آمپلی فایر (Amplifier) یا تقویت کننده یک دستگاه الکترونیکی است که ولتاژ، جریان یا قدرت سیگنال را افزایش می دهد. آمپلی فایر تحت شبکه در ارتباطات و پخش بی سیم و در انواع تجهیزات صوتی استفاده می شود. آنها را می توان به عنوان تقویت کننده سیگنال ضعیف یا تقویت کننده قدرت طبقه بندی کرد.

نحوه کارکرد آمپلی فایر تحت شبکه

آمپلی‌فایر تحت شبکه یا شبکه‌ای (Network Amplifier) یک دستگاه تقویت‌کننده صوتی است که می‌تواند از طریق یک شبکه ارتباطی از راه دور کنترل شود. این نوع آمپلی‌فایرها از طریق اتصال به یک شبکه محلی (LAN) یا شبکه بزرگ‌مقیاس (WAN) به سایر دستگاه‌ها یا سیستم‌های کنترلی متصل می‌شوند. نحوه کارکرد آمپلی‌فایر تحت شبکه به این صورت است:

ابتدا آمپلی‌فایر به شبکه متصل می‌شود، سپس از طریق یک رابط کاربری یا نرم‌افزار مدیریت، کاربر می‌تواند آمپلی‌فایر را کنترل کرده و تنظیمات مورد نیاز را اعمال کند. این امکان به کاربران اجازه می‌دهد تا از راه دور و از هر مکانی که به اینترنت وصل هستند آمپلی‌فایر را کنترل کنند.

به عنوان مثال، یک آمپلی‌فایر تحت شبکه می‌تواند از طریق یک نرم‌افزار مدیریتی که بر روی یک کامپیوتر یا دستگاه هوشمند نصب شده است، تنظیمات صدا، میزان تقویت و ورودی‌های صوتی را تغییر دهد. همچنین، برخی آمپلی‌فایرهای تحت شبکه از طریق پروتکل‌های شبکه مانند TCP/IP قابلیت ارسال و دریافت داده‌ها را دارند که این امر به کاربران امکان می‌دهد تا از راه دور و از طریق شبکه، به آمپلی‌فایر دستورات مختلف ارسال کنند.

به طور خلاصه، آمپلی‌فایر تحت شبکه از طریق اتصال به یک شبکه ارتباطی به کاربران امکان کنترل و مدیریت از راه دور را می‌دهد و این امر به دسترسی و کنترل آسان‌تر برای کاربران از هر نقطه‌ای که به اینترنت متصل هستند منجر می‌شود.

تقسیم بندی آمپلی فایرها براساس ورودی و خروجی

آمپلی‌فایرها از نظر ورودی و خروجی به چند بخش تقسیم می‌شوند. این تقسیم بر اساس تعداد و نوع ورودی‌ها و خروجی‌های صوتی آمپلی‌فایر است.

Mono (مونو): آمپلی‌فایرهای مونو یک ورودی صوتی و یک خروجی صوتی دارند. این نوع آمپلی‌فایرها بیشتر برای سیستم‌های صوتی تک‌کاناله یا ساب‌ووفرها استفاده می‌شود.

Stereo (استریو): آمپلی‌فایرهای استریو دارای دو ورودی صوتی (چپ و راست) و دو خروجی صوتی (چپ و راست) هستند. این نوع آمپلی‌فایرها برای پخش موسیقی و صدای استریوفونیک استفاده می‌شوند.

Multi-channel (چندکاناله): آمپلی‌فایرهای چندکاناله دارای بیش از دو ورودی صوتی (معمولا 5 یا 7 ورودی برای سیستم‌های صوتی چندکاناله) و چند خروجی صوتی هستند. این نوع آمپلی‌فایرها برای سیستم‌های صوتی خانگی چندکاناله (مانند سیستم‌های صوتی 5.1 یا 7.1) استفاده می‌شوند.

