مكبرات صوت موصولة على التوازي

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

يمكن توصيل عدة مضخمات إلكترونية بحيث تُشغّل حملاً واحداً عائماً (توصيل جسري) أو حملاً مشتركاً واحداً (توصيل متوازي)، لزيادة مقدار الطاقة المتاحة في مختلف الحالات. وهذا شائع في تطبيقات الصوت .

ملخص

تُعدّ أنماط التشغيل المتوازية أو الموصولة، والتي تتضمن عادةً مضخمات طاقة صوتية، طرقًا لاستخدام مضخمين أو أكثر متطابقين لتشغيل نفس الحمل في آنٍ واحد. هذا ممكن لمجموعات مضخمات الصوت أحادية القناة، وثنائية القناة، ومتعددة القنوات، حيث يتم دمج مخرجات المضخمات لكل حمل على حدة. وبحسب طريقة دمج المضخمات المنفصلة، ​​سواءً كانت موصولة أو متوازية، يمكن تحقيق أهداف تضخيم مختلفة. والنتيجة هي مضخم يمكن دمجه لاحقًا باستخدام الموصولة أو المتوازية. قد يكون هذا النهج مفيدًا لتشغيل الأحمال التي يكون فيها استخدام مضخم أحادي الطرف غير ممكن، أو غير عملي، أو أقل فعالية من حيث التكلفة.

مضخم صوت موصول بجسر

الحمل الموصول بالجسر ( BTL)، المعروف أيضًا باسم التوصيل الجسري بدون محول أو التوصيل الجسري أحادي القناة ، هو تكوين خرج لمضخمات الصوت ، وهو شكل من أشكال توصيل المعاوقة يُستخدم بشكل أساسي في تطبيقات الصوت الاحترافية والسيارات. [ 1 ] يتم تغذية قناتي مضخم الصوت الاستريو بإشارة صوتية أحادية واحدة، مع عكس القطبية الكهربائية لإحدى القناتين . يتم توصيل مكبر صوت بين مخرجي المضخم، مما يؤدي إلى توصيل طرفي الخرج. هذا يُضاعف نطاق الجهد المتاح عند الحمل مقارنةً بنفس المضخم المستخدم بدون توصيل. يُستخدم هذا التكوين غالبًا مع مضخمات الصوت الفرعية (الصب ووفر) . [ 2 ]

بالنسبة لنطاق جهد خرج محدد، كلما انخفضت المعاوقة زاد حمل المُضخِّم. يُستخدم التوصيل الجسري لتمكين المُضخِّم من تشغيل أحمال منخفضة بقدرة أعلى، لأن القدرة تتناسب عكسيًا مع المعاوقة وتتناسب طرديًا مع مربع الجهد، وفقًا للمعادلة.P=V2/R{\displaystyle P=V^{2}/R}تُظهر هذه المعادلة أيضًا أن التوصيل الجسري يُضاعف القدرة النظرية للمُضخّم أربع مرات، إلا أن هذا صحيح فقط للأحمال المنخفضة. على سبيل المثال، بالنسبة للأحمال التي يصل فيها المُضخّم إلى كامل طاقته في وضع التشغيل أحادي الطرف، لا يُمكن تحقيق أي زيادة في القدرة من خلال التوصيل الجسري. ويعود ذلك إلى أن المُضخّم قد يكون له قيود على التيار. في التطبيقات العملية، يُحدّ من زيادة القدرة أيضًا عدم كفاية تبديد الحرارة ومصدر الطاقة، مع العلم أنه إذا استخدمت المُضخّمات المُوصّلة بجسر مصادر طاقة منفصلة، ​​وهو أمر شائع، فإن الحد الأقصى للزيادة للأحمال العالية هو مضاعفة القدرة، لأن كل مُضخّم يُقدّم نصف القدرة الكلية فقط.

دائرة نموذجية

رسم تخطيطي توضيحي لتكوين مكبر صوت جسري.

مثال: تُظهر الصورة مُضخِّمين متطابقين A1 وA2 موصولين في وضع الجسر. تم ترتيب النظام بحيث تكون إشارات خرج المُضخِّمين معكوسة بالنسبة لبعضها البعض. بمعنى آخر، عندما تكون إشارة أحد المُضخِّمين موجبة، تكون إشارة الآخر سالبة. فعندما يكون خرج أحد المُضخِّمين +10 فولت، يكون خرج الآخر -10 فولت، والعكس صحيح. يتم توصيل الحمل بين مخرجي المُضخِّمين "الساخنين" (غالبًا ما يكون لونهما أحمر)، ويخضع لفرق الجهد بينهما . إذا كان الجهد اللحظي عند خرج أحد المُضخِّمين +10 فولت، فسيكون خرج الآخر -10 فولت، وسيكون فرق الجهد عبر الحمل 20 فولت، أي ضعف الجهد المُتاح من مُضخِّم واحد.

