الفرق بين مضخم الجهد ومضخم القدرة - Voltage Amplifier vs Power Amplifier

ما هو مضخم الجهد ومضخم القدرة؟

الجهد والقدرة هما التصنيفان الرئيسيان لمكبرات الصوت ويتم التصنيف على أساس المقارنة التي تمّ إجراؤها وفقًا لخصائص المدخلات المطبقة وإشارة الخرج المتولدة، يتمثل الاختلاف الجوهري بين مضخم الجهد ومضخم القدرة في أنّ مضخم الجهد يزيد من مستوى الجهد لإشارة الإدخال المطبقة. في مقابل ذلك، فإنّ مضخم القدرة هو الذي يعزز مستوى طاقة إشارة الإدخال.

ما هو المضخم – an Amplifier؟

المكبر أو المضخم هو جهاز إلكتروني يعزز مستوى الإشارة الموجودة عند مدخلاته ويوفر إشارة مرتفعة ولكن متطابقة عند الخرج. وبالتالي فهو جهاز يخدم غرض التضخيم. يُعرف العامل الذي يحدد مستوى التضخيم الذي تعطيه وحدة التضخيم باسم كسب المكبر أو المضخم.

بشكل عام، تتطلب التطبيقات المختلفة إشارات خرج كبيرة جدًا تفشل وحدة تضخيم واحدة في توفيرها. لذلك، يوجد أحيانًا اتصال متسلسل للمضخمات أو المكبرات حيث يعمل إخراج أحدهم كمدخل إلى التالي وما إلى ذلك. بهذه الطريقة نحصل على تضخيم متعدد المراحل للإشارة.

تعريف مضخم الجهد – Voltage Amplifier:

هنا يشير الاسم نفسه إلى أنّه مكبر للصوت يرتبط تشغيله بالجهد لذلك تمّ تصميم وحدة التضخيم لزيادة مستوى الجهد لإشارة الإدخال المطبقة وتُعرف باسم “مضخم الجهد”. يعتمد تصميمه على تحقيق أعلى كسب جهد ممكن، إنّ كسب مكبر الصوت ليس سوى نسبة المخرجات إلى قيمة الإدخال. كسب الجهد لهذا مكبر الصوت هو النسبة المقابلة لجهد الخرج إلى المدخلات:

A_V = V_out/V_in

افترض أنّه إذا كان جهد إشارة الدخل المطبق هو (1) فولت وكان جهد الخرج بعد التضخيم (25) فولت، فإنّ كسب الجهد سيكون (25)، حيث يكون الكسب كمية غير محددة. مكبرات الصوت هذه هي الجهاز الذي يستمد قدرًا ضئيلًا جدًا من الطاقة من الحمل. يشار إلى هذه باسم مضخمات الإشارة الصغيرة حيث أنّ حجم الإشارة التي يتم تقديمها في الواقع كمدخل صغير جدًا والتي ترفعها دائرة مكبر الصوت.

تعريف مضخم القدرة – Power amplifier:

مضخم القدرة هو جهاز مصمم لزيادة مستوى طاقة الإشارة الموجودة عند الإدخال، بشكل أساسي، للحصول على طاقة كبيرة عند الخرج، يجب أن تكون الإشارة التي تحتوي على مقدار كبير من جهد الإشارة موجودة عند الإدخال. هذا هو السبب بشكل عام في وجود مضخم الجهد قبل مضخم الطاقة أو القدرة. الآن ما هي الحاجة لمثل هذه الإشارة عالية الجهد عند الإدخال وهل تعتقد حقًا أنّه يمكن تضخيم الطاقة؟

الإجابة هي أنّه لا يمكن أبدًا تضخيم الطاقة بشكل مباشر حيث لا يمكن لأي جهاز القيام بذلك. في الأساس، يقوم مضخم الطاقة بتغيير طاقة التيار المستمر المجمعة من دائرة خرج إلى طاقة إشارة تيار متردد. الجهد العالي للإشارة عند الإدخال يولد تيار إشارة عالي، ينتج عنه طاقة خرج عالية. نظرًا لأنّه يتم التحكم في طاقة التيار المتردد بواسطة إشارة الإدخال المطبقة، فإنّ هذا هو السبب، يُنظر إلى مضخم القدرة على أنّه محول طاقة تيار مستمر إلى تيار متردد يتم التحكم في قيمته بواسطة إشارة الإدخال. لذلك، سيكون اكتساب طاقة المكبر أو المضخم:

A_p = A_V × A_i

حيث:

A_V = V_out/V_in

A_i = I_out/I_in

الفرق بين مضخم الجهد ومضخم القدرة:

جدول المقارنة بين مضخم الجهد ومضخم القدرة:

الاختلافات الرئيسية بين مضخم الجهد ومضخم القدرة:

• تمّ تصميم مضخم الجهد لتضخيم الجهد بينما يقوم مضخم القدرة بتضخيم مستوى طاقة الإشارة.

• تحتوي مضخمات الجهد على إشارة إدخال ذات حجم صغير، وبالتالي تُعرف باسم مضخم الإشارة الصغيرة. في حين أنّ مضخمات القدرة تتطلب إشارة إدخال ذات حجم أكبر نسبيًا، فإنّ هذا يُعرف بمضخم إشارة كبير.

• قاعدة الترانزستور في دائرة مضخم الجهد رقيقة لأنّها لا تصمم للتعامل مع التيار الكبير. ولكن نظرًا لأنّ مضخم القدرة يجب أن يتعامل مع تيار كبير، فإنّ منطقة قاعدة أكثر سمكًا نسبيًا.

• بشكل عام، يتم استخدام ترانزستورات الطاقة المنخفضة أو المتوسطة ذات الحجم المادي الأصغر لتصميم مضخم الجهد. ومع ذلك، يتم استخدام الترانزستورات عالية الطاقة ذات الحجم المادي الكبير لمضخمات القدرة.

• في حالة مضخم الجهد، تكون قيمة تيار المجمع منخفضة جدًا، وتتراوح ما يقرب من (1) مللي أمبير. بينما بالنسبة لمضخمات القدرة، يكون تيار المجمع ذو قيمة عالية تبلغ حوالي (100) مللي أمبير.

• إنّ مقدار طاقة خرج التيار المتردد التي يوفرها مضخم الطاقة مرتفع جدًا مقارنة بقدرة خرج التيار المتردد التي يوفرها مضخم الجهد.

• كسب التيار الذي يقدمه مضخم الجهد أقل من الذي يقدمه مضخم القدرة.

• مضخم الجهد هو (RC) مقترنًا بمضخم القدرة مقترنًا بالمحول.

• مقاومة الحمل لمضخم القدرة بقيمة تقرب من (5 إلى 20) هي أقل نسبيًا من مضخم الجهد مع مدى يتراوح بين (4 إلى 10 KΩ).

• يكون تبديد الحرارة في حالة مضخم الجهد أقل من مضخم القدرة. لذلك، فإنّ نظام التبريد ضروري لمضخم القدرة بدلاً من مضخم الجهد.