هر یک از این نوع آمپلی‌فایرها بر اساس نیازهای خاص و نوع استفاده مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب نوع مناسب آمپلی‌فایر بر اساس نیازهای ورودی و خروجی صوتی مورد استفاده از اهمیت بالایی برخوردار است.

انواع تقویت کننده های آمپلی فایر

انواع تقویت کننده‌های آمپلی‌فایر به چند صورت مختلف هستند که عبارتند از:

Class A (کلاس آ): در این نوع آمپلی‌فایر، تمام سیگنال ورودی به صورت مستقیم به تقویت کننده ورودی منتقل می‌شود و بدون هیچ گونه تقسیم باری تقویت می‌شود. این نوع آمپلی‌فایرها دارای کیفیت صدای بسیار بالا هستند، اما به دلیل مصرف بالای برق، از طریق خنثی‌ساز گرمایی خنثی می‌شوند.

Class B (کلاس بی): در این نوع آمپلی‌فایر، سیگنال ورودی به دو بخش تقسیم می‌شود و هر بخش به صورت جداگانه تقویت می‌شود. این نوع آمپلی‌فایرها به دلیل کاهش مصرف برق نسبت به کلاس آ بسیار محبوب هستند، اما باعث ایجاد تداخل واضح در نواحی تقسیم بار می‌شوند.

Class AB (کلاس آ‌بی): در این نوع آمپلی‌فایر ترکیبی از کلاس آ و کلاس بی استفاده می‌شود، به طوری که در زمان‌هایی که سیگنال ورودی کم است، تنها یکی از بخش‌های تقویت کننده فعال است و در زمان‌هایی که سیگنال ورودی بیشتر است هر دو بخش فعال می‌شوند. این نوع آمپلی‌فایرها دارای کیفیت صدای بالا و مصرف برق کمتری نسبت به کلاس آ هستند.

Class D (کلاس دی): در این نوع آمپلی‌فایر، سیگنال ورودی به صورت دیجیتال تبدیل شده و به عنوان یک سیگنال پالس به تقویت کننده فرستاده می‌شود. این نوع آمپلی‌فایرها دارای مصرف برق کمی هستند و برای استفاده در سیستم‌های صوتی از نوع باتری‌ای مناسب هستند، اما کیفیت صدای آن‌ها نسبت به سایر نوع آمپلی‌فایرها پایین‌تر است.

هر یک از این نوع آمپلی‌فایرها بر اساس نیازهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نکات مهم در تقویت توان آمپلی فایر

دو نکته مهم در تقویت توان عبارتند از: توان خروجی و راندمان. توان خروجی بر حسب وات یا کیلووات اندازه گیری می شود. راندمان نسبت قدرت سیگنال خروجی به کل توان ورودی (وات مورد نیاز منبع تغذیه یا باتری) است. این مقدار همیشه کمتر از 1 است و معمولا به صورت درصد بیان می شود.  در کاربردهای صوتی، تقویت کننده های قدرت 30 تا 50 درصد کارایی دارند. در ارتباطات بی سیم و فرستنده های پخش، راندمان از حدود 50 تا 70 درصد متغیر است. در تقویت کننده های قدرت صوتی Hi-Fi، اعوجاج نیز یک عامل مهم است. این معیاری از میزانی که شکل موج خروجی یک تکرار واقعی از شکل موج ورودی است. به طور کلی هرچه اعوجاج کمتر باشد، صدای خروجی بهتر است.

