو برابر کردن توان به ازای نصف شدن امپدانس مهم هست. مفهوم فیدبک منفی رو به زبان ساده میشه اینجوری توضیح داد که هر چقدر فیدبک منفی کمتر باشد قابلیت آمپلی فایر در دوبرابر کردن توان به ازای نصف شدن امپدانس بیشتر هست. مثلا آمپلی فایر Mark Levinson مدل 33H توانی معادل 260 وات به 8 اهم میده و آمپلی فایر NAD C370 به 8 اهم 180 وات میده ولی همه میدونیم NAD حتی نمیتونه یه بلندگوی نسبتا بد درایو رو درست درایو کنه اما مارک لوینسون بد درایو ترین بلندگو هارو براحتی درایو میکنه. نه به این دلیل که 260 بیشتر از 180 هست بلکه به این دلیل که NAD نمیتونه بیشتر از 200 وات به 4 اهم بده اما مارک لوینسون تا 1000 وات به 2 اهم میده. تو مجله Stereophile در بخش آخر اندازه گیری ها برای یک Power Amp آین مساله نشون داده میشه. نتیجه اینکه یک آمپلی فایر با توان 10 وات برای 8 اهم و 20 وات برای 4 اهم و 40 وات برای 2 اهم خیلی بهتر از یک آمپلی فایر با توان 1000 وات برای 8 اهم و 1100 وات برای 4 اهم و 900 وات برای 2 اهم هست. منظور از توان به یک امپدانس میزان توانیست که آمپلی فایر با THD حداکثر 1% به بلندگو میدهد.

12 Comments

  1. ابراهيم وژده ميانه سه شنبه 15 آوریل 2008 16:48

    عزيزم:
    اساساً در تقويت كننده‌هاي قدرت صوتي با بيان اينكه بتوان يا نتوان يك بلندگو را درايو ( خوراك) كرد، برخورد نمي‌كنند!!! اين گونه بيانات اندكي غلط علمي دارد و يا شبيه به آن كه برخي از دوستان با عبارت نادرست، تطبيق امپدانس به توجيه اتصال بلندگو به آمپلي‌فاير مي‌شتابند!

