یمپلیفائر ڈسٹورشن: سرکٹ، اقسام، کیسے کم کیا جائے اور بمقابلہ ڈسٹورشن پیڈل

ایمپلیفائر ایک الیکٹرانک ڈیوائس ہے جو چھوٹے سگنل کے ان پٹ کو بڑے o/p سگنل میں مضبوط کرتا ہے۔ لہذا آؤٹ پٹ سگنل کچھ فائدہ مند اقدار کے ذریعہ مسلسل بدل رہا ہے۔ یہ ہر قسم کے آڈیو آلات میں وائرلیس کمیونیکیشن اور براڈکاسٹنگ میں استعمال ہوتے ہیں۔ مثالی حالات میں، ایمپلیفائر کے ایمپلیفائیڈ o/p سگنل میں ان پٹ سگنل کے عین مطابق ویوفارم ہونا چاہیے۔ تاہم، یہ مثالی حالت عملی طور پر حاصل نہیں ہوتی یمپلیفائر . اس طرح، طول و عرض میں اضافے کے علاوہ موج کے اندر کچھ تبدیلیاں بھی ہو سکتی ہیں جسے مسخ کے نام سے جانا جاتا ہے۔ یہ ناپسندیدہ ہے کیونکہ یہ سگنل کے ذریعے کی جانے والی ذہانت کو تبدیل کر سکتا ہے۔ یہ مضمون مختصر معلومات فراہم کرتا ہے۔ یمپلیفائر مسخ کام کرنا، اور اس کی ایپلی کیشنز۔

یمپلیفائر ڈسٹورشن کیا ہے؟

یمپلیفائر مسخ کی تعریف اس طرح کی جا سکتی ہے۔ ایمپلیفائر کے ان پٹ سگنل سے کوئی فرق جو ایمپلیفیکیشن کے پورے عمل میں ہوتا ہے اور شدت، شکل، فریکوئنسی مواد وغیرہ کے لحاظ سے بدلا ہوا آؤٹ پٹ سگنل دیتا ہے۔ یہ بہت سے عوامل کی وجہ سے ہوتا ہے جیسے؛ ایمپلیفائر کے اجزاء کے اندر غیر خطوطی، غلط تعصب، یا یمپلیفائر اوور لوڈنگ۔ یمپلیفائر کی تحریف ناپسندیدہ ہے کیونکہ یہ ایمپلیفائیڈ سگنل کی قدر کو کم کرتی ہے۔

یمپلیفائر ڈسٹورشن سرکٹ

ایمپلیفائر کی تحریف کو a کی مثال سے سمجھا جا سکتا ہے۔ کامن ایمیٹر (سی ای) یمپلیفائر سرکٹ . آؤٹ پٹ سگنل کی مسخ درج ذیل وجوہات کی وجہ سے ہو سکتی ہے۔

• غلط تعصب کی سطح کی وجہ سے مکمل سگنل سائیکل پر ایمپلیفیکیشن نہیں ہوسکتی ہے۔
• اگر ان پٹ سگنل بہت بڑا ہے، تو یہ وولٹیج کی فراہمی کے ذریعے ایمپلیفائر کے ٹرانجسٹروں کو محدود کرنے کا سبب بنتا ہے۔
• ایمپلیفیکیشن پوری ان پٹ فریکوئنسی رینج کے اوپر ایک لکیری سگنل نہیں ہو سکتا جس کا مطلب ہے کہ سگنل ویوفارم کے ایمپلیفیکیشن کے طریقہ کار کے دوران، ایمپلیفائر ڈسٹورشن ہو گا۔

ایمپلیفائرز چھوٹے ان پٹ وولٹیج سگنلز کو بڑے آؤٹ پٹ سگنلز میں بڑھانے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں جس کا مطلب ہے کہ آؤٹ پٹ سگنل کو گین ویلیو کے ذریعے مسلسل تبدیل کیا جائے گا جسے بنیادی طور پر تمام ان پٹ فریکوئنسیوں کے لیے ان پٹ سگنل کے ساتھ ضرب کیا جاتا ہے۔

درج ذیل کامن ایمیٹر (CE) سرکٹ چھوٹے ان پٹ AC سگنلز کے لیے کام کرتا ہے تاہم یہ ان کے کام کرنے میں کچھ پریشانیوں کا سبب بنتا ہے۔ لہذا، BJT ایمپلیفائر کے بائیسنگ پوائنٹ 'Q' کی مطلوبہ پوزیشن تمام قسم کے ٹرانجسٹروں کے لیے متعلقہ بیٹا ویلیو پر منحصر ہے۔