[ 3 ]

يمكن توفير إشارة الإدخال الصوتية المضادة للطور بعدة طرق، الأمر الذي يتطلب معرفة ومهارة مناسبة.

  1. عن طريق تعديل داخلي مثل ذلك الذي وصفه رود إليوت على الرابط التالي: https://sound-au.com/project20.htm ؛
  2. بواسطة دائرة تقسيم طور نشطة بسيطة ، خارجية للمضخم؛
  3. بواسطة محول إدخال صوتي لتقسيم الطور، خارجي عن مكبر الصوت.

المزايا والعيوب

بما أن مكبرين يستخدمان قطبية متعاكسة، مع استخدام نفس مصدر الطاقة، فإن خرج التوصيل الجسري يكون عائمًا. هذا يجعل مكثف حجب التيار المستمر بين المكبر والحمل غير ضروري، مما يوفر التكلفة والمساحة ويتجنب انخفاض الطاقة عند الترددات المنخفضة بسبب المكثف. [ 4 ] وللسبب نفسه، يجب عدم تأريض مخارج المكبر أبدًا، وإلا فقد يتلف المكبر. ينخفض ​​عامل التخميد إلى النصف، مما يُحسّن توصيل الطاقة. [ 5 ]

اعتبارات تصميم مكبر الصوت

في منتديات الصوت، يدّعي بعض الهواة أن تشغيل زوج قنوات ستيريو في مضخم صوت بوضع الجسر يُنتج طاقةً تعادل أربعة أضعاف طاقة إحدى قنوات الزوج. مع وجود حمل مكافئ، تتناسب الطاقة المُنتجة طرديًا مع مربع الجهد، ويُضاعف وضع الجسر الجهد المُطبق. بناءً على ذلك، يُفترض أن يُنتج زوج من قنوات المضخم المُشغّلة بوضع الجسر طاقةً تعادل أربعة أضعاف طاقة مضخم واحد يُشغّل نفس الحمل. مع ذلك، يتجاهل هذا اعتبارًا هامًا، وهو أنه نظرًا لمضاعفة فرق الجهد عند الحمل، فإن التيار المار عبر الحمل (وعبر كل مخرج من مخارج المضخم) سيتضاعف أيضًا.

تُصمَّم دوائر التضخيم عادةً باستخدام أقل المكونات تكلفةً لتحقيق خصائص الأداء المطلوبة. وتكون المكونات التي تحمل تيار الخرج من المُضخِّم عادةً هي الأصغر (الأرخص) التي تُلبِّي ذروة سحب التيار عند تشغيل المُضخِّم بأقصى طاقة، في وضع التشغيل المُصمَّم له. تشغيل مُضخِّم مُصمَّم للتشغيل الفردي في وضع الجسر يعني أن التيار في المكونات التي تُشغِّل الخرج قد يصل إلى ضعف القيمة التي صُمِّمت لها في الأصل.

إذا كانت المكونات قادرة على تحمل التيار الإضافي الذي يتجاوز ذروة التيار المتوقعة للتشغيل المنفرد، فمن الممكن تحقيق قدرة توصيل طاقة أكبر. ولكن في الحالة العامة، لا يُتوقع من المُضخّم إلا أن يعمل وفقًا للمواصفات المحددة، وتشغيله بما يتجاوز هذه المواصفات سيزيد من خطر حدوث تلف دائم لدائرة المُضخّم.

لذا، إذا أُعيد استخدام مُضخّم مُصمّم للتشغيل الفردي في وضع الجسر، فيجب مضاعفة مُعاوقة الحمل. وهذا يعني أن سحب التيار سيبقى ضمن حدود تصميم المُضخّم. في هذه الحالة، ستكون الطاقة المُقدّمة من زوج المُضخّمات المُجسّرة ضعف الطاقة المُقدّمة من قناة مُضخّم واحدة.

[ 5 ]

مع ذلك، في بعض الحالات، تُصمَّم مكبرات الصوت خصيصًا للعمل في وضع الجسر. تُصمَّم هذه المكبرات خصيصًا لتوفير التيار اللازم. في هذه الأنظمة، يستطيع الزوج الموصول بالجسر توفير طاقة تفوق بأربعة أضعاف الطاقة التي توفرها قناة مكبر صوت واحدة. يُستخدم وضع الجسر غالبًا في أنظمة الصوت العامة، وخاصةً في أنظمة صوت السيارات، لتغذية مكبرات الصوت الجهيرية بقدرة عالية.

