أثر العوده على تطهير الطاقة وضآلة الطاقة

إنّ التعافي من الإدمان هو أحد أكثر المفاهيم تحولاً في الإلكترونيات المشابهة، خصوصاً في تصميم أجهزة تكرير الطاقة للنسخ الصوتي، عن طريق أخذ جزء من إشارة الإنتاج وإطعامه للمدخلات، يتحكم المهندسون بقوة في ربح المضخم، التسلسل، الاستقرار، الطريقة التي تتفاعل بها التغذية المرتدة مع صقلات المضخم، ووضوح النواتج يحددان النهائيان للعلاقة الصوتية.

فهم ضخ الطاقة

يُحدث التطهير عندما يكون مضخّم الطاقة مُقدّماً إلى ما يتجاوز أقصى إنتاجه أو القدرة الحالية، ويصبح موجة الإنتاج "مُتعطلة" أو مُشوّهة في ذروة، لم تعد تتبع إشارة المدخلات، هذا شكل من أشكال التشوهات الجادّة التي تُغيّر بشكل كبير المحتوى الصوتي.

أنواع التطهير

ويحدث تجزؤ متماثل عندما تكون التخفيضات الإيجابية والسلبية للزيتون محدودة بنفس القدر، وغالبا ما تعزى إلى إمدادات الطاقة غير المتماثلة، ويحدث انخفاض غير متماثل عندما يكون نصفها محدودا أكثر من النصف الآخر، مما قد ينتج عن وجود خطوط إمداد غير متوازنة بالطاقة أو مكافئات للرؤوس، ويتصور الأذن البشرية أن النسيج غير متجانس أكثر من غير طبيعي.

أسباب التطهير

إن التطهير هو أكثر ما يكون سببه إشارة مدخلات تتجاوز نطاق المدخلات القصوى للمضخم أو عدم كفاية حجم إمدادات الطاقة، ومن العوامل الأخرى المساهمة في ذلك وجود مكسب مفرط، وحمولات منخفضة الحدة تتطلب أكثر من المضخم يمكن أن تُنجز، وحمولات تفاعلية تسبب التطاير والهواء للخروج من المرحلة، مما يزيد من الطلب على ذروته، وفي أجهزة التصفير المصممة بطريقة سيئة، قد يؤدي ضعف الإمداد بالطاقة إلى الحد الأدنى.

الآثار على نوعية المعدات السمعية

ويحدث التصفيق المتناغمات العالية التي تبدو قاسية وضاحية وشديدة الدهون، وفي الحالات القصوى، يمكن أن يؤدي التصفيق المستمر إلى الإفراط في التسخين الصوتي في أجهزة الصوت، مما يؤدي إلى ضرر دائم، وقد يعاني المضخم نفسه أيضا: إذ يُشدد مترجمو النواتج على زيادة التشت أثناء الجزء المكبوت من الموجة، وهذه الأسباب، يُعد فهماً وضبطاً.

دور التغذية الرجعية في الأداء المكثف

إنّ ردّ الفعل هو الآلية التي يُعاد بها جزء من إشارة الإنتاج إلى مدخلات لتعديل سلوك المضخّم، وفي أجهزة تكرير الطاقة، فإنّ التعليقات السلبية هي النهج المعياري، وتُستخدم التغذية الارتجاعية الإيجابية في أجهزة النُظُم وبعض الدوائر الخاصة الغرض، لكنّها ستزيد من التطهير وعدم الاستقرار في جهاز لتضخّم الطاقة.

كيف يعمل الفيديو السلبي

وفي حلقة التغذية العكسية السلبية الأساسية، يتم أخذ عينات من الناتج، وتقلبه تدريجيا، وتلخيصه للمدخلات، ويصبح الفرق بين المدخلات والإشارة الاتحادية للرد على ظهره، هو الخطأ الذي يضاعفه، ثم يضاعف هذا الخطأ، ونتيجة لذلك، يكون هناك ربح في مكان مغلق يقل كثيرا عن المكاسب المفتوحة، ولكن أكثر قابلية للتنبؤ به وخطا.