انواع تقویت کننده سیگنال

انواع مختلفی از تقویت کننده های سیگنال وجود دارد که هر کدام می توانند انواع سیگنال های مختلفی را تنظیم کنند. در اینجا لیستی از تقویت کننده های سیگنال رایج موجود در سیستم های جمع آوری داده های امروزی آمده است:

• تقویت کننده های دیفرانسیل
• تقویت کننده های ایزوله
• تقویت کننده های ولتاژ: تقویت کننده ولتاژ پایین، تقویت کننده ولتاژ بالا، تقویت کننده ولتاژ DC، تقویت کننده ولتاژ  AC 
• تقویت کننده های جریان
• تقویت کننده های پیزوالکتریک
• تقویت کننده های شارژ
• تقویت کننده های ترموکوپل
• تقویت کننده های کرنش سنج: تقویت کننده پل، تقویت کننده تمام پل، تقویت کننده نیم پل، تقویت کننده یک چهارم پل
• تقویت کننده های مقاومتی
• تقویت کننده های LVDT

تقویت کننده ها با توجه به خصوصیات ورودی ها، خروجی ها و نحوه ارتباط آنها توصیف می شوند. همه تقویت‌کننده‌ها دارای بهره هستند، یک ضریب ضرب که بزرگی برخی از ویژگی‌های سیگنال خروجی را به ویژگی سیگنال ورودی مرتبط می‌کند. بهره ممکن است به عنوان نسبت ولتاژ خروجی به ولتاژ ورودی (افزایش ولتاژ)، توان خروجی به توان ورودی (افزایش توان)، یا ترکیبی از جریان، ولتاژ و توان مشخص شود. در بسیاری از موارد، ویژگی خروجی که تغییر می‌کند به همان خاصیت ورودی وابسته است و بهره را بدون واحد می‌کند اگرچه اغلب با دسی بل (dB) بیان می‌شود.

بیشتر تقویت کننده ها به صورت خطی طراحی شده اند. یعنی برای هر سطح ورودی و سیگنال خروجی معمولی بهره ثابتی را ارائه می دهند. اگر بهره تقویت کننده خطی نباشد، سیگنال خروجی می تواند مخدوش شود. با این حال، مواردی وجود دارد که سود متغیر مفید است. برخی از برنامه های پردازش سیگنال از تقویت کننده های بهره نمایی استفاده می کنند. 

آمپلی فایرها برای عملکرد خوب در یک برنامه خاص طراحی می شوند، به عنوان مثال: فرستنده ها و گیرنده های رادیویی و تلویزیون، تجهیزات استریو با کیفیت بالا، میکرو کامپیوترها و سایر تجهیزات دیجیتال و تقویت کننده های گیتار و سازهای دیگر. هر تقویت کننده شامل حداقل یک دستگاه فعال مانند یک لوله خلاء یا ترانزیستور است.

تقویت کننده های عملیاتی (amplifier)

تقویت‌کننده‌های عملیاتی یک نوع آمپلی‌فایر با ویژگی‌های خاص هستند. این تقویت‌کننده‌ها با نماد "Op-Amp" شناخته می‌شوند و از آن‌ها برای تقویت سیگنال‌های الکتریکی استفاده می‌شود. Op-Ampها دارای ویژگی‌هایی همچون ولتاژ تغذیه بالا، مقاومت ورودی بالا، مقاومت خروجی پایین و توان تقویت بالا هستند. آن‌ها دارای دو ورودی (ورودی غیر-وارونه و ورودی وارونه) و یک خروجی هستند. همچنین به عنوان تقویت‌کننده‌های ولتاژ، تقویت‌کننده‌های جریان، تقویت‌کننده‌های فرکانس و یا تقویت‌کننده‌های فشاری (comparator) استفاده می‎ شوند.

Op-Ampها در مدارهای الکترونیکی به عنوان بخشی از مدارهای تقویت‌کننده، فیلترها، مقایسه‌کننده‌ها و مدارهای تولید موج استفاده می‌شوند. آن‌ها نقش بسیار مهمی در طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی ایفا می‌کنند و به دلیل ویژگی‌های برتری که دارند از اهمیت بسیاری برخوردارند.

