EN
দ্রুত লিঙ্ক
অ্যামপ্লিফায়ার IC চিপগুলি মূলত সেই ক্ষুদ্র অডিও সংকেতগুলিকে নেয় এবং শব্দের গুণমান অক্ষুণ্ণ রেখে তাদের যথেষ্ট শক্তিশালী করে তোলে। আজকের অডিও সরঞ্জামগুলিতে এগুলি প্রায় সর্বত্র বিদ্যমান, মাইক্রোফোন বা DAC-এর মতো জিনিসগুলি থেকে আসা অত্যন্ত দুর্বল সংকেতগুলিকে (আমরা সবাই যে ডিজিটাল থেকে অ্যানালগ কনভার্টারগুলি চিনি এবং ভালোবাসি) স্পিকারগুলি চালানোর জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী কিছুতে রূপান্তরিত করে। এটা এভাবে ভাবুন: আমাদের ফোন এবং স্ট্রিমিং বাক্সগুলির ভিতরে এই ছোট কর্মী চিপগুলি না থাকলে তারা কোনও শোনার মতো শব্দ উৎপাদন করতে পারত না। বর্তমানে প্রায় 93 শতাংশ ভোক্তা অডিও জিনিসপত্র এই ধরনের চিপ প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে। কিন্তু থামুন, আরও কিছু আছে! এই চিপগুলি শুধু শব্দকে বাড়িয়ে তোলে না। এগুলি পটভূমির শব্দও পরিষ্কার করে, ভোল্টেজ স্থিতিশীল রাখে এবং যখন কিছু খুব তীব্র হয়ে যায় তখন সিস্টেমের অন্যান্য অংশগুলিকে ক্ষতি থেকে রক্ষা করে।
আজকাল আরও বেশি মানুষ তাদের দৈনন্দিন অডিওর জন্য চায় যেন এটি সরাসরি রেকর্ডিং স্টুডিও থেকে এসেছে, তাই 20Hz থেকে 20kHz পর্যন্ত সম্পূর্ণ ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জের মধ্যে মোট হারমোনিক বিকৃতি (THD) 0.01% এর নিচে রাখার জন্য অ্যামপ্লিফায়ার IC গুলির প্রয়োজন। ওয়্যারলেস ইয়ারবাড, হোম সাউন্ডবার এবং কার অডিও সিস্টেমের বাজার নির্মাতাদের জন্য একটি বাস্তব সমস্যা তৈরি করেছে যাদের 2 মাইক্রোভোল্টের নিচে শব্দের মাত্রা এবং 85 শতাংশের বেশি শক্তি দক্ষতা সহ IC তৈরি করতে হয়। এই প্রয়োজনগুলি পূরণ করতে হলে ছোট ছোট প্যাকেজ আকারের মধ্যেই অ্যাডাপটিভ গেইন কন্ট্রোল এবং তাপীয় সুরক্ষা সহ বৈশিষ্ট্যগুলি অন্তর্ভুক্ত করা প্রয়োজন। এবং এটি কেবল একটি অস্থায়ী প্রবণতা নয়। ছোট আকৃতির অডিও সরঞ্জামের ক্ষেত্রে শিল্পে প্রতি বছর প্রায় 18% করে বৃদ্ধি হচ্ছে, যা আজকের বাজারে প্রতিযোগিতামূলক থাকার জন্য এই কমপ্যাক্ট সমাধানগুলিকে একেবারে অপরিহার্য করে তুলছে।
সংকেত রৈখিকতা বজায় রেখে তাপ কমানোর জন্য অপটিমাল এম্প্লিফায়ার IC ডিজাইন। বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে প্রধান কার্যকারিতার লক্ষ্যমাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন হয়:
| প্যারামিটার | হোম অডিও লক্ষ্য | পোর্টেবল ডিভাইস লক্ষ্য |
|---|---|---|
| আউটপুট শক্তি | 50–100W | 1–5W |
| সম্পূর্ণ লোডে THD | <0.005% | <0.03% |
| অপারেটিং ভোল্টেজ | ±15V–35V | 3.3V–5V |
ক্লাস AB এম্প্লিফায়ার IC গুলি কম বিকৃতি এবং মাঝারি দক্ষতা বজায় রাখে, যা হোম অডিও-এর জন্য আদর্শ করে তোলে। অন্যদিকে, পালস-উইথ মডুলেশন (PWM) এর মাধ্যমে ক্লাস D চিপগুলি পোর্টেবল ইলেকট্রনিক্স-এ প্রাধান্য বিস্তার করে এবং ঐতিহ্যবাহী এনালগ টপোলজির তুলনায় 40–60% শক্তি ক্ষতি কমায়।