] كسب مغلول مقفل = كسب مفتوح/واحد + مكسب مفتوح × عامل التغذية الرجعية ]

وعامل التغذية العكسية هو جزء الناتج الذي تراجع، وعندما يكون الكسب المفتوح مرتفعا جدا، يصبح الكسب المغلقة مستقلا تقريبا عن المكسب المفتوح، ويضعه شبكة التغذية المرتدة، وهذا يقلل بشكل كبير من التشوه لأن أي عدم مرونة في المكسب المفتوح يصحح من خلال حلقة التغذية المرتدة.

Feedback Topologies in Power Amplifiers

سلسلة - صهريج )ملحقات(

هذا هو أكثر الطبقات شيوعاً، حيث يتم أخذ عينات من إنتاجها وتغذية مُعدة في شكل فصائل (بارل) مع مدخلاتها، مما يؤدي إلى انخفاض الناتج، وهو مثالي لقيادة المتكلمين، وضخ المدخلات مرتفع، مما يجعل من السهل الالتقاء مع المُحددات المسبقة.

سلسلة - سرقات )التغذية المتكررة(

وهنا يتم أخذ عينات من الناتج الحالي، وتأتي الإشارة المرتدة في سلسلة مع المدخلات، وتنتج هذه الطبقات عن وجود نقص كبير في الناتج، إذ أنها تمثل مصدراً حالياً، وهي أقل شيوعاً لمضخمات الطاقة السمعية ولكنها يمكن أن تكون مفيدة في دفع الحمولات التفاعلية أو في تصميمات متخصصة.

الفوائد بعد تخفيض التخصيب

إن التغذية السلبية لا تقلل من التشويه التناسقي فحسب بل تمتد أيضا نطاق الترددي للمضخم، وتحسن التسلسل التدريجي، وتزيد من عامل التخبط (التحكم في حركة المكبرات)، وتخفض الضوضاء التي تستحدثها الأجهزة العاملة، وهذه الفوائد مجتمعة تترجم مباشرة إلى مزيد من الوضوح والدقة في الصوت المستنسخ.

How Feedback Reducs Clipping

وتؤدي التغذية دورا حاسما في تأخير وتهدئة بداية التطهير، ولكنها لا تستطيع القضاء على التطهير تماما عندما يُدفع المضخم إلى ما هو أبعد من حدوده المادية.

التغذية ومعدل الذروة

إحدى الآليات التي تقلل من الارتداد من التقلص هي مواجهة قيود معدل السحب الخاصة بمضخم الأمبلوز، وعندما يحاول الناتج أن يتغير بسرعة كبيرة بسبب التحول الحاد، فإن حلقة التغذية المرتدة تُحس بالخطأ وتُدفع مرحلة المدخلات إلى الأمام لتصحيحه، وهذا يزيد من معدل السحب القابل للاستخدام ويحول دون تشوه الموجة المبكرة، ولكن إذا لم تكن مرحلة المدخلات ذاتها قادرة على توفير ما يكفي من الفعالية في الوقت الراهن، فإن التغذية المرتدة ستزداد.

استرداد الحمولة الزائدة

عندما يحدث التقشّم، شبكة التغذية المرتدة المصممة جيداً تضمن التعافي السريع، لحظة هبوط حجم الناتج تحت سكك الحديد، فإن حلقة التغذية المرتدة تُعيد بسرعة إلى عملية الكمّل، ويمكن أن تؤدي التغذية المُعدّة بطريقة سيئة إلى ضخّة العصيّ في النسيج أو النسيج أثناء التعافي، تنتج القطع الأثرية الطويلة التي هي أكثر استسلاماً من اللحظة.