    هر تقويت كننده بر اساس معادل سازي در اصول تحليل مدار مي‌تواند داراي يك معادل الكتريكي داشته باشد. اين مدل در تقويت كننده‌هاي صوتي به صورت يك منبع ولتاژ وابسته به سيگنال ورودي و مقاومت داخلي تعريف مي‌شود. هنگاميكه اين منبع ولتاژ به مصرف كننده يا بار الكتريكي كه در سيستم‌هاي صوتي به آن بلندگو مي‌گويند، متصل مي‌شود. مطابق قانون KVL شدت جرياني از منبع در مدار شارش مي‌شود. ميزان شدت جريان به دامنه ولتاژي كه از منبع به مدار اعمال مي‌شود، بستگي دارد. بطور مثال اگر ولوم آمپلي فاير را زياد كنيد، دامنه يا ولتاژ منبع معادل وابسته سيگنال ورودي، افزايش يافته و در نتيجه جريان مدار زياد شده و آنگاه مشاهده مي‌كنيد كه صداي بلندگو زياد مي‌شود. تا اينجا يك فرآيند ساده‌اي از روند عادي را شناختيم. اما مسئله توان خروجي در كجاي مطلب گنجانده خواهد شد. از آنجا كه مي‌دانيد توان خروجي هر منبع از حاصل تقسيم مربع ولتاژ مؤثر دو سر بار (بلندگو) بر مقدار اهم بلندگو بدست مي‌آيد. به عبارتي اگر ولتاژ مؤثر برابر با ده ولت باشد مربع آن 100 ولت مي‌شود و اگر مقدار امپدانس بلندگو نيز 8 اهم باشد، توان خروجي اين آمپلي فاير برابر با (وات 12.5= 8/100) خواهد شد. نكته مهم اينجا است كه اگر امپدانس بلندگو را 4 اهم نماييم مطابق آنچه كه در متن مي‌خوانيد بايد توان خروج دو برابر شود، يعني ( وات 25= 4/100) !!!! اين عمليات تنها در تئوري قابل بيان است. در حاليكه به دليل مقاومت داخلي كه مقدار آن در آمپلي فايرهاي با قدرت بالا در حدود يك اهم مي‌باشد، نمي‌توانيم شاهد افزايش دو برابري توان خروجي باشيم. به همين دليل هنگاميكه مشخصات توان يك آمپلي‌فاير را در كاتالوگ آن مورد بررسي قرار مي‌دهيم، مشاهده مي‌كنيم كه بطور مثال براي بلندگوي 8 اهم 200 وات و براي بلندگوي 4 اهم 350 وات قيد مي‌كنند. لذا در مي‌يابيم كه با نصف شدن امپدانس بلندگو مقدار توان خروجي دو برابر نشده!!! و سازندگان دستگاه آمپلي‌فاير، وجود مقاومت داخلي را در اندازه‌گيري و محاسبات خود درج كرده‌اند.
    اگر آمپلي‌فايري بتواند بلندگويي با امپدانس 2 اهم را خوراك دهد!!! حتماً مي‌بايست به تاييد و دستورالعمل كاتالوگ و مهندسين كارخانه سازنده رسيده باشد. در غير اين صورت به دليل وجود مقاومت داخلي، تلفات دروني كه متعلق به عناصر ( ترانزيستور يا FET ) مدار خروجي است، افزايش يافته و موجب سوختن آنها مي‌شود.
    نكته مهم كه در اين بحث مي‌بايست به آن توجه كرد اين است كه در آمپلي‌فايرهاي صوتي هيچگاه و هرگز تطبيق امپدانس نداريم!!! زيرا يكي از شرايط مهم در تطبيق امپدانس فراهم نمودن تساوي امپدانس داخلي با بلندگو است. بطوري كه اگر مقاومت داخلي سيستمي (0.5) اهم باشد، براي رسيدن به شرايط تطبيق امپدانس، حتما مقدار امپدانس بلندگو نيز (0.5) اهم شود ـ تا توان داخلي با توان خارجي مطابق اصول تطبيق امپدانس برابر گردد و اين موجب سوختن آخرين طبقه تقويت قدرت دستگاه خواهدشد.

  2. امیر حسین چهار شنبه 16 آوریل 2008 08:16

    مفهوم درایو غلط علمی ندارد و منظور اینه ما در صدا خطای ریتم و مشکل Bass نداشته باشیم.
    این مفهوم به ادبیات های فای بر میگردد و ربطی به مدلسازی الکترونیکی ندارد.
    امپدانس خروجی آمپلی فایرهای خوب عموما زیر 0.1 اهم هست و آمپلی فایرهایی هستند که تقریبا با نصف شدن امپدانس توان رو دو برابر میکنند.
    در لامپها ما با استفاده از ترانس تطبیق امپدانس داریم.

  3. ابراهيم وژده ميانه سه شنبه 22 آوریل 2008 11:42

    عزيزم:
    چكيده پاسخ به متن اصلي، اساساً طرح اين مسئاله بود كه در هيچ مدار تقويت كننده صوتي، اعم از ترانزيستوري و لامپي ـ تطبيق امپدانس رخ نمي‌دهد و بكارگيري اين واژه نيز يك غلط علمي است.
    بكارگيري تطبيق امپدانس ـ تنها در تقويت كننده‌هاي RF كارآيي دارد. زيرا طول موج سيگنال RF ضريبي از طول كابل خواهد بوده كه سيگنال RF را به آنتن مي‌رساند. زيرا لحظه برخورد سيگنال رفت با بازگشت مي‌بايست به كمترين دامنه (VSWR) برسد. وقوع اين شرايط را تطبيق امپدانس مي‌نامند و در اين لحظه امپدانس خارجي (آنتن) با امپدانس داخلي برابر و يا مقدار مقاومت موهومي آن صفر شود.