একটি অ্যামপ্লিফায়ার সিস্টেম সেট আপ করার সময়, প্রথমে নির্ধারণ করুন যে এটি কী ধরনের সংকেত পরিচালনা করতে হবে এবং অন্য প্রান্তে কতটা শক্তি বের হওয়া উচিত। বেশিরভাগ হোম থিয়েটার সেটআপ-এ প্রতি স্পিকার চ্যানেলে কমপক্ষে 50 ওয়াট চাওয়া হয়, কিন্তু সেই ছোট ব্লুটুথ স্পিকারগুলি সাধারণত 10 ওয়াটের কম শক্তিতেই ভালোভাবে কাজ করে। পরিবেশগত অবস্থারও গুরুত্ব রয়েছে। বাইরে রাখা স্পিকারগুলির অত্যধিক তাপ ছাড়া তাপমাত্রার পরিবর্তন সহ্য করতে হয়, আবার দেহে পরা ডিভাইসগুলির অত্যন্ত কম শক্তিতে চলতে হয়, প্রায়শই 100 মিলিওয়াটের নিচে। বৈদ্যুতিক প্রয়োজনীয়তা এবং পাওয়ার সোর্সগুলির মধ্যে সঠিক মিল শুরু থেকেই নিশ্চিত করা প্রস্তুতকারকদের ভবিষ্যতে ঝামেলা থেকে বাঁচাতে পারে, যখন অন্যথায় তাদের কোনো কিছু ঠিকমতো মানানসই না হওয়ায় পুরো সার্কিট পুনরায় ডিজাইন করতে হতো।
উচ্চ ফিডেলিটির কথা আসলে, এই সিস্টেমগুলি 20Hz থেকে শুরু করে 20kHz পর্যন্ত পূর্ণ পরিসর ধ্বনি পাওয়ার জন্য মাত্র ±0.5dB-এর সামান্য পরিবর্তন নিয়ে গভীরভাবে কাজ করে। এছাড়াও, এগুলি 0.01% -এর নিচে মোট হারমোনিক বিকৃতি (total harmonic distortion) খুঁজে, যে কারণে অনেকে এখনও ক্লাস AB অ্যামপ্লিফায়ার চিপ ব্যবহার করে, যদিও এগুলি খুব দক্ষতার সঙ্গে চলে না। অন্যদিকে, ছোট ওয়্যারলেস ইয়ারবাডের মতো বহনযোগ্য যন্ত্রগুলি সাধারণত ক্লাস D প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে কারণ এটি ব্যাটারি চালিত যন্ত্রপাতির জন্য অনেক বেশি কার্যকর। এই ডিজাইনগুলি 85% -এর বেশি দক্ষতা অর্জন করতে পারে এবং প্রায় কোনও জায়গা না নিয়েই কাজ করে। ব্যাটারি চালিত বেশিরভাগ পণ্য আসলে ব্যাটারি আয়ু বাড়ানোর চেষ্টা করার সময় ঘরোয়া সিস্টেমগুলিতে প্রচলিত 110dB-এর পরিবর্তে প্রায় 90dB সিগন্যাল-টু-নয়েজ অনুপাতে সন্তুষ্ট থাকে। আজকের মানুষ কী চায় তা লক্ষ্য করলে বাজার গবেষণা থেকে দেখা যায় যে সাতজনের মধ্যে প্রায় সাতজন গ্রাহক মুভমেন্টের সময় যন্ত্রগুলি ব্যবহার করার সময় সম্ভাব্য সর্বোচ্চ শব্দ আউটপুটের চেয়ে তাদের অডিও সরঞ্জাম নিয়ে ঘোরার সুবিধা বেশি গুরুত্ব দেয়।
সর্বশেষ এম্প্লিফায়ার ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট এখন চিপের মধ্যেই অন্তর্ভুক্ত ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর এবং I2C যোগাযোগ ইন্টারফেস সহ আসছে। এই উন্নয়নের ফলে 2018 সালের তুলনায় প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডের জায়গার প্রয়োজন প্রায় 40% কমে যায়। এটির ব্যবহারিক অর্থ কী? উৎপাদকরা শুধুমাত্র একটি চিপ প্যাকেজ ব্যবহার করে সম্পূর্ণ স্মার্ট স্পিকার সিস্টেম তৈরি করতে পারেন যা শব্দ প্রসেসিং থেকে শুরু করে পাওয়ার এম্প্লিফিকেশন এবং ওয়্যারলেস সংযোগ পর্যন্ত সবকিছু পরিচালনা করে। কিন্তু এখানে একটি বিষয় লক্ষণীয়। যত কম জায়গায় এই উপাদানগুলি স্থাপন করা হয়, তত বেশি তড়িৎ-চৌম্বকীয় ব্যাঘাতের সমস্যা দেখা দেয়। অটোমোটিভ শিল্পও এদিকে নজর দিয়েছে, এবং গাড়ির ভেতরে ইলেকট্রনিক শব্দের মধ্যে তাদের পণ্যগুলি নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করা নিশ্চিত করতে প্রায় দুই তৃতীয়াংশ কার অডিও উৎপাদক বিশেষভাবে শিল্ডযুক্ত এম্প্লিফায়ার মডিউল ব্যবহার করছেন।