التعويض عن عدم التقادم

قبل حدوث التصفية، فإن ربح المضخم ليس ثابتاً تماماً، عدم الخطوبة الصغيرة في مرحلة الإنتاج، مثل التشويه المتقاطع في تصميمات الصفاء، تنتج التناسق، واتباع ردود الفعل السلبية يقارن باستمرار الناتج بالمدخلات ويصحح هذه الأخطاء، وهذا يعني أن الأذن المضخمة تتصرف بشكل أكثر خطاً حتى نقطة التصفية،

ومع ذلك، لا يمكن أن تزيد التغذية المرتدة من الحد الأقصى لحجم الإنتاج: الذي يحدده عرض الطاقة، وعندما يتجاوز الناتج المطلوب حديدات العرض، يصبح الخفض أمرا لا مفر منه، ولا يمكن أن يؤدي الاسترداد إلا إلى جعل المضخم أكثر خطا في نطاق عمله، وليس توسيع نطاقه.

الأثر على كلاريتي ونوعية الصوت

فالوضوح في الاستنساخ الصوتي هو القدرة على الاستماع إلى كل تفاصيل الإشارة الأصلية دون أن يضاف إليها الرش أو القذف أو الرنين، فالرد على ظهر السفينة يعزز الوضوح بطرق عدة قابلة للقياس.

الحد من التخريب المنافي

ومع انخفاض التشويه المتجانس، فإن موجة الناتج هي نسخة أنظف للمدخلات، حيث يتم قمع التناسق العالي، الذي يُعتبر جديراً بالثناء، بشكل أكثر فعالية من التشويشات المنخفضة، حيث تحقق أجهزة الضخ الصوتي النموذجية ذات الصبغة الوطنية المتوسطة قيماً من الـ (تي.دي) تقل عن 0.01 في المائة من الطاقة الاسمية، مما يجعل التشويه غير قابل للاختلاق أساساً.

تحسين الاستجابة للمرور العابر

هذا يعني أن المضخم يمكنه أن يستنسخ مكبرات سريعة مثل ضربة الطبل أو تحطم الكسمبلات بدون رنين أو طلقات زائدة

عامل التسلسل والتدمير

وضبطها، وضغطها يزيد من عامل التكتم، ونسبة الحمل إلى الازدحام الناتجي، وعامل التكسير المرتفع (ما فوق 200) يسمح للمضخم بضبط الصوت الخلفي للضوء بقوة أكبر من الصوت، وتقلل من الإفراط في القذف والتشويه.

تخفيض عدد الأفراد

كما أن رد الفعل يخفف الضوضاء التي تولدت داخل المضخم نفسه، وذلك لأن حلقة التعقيب تقلل من المكاسب التي تجنيها الإشارات التي لا توجد في المدخلات، ويعني انخفاض الحد الأدنى من الضوضاء أن الممرات الأكثر هدوءا لا تحجبها له أو الهبة، مما يزيد من زيادة الوضوح.

اعتبارات التصميم والمبادلات

وفي حين أن فوائد التغذية العكسية السلبية كبيرة، فإن تطبيق الكثير من التعليقات يمكن أن يؤدي إلى مشاكل جديدة، ويجب على المصمم أن يتوصل إلى توازن دقيق.

الاستقرار والمرحلة المريخية

ويمكن أن تصبح التغذية العكسية السلبية إيجابية إذا بلغت درجة الانتقال إلى مرحلة التدوير 180 درجة في تردد لا يزال فيه المكسب غير المتجانس فوق الوحدة، مما يؤدي إلى تذبذب، ويضيف المهندسون، من أجل منع ذلك، شبكات تعويض (مثلاً، مكثف صغير من المجمع إلى القاعدة في مرحلة مضخمة فولتية) لخفض المكاسب عند الترددات العالية مع الحفاظ على هامش زمني كاف (من 45 إلى 60 درجة).