عام ایمیٹر قسم کا ٹرانزسٹر سرکٹ بنیادی طور پر چھوٹے AC ان پٹ سگنلز کے لیے اچھا کام کرتا ہے حالانکہ ایک اہم خرابی کا شکار ہے، بائی پولر ایمپلیفائر کے بائیس کیو پوائنٹ کی حسابی پوزیشن بنیادی طور پر تمام قسم کے ٹرانزسٹروں کی متعلقہ بیٹا ویلیو پر منحصر ہے۔ تاہم، یہ بیٹا ویلیو اسی قسم کے ٹرانزسٹروں سے اتار چڑھاؤ آتا ہے جس کا مطلب ہے، ایک ٹرانجسٹر کا Q-پوائنٹ خصوصیت کی پیداوار کی قبولیت کی وجہ سے اسی قسم کے دوسرے ٹرانزسٹر سے متعلق نہیں ہے۔ اس کے بعد، یمپلیفائر مسخ ہوتا ہے کیونکہ یمپلیفائر لکیری نہیں ہوتا ہے۔ ٹرانزسٹر اور بائیسنگ اجزاء کا احتیاط سے انتخاب ایمپلیفائر کے مسخ اثر کو کم کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔

یمپلیفائر ڈسٹورشن کی اقسام

یمپلیفائر مسخ کی مختلف قسمیں ہیں جن پر ذیل میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ تحریف کی قسم بنیادی طور پر ان خصوصیات کے رقبے پر منحصر ہوتی ہے جو ٹرانزسٹر، ڈیوائس ری ایکٹنس اور متعلقہ سرکٹ کے ذریعے استعمال ہوتے ہیں۔

غیر لکیری تحریف

غیر لکیری تحریف بنیادی طور پر ایمپلیفائر میں اس وقت ہوتی ہے جب بھی لاگو کردہ ان پٹ سگنل بڑا ہوتا ہے اور فعال ڈیوائس کو اس کی خصوصیات کے غیر لکیری علاقے میں چلا جاتا ہے۔ اس تحریف کا استعمال ایمپلیفائر کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ سگنلز کے درمیان غیر لکیری تعلق کو بیان کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ لہٰذا یہ تحریف ان سسٹمز سے ہوتی ہے جہاں آؤٹ پٹ سگنل ان پٹ سگنل اور انٹرموڈولیشن پروڈکٹس یا ہارمونکس کے عین مطابق متناسب نہیں ہوتا ہے۔

طول و عرض کی تحریف

طول و عرض کی مسخ ایک قسم کی نان لائنر مسخ ہے جو سگنل کی کرسٹ ویلیو کے اندر کشندگی کی وجہ سے ہوتی ہے۔ Q پوائنٹ کے اندر تبدیلی اور سگنل کے 360⁰ سے نیچے کے لیے ایمپلیفیکیشن بنیادی طور پر طول و عرض میں بگاڑ کا باعث بنتی ہے۔ یہ تحریف بنیادی طور پر کلپنگ اور غلط تعصب کی وجہ سے ہوتی ہے۔ ہم جانتے ہیں کہ اگر ٹرانزسٹر کا بائیسنگ پوائنٹ درست ہے تو آؤٹ پٹ ایمپلیفائیڈ شکل کے اندر موجود ان پٹ کی طرح ہے۔ اس کو درج ذیل صورتوں سے سمجھا جا سکتا ہے۔

فرض کریں کہ ایمپلیفائر کو ناکافی تعصب فراہم کیا گیا ہے، تو Q-پوائنٹ لوڈ لائن کے معمولی نصف کے قریب پڑے گا۔ تو اس حالت میں، ان پٹ سگنل کے منفی نصف کو کلپ کر دیا جاتا ہے اور ہم ایمپلیفائر کا ایک مسخ شدہ آؤٹ پٹ سگنل حاصل کرتے ہیں۔