روش کوپلینگ تقویت کننده بین مرحله ای

تقویت کننده ها گاهی اوقات با روش جفت شدن سیگنال در ورودی، خروجی یا بین مراحل طبقه بندی می شوند. انواع مختلف اینها عبارتند از:

تقویت کننده جفت شده مقاومتی –خازنی (RC): با استفاده از شبکه ای از مقاومت ها و خازن ها با طراحی این تقویت کننده ها نمی توانند سیگنال های DC را تقویت کنند زیرا خازن ها جزء DC سیگنال ورودی را مسدود می کنند. تقویت کننده های جفت شده RC اغلب در مدارهایی با لوله های خلاء یا ترانزیستورهای گسسته استفاده می شوند.

تقویت کننده جفت شده ترانسفورماتور: با استفاده از ترانسفورماتور برای تطبیق امپدانس ها یا جدا کردن بخش هایی از مدارها اغلب تقویت کننده های جفت شده با LC و ترانسفورماتور را نمی توان تشخیص داد زیرا ترانسفورماتور نوعی سلف است.

تقویت کننده جفت شده مستقیم: بدون استفاده از اجزای تطبیق امپدانس و بایاس این دسته از تقویت کننده ها در روزهای لوله خلاء که ولتاژ آند (خروجی) بیشتر از چند صد ولت و ولتاژ شبکه (ورودی) چند ولت منهای بود بسیار غیر معمول بود. بنابراین آنها فقط در صورتی استفاده می شوند که بهره تا DC مشخص شده باشد (مثلا در یک اسیلوسکوپ). 

بیشتر بخوانید: مقایسه تلفن و اینترکام

تقویت کننده سیگنال چیست؟

تقویت کننده سیگنال مداری است که از توان الکتریکی برای افزایش دامنه سیگنال ولتاژ یا جریان سیگنال ورودی استفاده می کند و این نسخه با دامنه بالاتر را در پایانه های خروجی خود خروج می دهد. تقویت کننده سیگنال ایده آل یک کپی دقیق از سیگنال اصلی ایجاد می کند که بزرگتر است اما از هر نظر یکسان است. در عمل، تقویت‌کننده «کامل» امکان‌پذیر نیست، زیرا هیچ مداری نمی‌تواند به طور کامل و متناسب تمام جنبه‌های یک سیگنال را از نقطه‌ای مشخص افزایش دهد.

تقویت‌کننده‌های سیگنال جزء هزاران دستگاه ضروری از جمله سیستم‌های تلفن ثابت و تلفن همراه، سیستم‌های موسیقی و آدرس عمومی، سیستم‌های جمع‌آوری داده (DAQ)، فرستنده‌های فرکانس رادیویی، کنترل‌کننده‌های سروو موتور و تعداد بیشماری دیگر هستند. در سیستم‌های اکتساب داده (DAQ)، تقویت‌کننده‌های سیگنال برای افزایش دامنه سنسورهایی که سیگنال‌های کوچکی را تولید می‌کنند تا سطحی که می‌توانند به مبدل A/D (ADC) برای دیجیتالی‌سازی ارسال شوند مورد نیاز است. مبدل معمولی آنالوگ به دیجیتال دارای دیافراگم ورودی 5± ولت است. بنابراین، سیگنال های ترموکوپل ها، شنت ها، استرین گیج ها و دیگران که به مراتب کمتر از ± 5 ولت هستند، باید قبل از ارسال به ADC به میزان قابل توجهی تقویت شوند.

کلاس های تقویت کننده قدرت

مدارهای تقویت کننده قدرت (مراحل خروجی) به عنوان A، B، AB و C برای طرح های آنالوگ و کلاس D و E برای طرح های سوئیچینگ طبقه بندی می شوند. کلاس های تقویت کننده قدرت بر اساس نسبت هر چرخه ورودی (زاویه هدایت) است که در طی آن یک دستگاه تقویت کننده جریان را عبور می دهد. تصویر زاویه هدایت از تقویت یک سیگنال سینوسی ناشی می شود. اگر دستگاه همیشه روشن باشد، زاویه هدایت 360 درجه است. اگر فقط برای نیمی از هر چرخه روشن باشد، زاویه 180 درجه است. زاویه جریان ارتباط نزدیکی با راندمان توان تقویت کننده دارد .