ويدفع المصمم إلى الحد من عرض النطاق الترددي المفتوح إلى زيادة الضغط، مما يمكن أن يخفض معدل الرذاذ ورده عبر الزمن، وهذا هو المفاضلة التقليدية: فالزيادة في التغذية المرتدة تعطي تشويهاً أقل، ولكنها قد تتطلب مزيداً من التعويض، مما يمكن أن يؤدي بدوره إلى ]] التشويه العابر في مجال المواد المانعة .]

Distortion (TIM)

"العملية البرمجية" تبرز عندما تكون المراحل الداخلية للمضخم بطيئة جداً لمتابعة التغييرات السريعة في إشارة الخطأ، ودائرة التغذية المرتدة تفقد السيطرة مؤقتاً، والمرحلة التي يتم فيها إنتاجها يمكن أن تُدفع إلى عدم خطوبة أو تُقلع على سرعة التحولات، و المستويات العالية من التغذية العكسية السلبية، بالإضافة إلى عدم كفاية معدل السحب في المراحل الأولى، تزيد من حدة الارتداد (جون كورل) و(ماتي أوتالا) و الآخرين في السبعين

Local vs Global Feedback

وبدلا من استخدام حلقة واحدة من الناتج إلى المدخلات (التغذية العالمية)، كثيرا ما يستخدم المصممون حلقات تفاعلية محلية متعددة في كل مرحلة على حدة، ويقلل هذا النهج من التحول التدريجي في الحلقة الرئيسية، مما يتيح زيادة التزايد العام في عدد الحلقات دون وجود مسائل تتعلق بالاستقرار، كما أن التغذية المرتدة المحلية تبقي على مكاسب كل مرحلة قابلة للتنبؤ بها وتخفف العبء على الحلقة العالمية.

درجة ألف مقابل درجة مئوية

ويُستشف من المضخمات من الفئة ألف بشكل أكثر رشاقة لأنها دائماً متحيزة في المنطقة الخيطية، فالعودة فعالة حتى بداية التقشف، والانتعاش سريع، إذ أن المضخمات من الرتبة ألف لديها منطقة انتقالية قريبة من نقطة عبور الصفر حيث يمكن أن تحدث تشوهات من التقاطع؛ ويجب أن تكون التعليقات سريعة بما يكفي لمعالجة محتوى الترددات العالية من التقاطع، وفي المذيبات التي تُصمم حسب الفئة،

الآثار العملية لتصميم النظام الصوتي

ولفهم التفاعل بين التغذية المرتدة والتكرير والوضوح عواقب مباشرة على مبنيي النظام والمستعملين النهائيين.

الميزنة في قاعات النوم

نقطة التصفيق التي تحتوي على مضخة يجب أن تكون أعلى بكثير من مستوى الإشارة القصوى المتوقعة قاعدة نموذجية من الإبهام هي أن يكون لديها 10 دبلومتر من رأس المواد البرامجية

دائرة الحماية وقصاصات الشفاه

وتشمل المضخات المهنية الكثيرة الحد من المقطع الذي يستخدم أساليب شبيهة بالتغذية المرتدة لخفض المكسب تلقائياً عند اكتشاف التطهير، ويمكن أن تكون هذه الدوائر إما مدوّنة (تكشف بداية التطهير وتقليص مستوى المدخلات) أو رقمية (تجهيز إشارة المدخلات قبل ذلك) وفي حين أنها لا يمكن أن تكون بديلاً للتصميم السليم، فإنها يمكن أن تحمي المتكلمين والمستمعين من التشويه المفرط.

جهاز المضخة والمتحدث

المكبر ذو الازدحام المنخفض أو الحمولة الرديئة يتطلبان المزيد من الوقت ويمكن أن يسببا لمرحلة إنتاج المضخم أن يقطعا على نحو غير متجانس، فالأضخام التي لديها عامل ضخ مرتفع (ممكن من خلال التغذية العكسية) تتعامل مع هذه الحمولات بشكل أفضل، مع الوضوح حتى مع تضاؤل الحمولة مع الترددات، وينبغي أن ينظر المكثفون في قدرة المكبر على إيصال الاستقرار الحالي إلى أحمال منخفضة.