اگر ہم ایک اضافی تعصب کی صلاحیت فراہم کرتے ہیں، تو Q-پوائنٹ لوڈ لائن کے اونچے حصے پر ہوگا۔ لہذا یہ حالت ایک آؤٹ پٹ فراہم کرتی ہے جو ویوفارم کے مثبت نصف پر کاٹ دی جائے گی۔
ان پٹ سگنل کے بڑے ہونے کی صورت میں مناسب تعصب بعض اوقات آؤٹ پٹ کے اندر بگاڑ کا باعث بھی بن سکتا ہے کیونکہ اس ان پٹ سگنل کو ایمپلیفائر کے فائدہ کے ذریعے بڑھایا جاتا ہے۔ لہٰذا ویوفارم کے مثبت اور منفی دونوں آدھے حصے کو کسی نہ کسی حصے پر تراش لیا جائے گا جسے کلپنگ ڈسٹورشن کہا جاتا ہے۔

لکیری بگاڑ

لکیری بگاڑ بنیادی طور پر اس وقت ہوتا ہے جب بھی ڈیوائس کو چلانے کے لیے لاگو ان پٹ سگنل چھوٹا ہوتا ہے اور اس کی خصوصیات کے لکیری حصے میں کام کرتا ہے۔ لہذا یہ مسخ بنیادی طور پر فعال آلات کی تعدد پر منحصر خصوصیات کی وجہ سے ہوتا ہے۔

تعدد مسخ

اس قسم کی تحریف میں، ایمپلیفیکیشن کی سطح تعدد میں بدل جاتی ہے۔ حقیقت پسندانہ یمپلیفائر میں ایمپلیفیکیشن کے دوران ان پٹ سگنل میں مختلف فریکوئنسی اجزاء کے ساتھ بنیادی فریکوئنسی شامل ہوتی ہے جسے ہارمونکس کہا جاتا ہے۔

پروردن کے بعد ہارمونک طول و عرض (HA) بنیادی طول و عرض کا کافی حد تک ایک حصہ ہے۔ یہ آؤٹ پٹ ویوفارم کی کوئی شدید وجہ نہیں بنتا ہے۔ اگر ایمپلیفیکیشن کے بعد HA ایک اعلی قیمت پر چلا جاتا ہے، تو اس کے اثر سے بچا نہیں جا سکتا کیونکہ یہ آؤٹ پٹ پر نظر آتا ہے۔

یہاں ان پٹ میں ہارمونکس سمیت بنیادی تعدد ہے۔ لہذا ایمپلیفیکیشن پر دونوں کا مجموعہ آؤٹ پٹ پر ایک مسخ شدہ سگنل فراہم کرتا ہے۔ یہ یا تو ایمپلیفائر سرکٹ کے الیکٹروڈ کیپیسیٹینس کے ذریعے رد عمل والے عناصر (یا) کی موجودگی کی وجہ سے ہوتا ہے۔

فیز ڈسٹریشن

فیز ڈسٹورشن کو ایمپلیفائر میں ڈیل ڈسٹورشن بھی کہا جاتا ہے کیونکہ جب بھی ان پٹ اور آؤٹ پٹ سگنل کے درمیان وقت کی تاخیر ہوتی ہے تو اسے فیز ڈسٹورٹڈ سگنل کہا جاتا ہے۔ یہ بگاڑ بنیادی طور پر برقی رد عمل کی وجہ سے ہوتا ہے۔ اس سے پہلے ہم نے بحث کی ہے کہ ایک سگنل میں مختلف فریکوئنسی کے اجزاء شامل ہوتے ہیں، اس طرح جب بھی مختلف فریکوئنسی مختلف فیز شفٹوں کا تجربہ کرتی ہے تو فیز ڈسٹورشن ہوتا ہے۔ آڈیو ایمپلیفائرز میں اس قسم کی تحریف کی کوئی عملی اہمیت نہیں ہے کیونکہ انسانی کان فیز شفٹ کے لیے بے حس ہے۔ تحریف کی قسم اور مقدار جو قابل برداشت یا ناقابل برداشت ہے بنیادی طور پر ایمپلیفائر کے استعمال پر منحصر ہے۔ عام طور پر، جب بھی یمپلیفائر انتہائی بگاڑ کا باعث بنتا ہے تو سسٹم کا کام متاثر ہوتا ہے۔

تحریف کی وجوہات

یمپلیفائر میں بگاڑ بنیادی طور پر ان اہم وجوہات کی وجہ سے ہوتا ہے جن پر ذیل میں بحث کی گئی ہے۔