مزایای تقویت کننده های (آمپلی فایر) شبکه ای

در چند سال گذشته، صنعت صدا از پیشرفت سریع شبکه‌های فناوری اطلاعات بهره برده است. از آنجایی که شبکه‌ها با افزایش قابلیت اطمینان همراه با قابلیت‌های بی‌سیم قوی، سریع‌تر شده‌اند مزایای زیادی به‌وجود آورده اند و اجرای این قابلیت در بسیاری از محصولات موجود در بازار منطقی است. هر تجهیزات صوتی حرفه ای مدرن به احتمال زیاد دارای یک کارت شبکه است که به کاربران اجازه می دهد به صورت بی سیم به آن دستگاه متصل شوند و بتوانند از راه دور سیستم ها را پیکربندی، نظارت و راه اندازی کنند.

حالا می خواهیم بدانیم چرا در این بازار سیستم آمپلی فایر سودمند است؟ مشتریانی که قبلا سیستم‌های آمپلی فایر را با استفاده از محصولات شبکه‌ای ما راه‌اندازی کرده‌اند، تا به حال از مزایای آن مطلع شده‌اند، با این حال، آن‌هایی که هنوز نتوانسته‌اند متوجه شوند که چرا این به سرعت در مقایسه با تقویت‌کننده‌های سبک آنالوگ قدیمی موجود در بازار به سرعت به استاندارد صنعت تبدیل می‌شود مشکل دارند.

هنگام راه‌اندازی سیستم‌های آمپلی فایر تحت شبکه اندازه‌گیری‌های خاصی وجود دارد که باید در همان نقاطی که در اطراف ناحیه پوشش مورد نظر نقطه‌گذاری شده‌اند به دقت انجام شوند. اینها به عنوان نقاط تست شناخته می شوند. اندازه گیری ها را می توان با استفاده از اندازه گیری های مختلف موجود که می تواند دیجیتال یا آنالوگ باشد انجام داد. 

محیط‌هایی مانند تئاتر، فضاهای سخنرانی، کلاس‌های درس و سینما، از جمله، دارای تقویت‌کننده‌هایی هستند که در یک اتاق تجهیزات متمرکز یا شاید در یک اتاق کنترل در پشت هر تئاتر نصب شده‌اند. این بدان معناست که وقتی یک تکنسین در حال راه اندازی سیستمی بدون عملکرد شبکه است، هر بار که کنترل جریان خروجی تقویت کننده یا MLC (جبران اتلاف فلز) نیاز به تنظیم دارد، به عنوان مثال تکنسین باید به هر جایی که آمپلی فایرها نصب شده اند راه برود و تنظیمات لازم را انجام دهد.

برای مشاهده کامل سیستم آمپلی فایر به زیر مراجعه کنید:

در انتخاب یک تقویت‌کننده صدا یا تقویت‌کننده قدرت، برخی از مشخصات مهمی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:

توان خروجی: توان خروجی تقویت‌کننده یکی از مهم‌ترین مشخصات آن است. بسته به نیاز خود به توان، باید تقویت‌کننده‌ای را انتخاب کنید که توان خروجی مورد نیاز شما را فراهم کند.

نسبت سیگنال به نویز (SNR): این مشخصه نسبت سیگنال مفید به نویز و اعوجاجات غیرمطلوب است. یک SNR بالا به معنای کیفیت بهتر صدا است.
دامنه فرکانسی: دامنه فرکانسی تقویت‌کننده نشان دهنده حداکثر و کمترین فرکانسی است که تقویت‌کننده می‌تواند تقویت کند. این مشخصه بسیار مهم است برای اطمینان از پوشش تمامی فرکانس‌های مورد نیاز.