القياس والتحكيم

ويعتمد تصميم مضخم الطاقة الحديثة اعتماداً كبيراً على محاكاة نظام سبيس للتنبؤ بسلوك حلقات التغذية المرتدة في ظروف عابرة ومستقرة، وتسمح أدوات مثل نظام LTspice للمهندسين بتصوير مكسب مفتوح، وهامش تدريجي، ومكونات مشوهة قبل وضع نموذج أولي، وفي هيئة الاختبار، وجهاز تحليل الطيف، ومولد كهرباء منخفض التحلل، بأن تكشف عن كيفية تأثير التغذية المرتجلة على نواتج النسق وتقنية.

النهج الجديدة: التغذية الرجعية الرقمية

وفي حين أن التغذية العكسية السلبية التقليدية هي مجموعة العمل، فقد ظهرت أساليب أخرى للتغلب على القيود التي يفرضها.

تصحيح الغضب

وتنشئ نظم التغذية نسخة من إشارة التشويه وتستثنيها من الناتج، دون تأخير أو تحول تدريجي يحد من التغذية المرتدة، وهذا النهج، الذي يتجلى في المضخم الحالي البالغ 405، يمكن أن يؤدي إلى اختلالات منخفضة جدا دون تبادل لاستقرار الآراء العالمية العالية، ويجمع بعض المضخمات الحديثة من الدرجة دال بين التغذية والعفو عن الأداء الأعلى.

التغذية الرقمية في أجهزة التصفيق من الرتبة دال

وكثيرا ما تستخدم أجهزة الاستنشاق الرقمية لفئة دال حلقة التغذية المرتدة التي تُعين ناتج مرشح LC وتُعيده إلى الموصل، وهذه التعليقات تصحح عدم الإيديات في مرحلة التبديل ومكونات التصفية، ولأن حلقة التغذية المرتدة موجودة في المجال الرقمي، يمكن أن تكون دقيقة ومستقرة للغاية، غير أن الحلقة يجب أن تُصمم لمعالجة الضوضاء العالية التردد التي تتحول دون القيام بأمور أخرى.

خاتمة

إن إعادة التغذية هي سيف مزدوج في تصميم مضخم القوى، وهي تؤدي بشكل سليم إلى الحد من التشوهات المتجانسة، وتوسيع نطاق الترددات، وتحسين عامل التخميد، وتأخير بداية القصاص، والنتيجة هي زيادة الوضوح، والتفاصيل، والسيطرة على الاستنساخ الصوتي، ولكن التغذية المرتدة المفرطة أو الرديئة يمكن أن تؤدي إلى تشويه سمعي عابر للحدود، وعدم الاستقرار، والارتباط بجودة.

ويكمن فن تصميم المضخمات في تحقيق التوازن بين كمية التغذية العكسية السلبية والتعويضات اللازمة، واستخدام التغذية المرتدة المحلية لتخفيف العبء على الحلقة العالمية، وإدماج خطط الحماية التي تحافظ على الوضوح تحت عبء زائد، وسواء كنت مهندسا يحدد شبكة التغذية المرتدة أو معدات اختيار الصوتية للاستماع الحرج، فإن فهم هذه المبادئ سيؤدي إلى قرارات أفضل وإلى تحسين الصوت، مع تطور التكنولوجيا السمعية، فإن مخططات التصحيحات التغذوية لا تزال قائمة.

For further reading on feedback theory and power amplifier design, consult the detailed engineering discussions at Elliot Sound Products, the traditional works of Douglas Self in ] Audio Power Amplifier Design, and the technical papers on distortion analysis from