تحتوي مضخمات الصوت في السيارات عادةً على مصدر طاقة نظري يبلغ 13.8 فولت فقط، مما يحدّ من نطاق الجهد المتاح عند المخرج إلى + و- 6.9 فولت. وبينما يُمكن تحقيق نطاقات جهد أعلى باستخدام تقنيات مثل تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر ، فإن استخدام تصميم الجسر يسمح بمضاعفة نطاق الجهد بتصميم أبسط وأقل تكلفة. كما يُحسّن هذا التصميم الكفاءة بتجنب فقد الطاقة الناتج عن المحول.

مضخم متوازي

رسم تخطيطي توضيحي لتكوين مكبر صوت متوازي.

يستخدم تكوين مكبر الصوت المتوازي مكبرات صوت متعددة بالتوازي، أي مكبرين أو أكثر تعمل في نفس الطور مع حمل مشترك.

في هذا الوضع ، يتضاعف تيار الخرج المتاح بينما يبقى جهد الخرج ثابتًا. أما مقاومة الخرج للزوج فتنخفض إلى النصف.

تُظهر الصورة مُضخِّمين متطابقين A1 وA2 موصولين على التوازي. يُستخدم هذا التوصيل غالبًا عندما يكون المُضخِّم الواحد غير قادر على العمل مع حمل ذي مُعاوقة منخفضة، أو عندما يكون المطلوب تقليل التبديد لكل مُضخِّم دون زيادة مُعاوقة الحمل أو تقليل الطاقة المُوَصَّلة إليه. على سبيل المثال، إذا تم توصيل مُضخِّمين متطابقين (كلاهما مُصمَّم للعمل مع مُعاوقة 4 أوم) على التوازي مع حمل 4 أوم، فإن كل مُضخِّم سيُعاير مُعاوقة 8 أوم، لأن تيار الخرج يُوزَّع الآن بين المُضخِّمين - حيث يُزوِّد كل مُضخِّم نصف تيار الحمل، وبالتالي ينخفض ​​التبديد لكل مُضخِّم إلى النصف. يتطلب هذا التوصيل (نظريًا) أن يكون كل مُضخِّم مُطابقًا تمامًا للمُضخِّم الآخر، وإلا سيبدو كل منهما كحمل على الآخر. عمليًا، يجب أن يُلبي كل مُضخِّم الشروط التالية:

  • يجب أن يكون لكل مضخم إشارة أقل انحراف تيار مستمر ممكن عند الخرج (مثاليًا انحراف صفري) عند عدم وجود إشارة، وإلا سيحاول المضخم ذو الانحراف الأعلى تمرير التيار إلى المضخم ذي الانحراف الأقل، مما يزيد من التبديد. كما أن تساوي الانحرافات غير مقبول لأنه سيؤدي إلى تيار غير مرغوب فيه (وتبديد) في الحمل. ويتم معالجة هذه المشكلة بإضافة دائرة إلغاء الانحراف إلى كل مضخم.
  • يجب أن تكون كسب المضخمات متطابقة قدر الإمكان حتى لا تحاول مخارجها التأثير على بعضها البعض عند وجود إشارة. يتمثل الحل البسيط والفعال في استخدام مُتابعات الجهد المتوازية ، المصممة بكسب يساوي واحدًا تمامًا، والتي يتم تشغيلها بواسطة مرحلة تضخيم جهد مشتركة.

بالإضافة إلى ذلك، تُضاف مقاومات صغيرة (أقل بكثير من مقاومة الحمل، غير موضحة في الرسم التخطيطي) على التوالي مع خرج كل مُضخِّم لضمان توزيع التيار بشكل صحيح بين المُضخِّمين. هذه المقاومات ضرورية لأن مقاومة خرج المُضخِّمين لن تكون متطابقة تمامًا، نظرًا لاختلافات التصنيع. يُؤدي إدخال مقاومات الخرج إلى عزل هذا التباين ومنع حدوث تداخلات غير مرغوب فيها بين المُضخِّمين.

هناك طريقة أخرى لتوصيل المضخمات بالتوازي وهي استخدام التيار الكهربائي. مع هذا الأسلوب، لا حاجة إلى مطابقة دقيقة للمقاومات.