    اكنون با توجه به شناخت علمي تطبيق امپدانس آيا مي‌توان براي تقويت كننده‌هاي صوتي اين تئوري را بكار گرفت؟ اگر بالاترين فركانس صوتي 20KHz را بخواهيم تقويت كرده و با بلندگو تطبيق امپداني نماييم، طول موجي برابر با 15Km در داخل كابل توليد مي‌شود و اگر بخواهيم شرايط تطبيق امپدانس رخ دهد، با اختيار كردن 7.5Km كابل (برابر با نصف طول موج) امپدانس داخلي آمپلي‌فاير به كمترين مقدار (VSWR) از طرف بلندگو مي‌رسد كه امري مزاح انگيز خواهد بود!!!!!

    البته واضح است كه اين شرايط تنها براي يك فركانس (20KHz) ايجاد شده، در حاليكه اگر بخواهيم براي همه گستره فركانس صوتي كه از (20Hz – 20KHz) است، شرايط طبيق امپدانس را لحاظ نماييم، طول كابل از (75000Km – 7.5Km) تغيير مي‌كند و لذا منظور نظر حضرات مهندسين صدايي كه به تطبيق امپدانس در سيستم‌هاي صوتي اعتقاد وافر دارند، برآورد مي‌شود!!!!

    بنابراين عزيزان گرامي ترانسي كه در خروجي آمپلي‌فايرها نصب مي‌كنند براي تبديل امپدانس (Impedance Transfer) است كه اين ترانس امپدانس 8 اهم يا 4 اهم بلندگو را به امپدانس داخلي آمپلي‌فاير كه مي‌تواند مقدارش زياد باشد، (مانند آمپلي فايرهاي لامپي) تبديل نمايد.

  4. ابراهيم وژده ميانه سه شنبه 22 آوریل 2008 13:56

    آدرس e-mail ابراهيم وژده ميانه ebevog@yahoo.com است

  5. امیر حسین سه شنبه 22 آوریل 2008 16:33

    در مورد لامپ منظورم از تطبیق اونی نبود که منظور شما بود. ترانس امپدانس دیده شده توسط مدار خروجی لامپ رو زیاد میکنه و تطبیق امپدانس نمیده.
    اون تطبیق امپدانسی که شما میگید اینه که ما با یک مدار H واسط کاری کنیم امپدانسی که مدار آمپلی فایر میبینه بشه همون امپدانس خروجی خودش تا بیشترین توان رو به مدار برسونه .
    این کار در یک محدوده کم فرکانسی قابل انجام هست با قرار دادن یک دوقطبی H با سلف و خازن تا امپدانس ای که آمپلی فایر میبینه به 0.1 اهم نزدیک بشه.
    این کار منطقی نیست چون هم سیستم پیچیده میشه و هم اون تابع H خیلی پیچیده درمیاد چون امپدانس بلندگو خیلی در محدوده فرکانسی تغییرات داره و اینکه کلا این کار تنها بازدهی رو زیاد میکنه که الان خیلی این مساله پارامتر مهم محسوب نمیشه.
    ببخشید کمی عصبانی جواب دادم

  6. ابراهيم وژده ميانه سه شنبه 29 آوریل 2008 07:38

    گرامي:
    خواهشمند است پس از اين، قبل از عصباني شدن ـ قدري انديشه مهندسي خود را بكار بگيريد و پاسخ مناسب ارايه دهيد.
    در بحث مهندسي به ويژه مطالب الكترونيك، نمي‌‌توان گفت” منظور من از تطبيق اوني كه…” كلمه تطبيق با تبديل امپدانس متفاوت است و شآن نزول آن نيز متفاوت!!!!
    براي جلب علاقمندان به مطالعه مقالات خود به دنبال ببانات علمي بپردازيد. احساسي برخورد نكنيد.
    با تشكر