انحراف مجاز خطای تقویت: این مشخصه نشان دهنده اختلاف بین ولتاژ ورودی و خروجی تقویت‌کننده است. این مشخصه بسیار مهم است برای اطمینان از دقت تقویت‌کننده.

ورودی و خروجی‌ها: نوع و تعداد ورودی و خروجی‌های تقویت‌کننده نیز باید در نظر گرفته شوند. بسته به نیاز خاص خود به تعداد و نوع ورودی و خروجی‌ها توجه کنید.

این مشخصات به همراه نیازهای خاص شما و کاربردهای مورد نظر، می‌توانند به شما کمک کنند تا تقویت‌کننده مناسبی را برای نیازهای خود انتخاب کنید.در انتخاب و خرید آمپلی فایر، باید به موارد زیر توجه کرد:

پهنای باند: محدوده فرکانسی که آمپلی فایر می تواند تقویت کند.
نویز: مقدار اطلاعات اضافی ناخواسته در خروجی.
Skew Rate: حداکثر نرخ تغییر خروجی.
Gain: نسبت بین بزرگی سیگنال های ورودی و خروجی.
پایداری: توانایی ارائه خروجی ثابت و قابل اعتماد.
خطی بودن: درجه تناسب بین سیگنال های ورودی و خروجی.
راندمان: نسبت بین توان خروجی و توان مصرفی.
محدوده دینامیکی خروجی: نسبت بین بزرگترین و کوچکترین سطوح خروجی مفید.
این موارد مهم هستند تا بتوانید آمپلی فایر مناسبی را برای نیازهای خود انتخاب کنید.

سخن پایانی

این نوع آمپلی‌فایرها برای تقویت صدا در شبکه‌های کامپیوتری، سیستم‌های صوتی و تجهیزات مرتبط استفاده می‌شوند. آنها به عنوان یک واحد تقویت‌کننده برای انتقال صدا از یک دستگاه به دیگری در شبکه‌های کامپیوتری عمل می‌کنند. آمپلی‌فایرهای تحت شبکه به طور گسترده در سیستم‌های صوتی حرفه‌ای، سالن‌های کنفرانس، سالن‌های همایش، استودیوهای ضبط صدا، سینماها، تئاترها، سالن‌های کنسرت و سیستم‌های پخش موسیقی استفاده می‌شوند.

به طور کلی، آمپلی‌فایرهای تحت شبکه به عنوان یک عنصر کلیدی برای انتقال و تقویت صدا در سیستم‌های صوتی و تصویری بکار می‌روند و نقش مهمی در ارائه صدای با کیفیت و واضح در محیط‌های مختلف دارند.

سوالات متداول 

1. آمپلی‌فایر تحت شبکه چیست؟
آمپلی‌فایر تحت شبکه یک دستگاه الکترونیکی است که برای تقویت و انتقال صدا از طریق شبکه‌های کامپیوتری و شبکه‌ استفاده می‌شود.

2. چگونه یک آمپلی‌فایر تحت شبکه را پیکربندی کنیم؟ 
بیشتر آمپلی‌فایرهای تحت شبکه دارای یک رابط کاربری وب برای پیکربندی هستند. با ورود به آدرس IP آمپلی‌فایر از طریق مرورگر وب، می‌توانید تنظیمات و پیکربندی‌های مختلف را انجام دهید.

3. آیا آمپلی‌فایر تحت شبکه قابلیت اتصال به سیستم‌های هوشمند را دارد؟ 
بله، بسیاری از آمپلی‌فایرهای تحت شبکه دارای قابلیت اتصال به سیستم‌های هوشمند و اتوماسیون خانه مانند سیستم‌های هوشمند صوتی، سیستم‌های هوشمند روشنایی و سیستم‌های هوشمند امنیتی هستند.