مضخم جسري متوازي

تُعدّ بنية مضخم الصوت المتوازي الجسري مزيجًا هرميًا من بنيتي المضخم الجسري والمتوازي، حيث يتطلب إنتاج قناة جسرية متوازية واحدة أربع قنوات أحادية الطرف على الأقل. تُكمّل البنيتان بعضهما البعض، إذ يسمح الجسر بجهد خرج أعلى، بينما يوفر التوازي قدرة معالجة التيار اللازمة لتشغيل المعاوقات المنخفضة، الشائعة في تطبيقات مضخمات الصوت الفرعية. ويُستخدم هذا النوع من المضخمات بشكل أكثر شيوعًا مع مضخمات الطاقة المتكاملة ذات مخارج الاستريو التي تعمل في وضع الجسر. [ 6 ] يتضح مما سبق أن تكوين الجسر لقناتي مضخم يُنتج أربعة أضعاف الطاقة ويُضاعف تبديد الطاقة. بينما يُنتج تكوين التوازي لقناتي مضخم نفس الطاقة ويُقلل تبديد الطاقة إلى النصف. لذا، عند دمج كلا التكوينين في مجموعة من أربعة مضخمات أحادية الطرف، يزداد خرج الطاقة أربعة أضعاف، لكن تبديد الطاقة لكل مضخم مُكوّن لا يزداد، مما يُسهّل التعامل مع المشكلات الحرارية.

التطبيقات العملية

مكبرات صوت ستيريو

غالباً ما يُصادف وجود مُضخّمين متطابقين في علبة واحدة، مع مصدر طاقة مشترك، ويُعتبران عادةً مُضخّم ستيريو. يُمكن تشغيل أي مُضخّم ستيريو تقليدي في وضع الجسر أو الوضع المتوازي بشرط توصيل أطراف مكبر الصوت المشتركة (عادةً ما تكون سوداء) وتوصيلها بمصدر الطاقة الأرضي داخل المُضخّم. هذا من شأنه أن يُحوّل مُضخّم الستيريو إلى مُضخّم أحادي.

تحتوي بعض مضخمات الصوت ثنائية القنوات، أو مضخمات الصوت الاستريو، على خاصية مدمجة للتشغيل في وضع الجسر، وذلك بتشغيل مفتاح وملاحظة توصيلات الإدخال والإخراج الموضحة على اللوحة الخلفية أو في دليل المستخدم. يوجد هذا الخيار غالبًا في أجهزة الصوت الاحترافية عالية الطاقة أو مضخمات الصوت المصممة لتطبيقات الصوت في السيارات. أما التشغيل في الوضع المتوازي فلا يتطلب أي تجهيزات خاصة، ويتم ببساطة عن طريق التوصيل الخارجي المناسب.

تحتوي مضخمات الصوت الاستريو عادةً على مفتاح تحكم مشترك لمستوى الصوت ، وغالبًا ما يحتوي أيضًا على مفتاح تحكم مشترك لمستوى الصوت الجهير/الحاد، وعند تحويلها إلى وضع الجسر، فإنها تتبع كل قناة تلقائيًا بشكل متطابق. أما في حالة مضخمات الصوت ثنائية القنوات، والتي تحتوي على مفاتيح تحكم منفصلة، ​​ويمكن تحويلها إلى وضع الجسر، فإن مفاتيح التحكم في قناة واحدة فقط هي التي ستعمل.

عندما يقوم المستخدم بتنفيذ توصيلاته الخاصة إما لوضع الجسر أو الوضع المتوازي، ويكون للمضخمات عناصر تحكم فردية، يجب الحرص على ضبط مجموعتي عناصر التحكم بشكل متطابق.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ إيش، جون ف. (1990). دليل أنظمة الصوت للعبادة . التسجيل وتكنولوجيا الصوت. شركة هال ليونارد. ص  87. ISBN 0-7935-0029-X.
  2. ↑ "الستيريو، والتوازي، والجسر الأحادي" . دليل مكبر الصوت . دايركت برو أوديو . تم الاطلاع عليه في 28 سبتمبر 2011 .
  3. ↑ روبرتس، جو (2007). "أساسيات مضخمات الطاقة الصوتية" . ملاحظات جو التقنية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 سبتمبر 2011 .
  4. ↑ سيلف، دوغلاس (2009). دليل تصميم مضخمات الطاقة الصوتية ( الطبعة الخامسة). دار فوكال للنشر. ص 367. ISBN   978-0-240-52162-6.
  5. 1 2 بارتليت، بروس (1 مايو 2010). "دورة متقدمة في قوة مكبرات الصوت: ليست كل التقييمات متشابهة" . ProSoundWeb . تم الاطلاع عليه في 28 سبتمبر 2011 .
  6. ↑ "مضخم صوت من الفئة D، بقدرة 315 واط ستيريو، و600 واط أحادي، ومصدر طاقة من 18 إلى 53.5 فولت، ومدخل تناظري، من إنتاج شركة تكساس إنسترومنتس".

للمزيد من القراءة