  7. امیر حسین سه شنبه 29 آوریل 2008 07:43

    باز هم عذرخواهی میکنم

  8. ابراهيم وژده ميانه سه شنبه 29 آوریل 2008 16:27

    عزيز گرامي:
    آنجه كه در سيستم‌هاي تقويت‌كننده‌هاي صوتي حاكم است تطبق ولتاژ است. به گونه‌اي كه
    اگر بيشترين دامنه ولتاژ مؤثر مدار باز بدون اعوجاج يك آمپلي‌فاير را اندازه‌گيري كرده و سپس به بلندگويي با امپدانس 4 يا 8 اهمي متصل نماييم، در بهترين شرايط مي‌بايست ولتاژ مؤثر آن تغيير نكند و تطبيق ولتاژ برقرار گردد و اين امر به دليل مقاومت داخلي اندكي كه در آخرين طبقه تقويت كننده خروجي وجود دارد، ممكن نخواهد شد. به همين دليل در كاتالوگ آمپلي‌فاير قيد مي‌كند هنگاميكه امپدانس بلندگو 8 اهم باشد مثلاً 150 وات و براي 4 اهمي 260 وات محدود مي‌شود. در صورت تطبيق ولتاژ ايدآل با نصف شدن امپدانس توان خروجي دو برابر يعني 300 وات مي‌شد.
    با تشكر.

  9. ابراهيم وژده ميانه سه شنبه 29 آوریل 2008 16:28

    عزيز گرامي:
    آنجه كه در سيستم‌هاي تقويت‌كننده‌هاي صوتي حاكم است تطبيق ولتاژ است. به گونه‌اي كه
    اگر بيشترين دامنه ولتاژ مؤثر مدار باز بدون اعوجاج يك آمپلي‌فاير را اندازه‌گيري كرده و سپس به بلندگويي با امپدانس ۴ يا ۸ اهمي متصل نماييم، در بهترين شرايط مي‌بايست ولتاژ مؤثر آن تغيير نكند و تطبيق ولتاژ برقرار گردد و اين امر به دليل مقاومت داخلي اندكي كه در آخرين طبقه تقويت كننده خروجي وجود دارد، ممكن نخواهد شد. به همين دليل در كاتالوگ آمپلي‌فاير قيد مي‌كند هنگاميكه امپدانس بلندگو ۸ اهم باشد مثلاً ۱۵۰ وات و براي ۴ اهمي ۲۶۰ وات محدود مي‌شود. در صورت تطبيق ولتاژ ايدآل با نصف شدن امپدانس توان خروجي دو برابر يعني ۳۰۰ وات مي‌شد.
    با تشكر.

  10. hooman پنجشنبه 3 جولای 2008 14:27

    به نظر مییاد دنباله روی از عدم تغییر در مقدار ولتاز موثر خروجی در اتصال به بار بهترین مفهوم باشد.عملا چیزی که خودم در ساخت امپ های لامپی تجربه کردم و باعث دسترسی به نتایج خوب مشود.

  11. hooman پنجشنبه 3 جولای 2008 14:58

    به وسیله اسکوپ به راحتی تغییر دامنه سیگنال را قبل وبعد از اتصال به بلند گو بررسی کرد.کیفیت در طراحی امپلی فایر به منظور دستیابی به توان مورد نظر اینجا دیده میشود.ارایه مقدار دو برار شده توان در کاتالوگ امپلی فایر برای یک مصرف کننده عادی زمانییکه امپدانس بلند گو کم شده است چگونه مفهوم میشود؟

  12. شهريار شنبه 17 سپتامبر 2011 12:10

    سلام در همسايگي تالاري زندگي ميكنيم كه با صداي وحشتناك باندهاي خود آسايش را از همه سلب كرده از طريق شكايت هم موضوع فرسايشي شده و با داشتن رابطه هاي مخصوص گستاخانه تر هم عمل ميكند خواهش ميكنم تقاضا ميكنم. أيا راهي هست كه بتوان با ايجاد نويز او را مجبور به استفاده از يك صداي نرم در حد محيط كار خودش نمود بي صبرانه منتظر جواب شما هستم  

Post a Comment

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*