• بگاڑ بنیادی طور پر غلط تعصب کی وجہ سے ہوتا ہے جب بھی ان پٹ سگنل کو ان پٹ سگنل کے مکمل سائیکل کے لیے بڑھایا نہیں جاتا ہے۔
• یہ اس وقت ہوتا ہے جب لاگو کردہ ان پٹ سگنل بہت بڑا ہوتا ہے۔
• کبھی کبھی، جب بھی ایمپلیفیکیشن پوری فریکوئنسی رینج کے اوپر لکیری نہیں ہوتی ہے تو ایمپلیفائر مسخ کا نتیجہ ہوتا ہے۔
• یمپلیفائر مسخ مختلف عوامل کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔ ایمپلیفائر کے اجزاء جیسے ٹرانجسٹر یا ٹیوب کے اندر غیر خطوطی خصوصیات۔
• اس کے علاوہ، رکاوٹ کی مماثلت، پاور سپلائی کی حدود اور سگنل کلپنگ بھی ایمپلیفائر کے بگاڑ میں حصہ ڈال سکتے ہیں۔ لہذا ان عوامل کے نتیجے میں سگنل پرورش ہوتی ہے جو ان پٹ سگنل سے تبدیل ہوتی ہے اور اصل سگنل کو مسخ کرنے کی طرف لے جاتی ہے۔
• عام طور پر، یمپلیفائر کے اندر ہارمونک بگاڑ پیدا ہو سکتا ہے۔
• ہارمونک ڈسٹورشن ایمپلیفائر میں ایک قسم کی تحریف ہے جو عام طور پر یمپلیفائر کے ذریعہ ہوتی ہے جس کو بجلی کی فراہمی سے زیادہ وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔
• یہ کچھ اندرونی سرکٹ حصوں کے ساتھ بھی ہوسکتا ہے جو ان کی پیداوار کی صلاحیت سے زیادہ ہو۔
• ہارمونک مسخ ٹرانزسٹروں کی غیر خطوطیت کی وجہ سے ہوتا ہے۔
• یہ بنیادی طور پر فعال آلات کی تعدد پر منحصر خصوصیات کی وجہ سے ہوتا ہے۔
• ایمپلیفائرز میں طول و عرض کی تحریف بنیادی طور پر اس وقت ہوتی ہے جب بھی فریکوئنسی ویوفارم کی چوٹی کی قدریں Q-پوائنٹ کے اندر تبدیلی کی وجہ سے کم ہوتی ہیں۔

ایمپلیفائر میں ہارمونک ڈسٹورشن کو کیسے کم کیا جائے۔

ہارمونک بگاڑ (HD) ان اہم مسائل میں سے ایک ہے جو مختلف مسائل کا سبب بنتا ہے جیسے؛ کراسسٹالک، سگنل کی سالمیت کے مسائل، اور EMI (برقی مقناطیسی مداخلت)۔ یہ بہت سی وجوہات کی وجہ سے ہو سکتا ہے اور ہارمونک بگاڑ کو کم کرنے یا دور کرنے کے مختلف طریقے ہیں جن پر ذیل میں بات کی گئی ہے۔

• متنوع سگنلنگ ہارمونک مسخ کو کم کرنے کے لئے استعمال ہونے والے طریقوں میں سے ایک ہے جو مختلف ہارمونکس کو منسوخ کر سکتا ہے۔
• ایک اور طریقہ یہ ہے کہ کم پیداواری رکاوٹ کے ساتھ بجلی کی فراہمی کا استعمال کیا جائے جو ہارمونکس کو کم کرنے میں بھی مدد دے سکتا ہے۔
• نیٹ ورک ری کنفیگریشن وہ طریقہ کار ہے جو ہارمونکس کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے جہاں صارفین بڑے ہارمونکس تیار کرتے ہیں۔ ان ہارمونکس کی شناخت اور درجہ بندی ان کی تیار کردہ ہارمونکس کی قسم کے لحاظ سے کی جاتی ہے۔
• آدھے اور فل ویو کنورٹرز کے استعمال کے دوران ہارمونکس کینسلیشن کے لیے ملٹی پلس کنورٹرز کو شامل کرنے سے ہارمونکس کو ختم کرنے میں مدد ملتی ہے۔
• فیز بیلنسنگ ایک اور تکنیک ہے جو ہارمونکس کو کم کرنے کے لیے موزوں ہے۔
• سیریز کے ری ایکٹر سٹیل پلانٹس اور سمیلٹنگ میں ہارمونکس کو کم کرتے ہیں۔
• ڈیفرینشل سگنلنگ ایک ایسا طریقہ ہے جو تیز رفتار ڈیجیٹل سسٹمز میں شور اور کراس اسٹالک اثرات کو کم کرنے کے لیے کثرت سے استعمال کیا جاتا ہے۔ تفریق سگنلنگ میں دو سگنل الگ الگ تاروں پر منتقل ہوتے ہیں جس میں ایک سگنل دوسرے کے مخالف ہوتا ہے۔ اس کے بعد، وصول کرنے والا آلہ دونوں سگنلز کو ضم کر دیتا ہے اور کسی بھی عام موڈ کے شور کو منسوخ کیا جا سکتا ہے۔
• کم آؤٹ پٹ رکاوٹ کے ذریعے بجلی کی فراہمی ہارمونکس کو کم کرنے میں بھی مدد کر سکتی ہے۔
• کم رکاوٹ والی بجلی کی سپلائی میں جب بھی کرنٹ آتا ہے تو کم وولٹیج ڈراپ ہوتا ہے لہذا یہ ہارمونک بگاڑ کے ساتھ پیش آنے والے بہت سے مسائل کو کم کرنے یا دور کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔

یمپلیفائر کی مسخ کی پیمائش کیسے کریں؟

ینالاگ سپیکٹرم تجزیہ کاروں کا استعمال کرتے ہوئے یمپلیفائر کی مسخ کی پیمائش کی جا سکتی ہے۔ زیادہ تر سپیکٹرم تجزیہ کاروں میں 50ohm ان پٹ ہوتے ہیں، اس لیے DUT اور تجزیہ کار کے درمیان>50ohms DUT بوجھ کی نقل کرنے کے لیے ایک الگ تھلگ ریزسٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔

ایک بار جب سپیکٹرم تجزیہ کار کو سویپ ریٹ، حساسیت اور بینڈوتھ کے لیے ایڈجسٹ کر لیا جائے تو ان پٹ کے اوور ڈرائیو کے لیے احتیاط سے اس کی تصدیق کریں۔ سب سے آسان تکنیک یہ ہے کہ تجزیہ کار کے ان پٹ پاتھ کے اندر 10dB کشیندگی قائم کرنے کے لیے متغیر اٹنیویٹر کا استعمال کریں۔ سگنل اور کسی بھی ہارمونکس دونوں کو ایک مقررہ رقم کے ذریعے کم کیا جانا چاہیے جیسا کہ سپیکٹرم تجزیہ کار کے ڈسپلے پر مانیٹر کیا جاتا ہے۔ اگر ہارمونکس کو >10dB سے کم کیا جاتا ہے، تو تجزیہ کار کا ان پٹ ایمپلیفائر مسخ کر رہا ہے اور حساسیت کو کم کرنا ضروری ہے۔ کئی تجزیہ کاروں کے پاس اوور ڈرائیو کی تصدیق کے دوران کشندگی کی معلوم مقدار متعارف کرانے کے لیے سامنے والی پلیٹ کے اوپر ایک بٹن ہوتا ہے۔

ایمپلیفائر ڈسٹورشن بمقابلہ ڈسٹورشن پیڈل کا فرق

یمپلیفائر مسخ اور مسخ پیڈل کے مابین بنیادی فرق ذیل میں زیر بحث آئے ہیں۔

اس طرح، یہ یمپلیفائر کا ایک جائزہ ہے۔ مسخ کرنا، کام کرنا ، اور اس کی ایپلی کیشنز۔ یہ ان پٹ سگنل سے کسی بھی تغیر کا حوالہ دیتا ہے جو آؤٹ پٹ سگنل فراہم کرنے کے لیے امپلیفیکیشن کے عمل میں ہوتا ہے۔ اس سگنل کو فریکوئنسی، شکل، شدت وغیرہ کے لحاظ سے تبدیل کیا جا رہا ہے۔ یہ مختلف عوامل کی وجہ سے ہوتا ہے جیسے؛ ایک یمپلیفائر کے اجزاء کے اندر غیر خطوطی، غلط تعصب، یا یمپلیفائر اوور لوڈنگ۔ مختلف قسم کی تحریف دستیاب ہیں جن کی مخصوص خصوصیات اور وجوہات ہیں۔ عام طور پر یمپلیفائر مسخ کرنا ناپسندیدہ ہے کیونکہ یہ ایمپلیفائیڈ سگنل کی قدر کو کم کر سکتا ہے۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، ایمپلیفائر کیا ہے؟