روژه ساخت تقویت کننده با امپدانس ورودی بالا :

در این مقاله با روش ساخت مدار تقویت کننده سیگنالی آشنا خواهید شد که دارای امپدانس ورودی بالایی است. اما قبل از تشریح پروژه باید بدانیم مفهوم امپدانس ورودی و امپدانس خروجی چیست؟

مفهوم امپدانس ورودی (مقاومت) و امپدانس (مقاومت) خروجی :

هر موقع از وسایلی مانند میکروفون  تقویت کننده پری میکسر در استودیو نام برده می شود از امپدانس خروجی یا ورودی مربوط به آنها هم صحبت  می شود .امپدانس چیست؟

ابتدا ما باید توجه کنیم به مفهوم مقاومت الکتریکی که با علامت امگا مشخص می شود .یک مدارساده الکتریکی از باتری و مقاومت به وجود می آید. باتری ولتاژ تولید می کند و این ولتاژ باعث جاری شدن جریان در مقاومت می شود ، مقدار جریان در مدار به مقدار مقاومت بستگی دارد. از سویی ولتاژ هم این جریان را تغییر می دهد ، پس رابطه ای به دست می آید V=IR .

در مورد امپدانس ورودی و خروجی و نظیر ان مسله کمی پیچیده تر می شود زیرا مولفه هایی دیگر وارد می شود مثل  ظرفیت خازنی و اندوکتاس که در به وجود آمدن مقاومتی به نام امپدانس دخالت داده می شوند. سیگنال صوتی یک الکتریسته متناوب است که  مقادیر خازنی و اندوکتاس سلفی در برابر ان تشکیل مقاوت می دهند .خروجی یک میکروفون و همچنین خروجی یک میکسر سیگنال صوتی متناوب است.

پس به نتیجه می رسیم که در طراحي مدارات الكترونيك درك درستي از مفهوم امپدانس ورودي و امپدانس خروجي از اهميت بالايي برخوردار است. براي درك موضوع بهتر است با يك مثال عملي شروع كنيم. فرض كنيد روي خروجي يك دستگاه مثلا منبع تغذيه 40 ولت – 5 آمپر نوشته شده است. سئوالي كه پيش مي آيد معنا و مفهوم اين اعداد مي باشد.
وقتي روي منبع ولتاژي فرضا نوشته شده 40 ولت – 5 آمپر يعني طراح و سازنده آن تضمين كرده، اگر از اين منبع ولتاژ، جرياني بين صفر تا 5 آمپر كشيده شود، منبع به عنوان يك منبع ولتاژ ايده آل عمل كرده و ولتاژ آن 40 ولت پایدار بماند يا نهايتا يك درصد افت كند. اما اين اعداد به زبان ديگري نيز قابل بيان مي باشد كه به آن امپدانس خروجي مي گويند.

Zout = 40V / 5A = 8 ohm

به عبارتي طراح يا سازنده مي توانسته روي منبع تغذيه  40 ولت با امپدانس خروجي 8 اهم بنويسد. يعني اينكه تضمين مي كند كه اگر به خروجي اين منبع تغذيه مقاومت يا مدارتي با امپدانس ورودي بين بينهايت تا 8 اهم وصل كنيم باز هم ولتاژ منبع تغذيه 40 ولت باقی بماند يا نهايتا يك درصد افت كند. نكته اي كه بايد اشاره كنم اينكه مدارات از ديد ورودي و خروجي يا تونن هستند يا نورتن كه به ترتيب منبع ولتاژ يا منبع جريان هستند.
پر واضح است باتوجه به توضيحاتي كه دادم منبع ولتاژ يا در حالت كلي تر مداري ايده آل است كه امپدانس كمتر و نزديك به صفري داشته باشد تا بتواند به بار يا طبقه بعد خود جريان كافي را برساند. ليكن مداري از لحاظ امپدانس ورودي مناسب تر است كه، امپدانس ورودي بيشتري داشته باشد چرا كه در ولتاژ مشخص، جريان كمتري از طبقه قبل خود می کشد و از همه مهمتر اثر بارگذاري كمتري روي طبقه قبل خود دارد. براي نمونه يك اپ – امپ 741 كه نسخه توسعه يافته يك مدار تقويت كننده يك طبقه ساده بوده، با افزايش طبقات ورودي و خروجي و ايده هاي ديگر امروزه داراي امپدانس خروجي چند اهم و امپدانس ورودي چند مگا اهم است. بنابرين به علت امپدانس خروجي بسيار كم، جريان نسبتا مناسبي براي راه اندازي طبقه بعد خود دارد و به علت امپدانس ورودي زياد اثر بار گذاري بسيار كمي روي طبقه قبل می گذارد.

به این نکته نیز باید توجه داشت که وقتی می خواهیم بیشترین قدرت را از وسیله ای به  مداری انتقال دهیم بایستی مقدار مقاومت امپدانس خروجی آن وسیله با مقدار مقاومت امپدانس ورودی مدار گیرنده یکی شود .

پروژه :

مداری که ما قصد تشریح آن را داریم یک تقویت کننده سیگنال 1 وات با امپدانس ورودی خیلی بالا است. امپدانس ورودی خیلی بالای این آمپلیفایر به خاطر استفاده دو عدد ترانزیستور به صورت دارلینگتون در قسمت ورودی مدار است. امپدانس ورودی مدار به 20 مگا اهم رسیده است. در این مدار از 4 عدد ترانزیستور و یک آپ امپ 741 استفاده شده است. برای به دست آوردن یک آمپلیفایر با امپدانس ورودی بالا ، ما می توانیم سیگنال ورودی را از دستگاهی با سطوح ضعیف بدهیم.

این مدار تقویت کننده سیگنال با امپدانس ورودی بالا بسیار ارزان و ساده ساخته می شود. و با ولتاژ ورودی 9 ولت کار می کند.