ইনপুট সিগন্যাল লেভেল এবং ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জের সাথে অ্যাম্পলিফায়ার আইসি মিলিয়ে নেওয়া ক্লিপিং এবং ক্ষয় রোধ করে। সদ্য প্রকাশিত গবেষণা অনুযায়ী, 63% অডিও সার্কিট সমস্যার কারণ হল ইনপুট রেঞ্জের অমিল। কণ্ঠ-কেন্দ্রিক ডিভাইসগুলিতে কেবল 300Hz–3.5kHz ব্যান্ডউইথ প্রয়োজন হয়, অন্যদিকে প্রিমিয়াম সিস্টেমগুলিতে উচ্চ-রেজোলিউশন কনটেন্ট সঠিকভাবে পুনরুত্পাদনের জন্য সম্পূর্ণ 20Hz–20kHz কভারেজ প্রয়োজন।
ভোল্টেজ গেইন (dB এককে পরিমাপ করা হয়) নির্ধারণ করে কতটা সিগন্যাল বর্ধিত হয়েছে, অন্যদিকে পাওয়ার গেইন স্পিকার চালানোর ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। 40–60dB গেইন সহ অ্যাম্পলিফায়ারগুলি গ্রাহক অডিও অ্যাপ্লিকেশনের 89% এর চাহিদা পূরণ করে। ক্লাস D আইসি গুলি অপটিমাইজড গেইন স্টেজিং এবং PWM প্রযুক্তির মাধ্যমে পোর্টেবল গিয়ারে 90% এর বেশি দক্ষতা অর্জন করে।
| ব্যান্ডউইথ স্তর | ব্যবহারের ক্ষেত্রে | 1kHz এ THD |
|---|---|---|
| 50Hz–15kHz | বেসিক PA সিস্টেম | <0.5% |
| 10Hz–25kHz | হাই-ফাই অডিও | <0.01% |
অ্যামপ্লিফায়ার আইসি-এর একটি বৃদ্ধি পাচ্ছে যা এখন 25kHz ব্যান্ডউইথ অতিক্রম করে, উচ্চ-রেজোলিউশন অডিও ফরম্যাটগুলির জন্য সমর্থন নিশ্চিত করে। এই প্রবণতা ভোক্তাদের পরিবর্তিত প্রত্যাশা এবং অ্যানালগ আইসি ডিজাইনে অগ্রগতির প্রতিফলন ঘটায়।
আজকের সাব-2mm² অ্যামপ্লিফায়ার আইসি নেস্টেড ফিডব্যাক লুপ এবং চিপে সংযুক্ত কম্পেনসেশন নেটওয়ার্ক ব্যবহার করে পর্যন্ত 100dB গেইন অর্জন করে। অ্যাডাপটিভ বায়াস নিয়ন্ত্রণে অগ্রগতি 2024-এর ডিজাইনে তাপীয় শাটডাউন নির্ভরযোগ্যতা 40% উন্নত করেছে, যা দোলনের ঝুঁকি ছাড়াই স্থিতিশীল উচ্চ-আউটপুট অপারেশন সক্ষম করে।
THD প্রবর্ধনের সময় ঘটিত অবাঞ্ছিত হারমোনিকগুলি পরিমাপ করে। উচ্চ-বিশুদ্ধতা পুনরুৎপাদনের জন্য, অ্যামপ্লিফায়ার আইসি-এর THD 0.01% এর নিচে রাখা উচিত। Audio Precision দ্বারা 2023 সালের একটি বেঞ্চমার্ক খুঁজে পেয়েছে যে <0.005% THD অর্জনকারী ডিজাইনগুলি 0.03% এর তুলনায় অন্ধ শ্রবণ পরীক্ষায় উপলব্ধ বিকৃতি 42% হ্রাস করেছে।
এসএনআর দেখায় কীভাবে একটি অ্যামপ্লিফায়ার পটভূমির শব্দ দমন করতে পারে। উচ্চ-মানের সরঞ্জামগুলির জন্য 110dB এসএনআর প্রয়োজন হয় যাতে উচ্চ-রেজোলিউশন ট্র্যাকগুলিতে সূক্ষ্ম বিবরণ ফুটে ওঠে। গবেষণায় দেখা গেছে যে শ্রোতাদের পছন্দ 105dB থেকে 112dB এসএনআর-এ উন্নীত হওয়ার সাথে সাথে 27% বৃদ্ধি পায়, যা অনুভূত অডিও গুণমানের উপর এর প্রভাব তুলে ধরে।
অ্যামপ্লিফায়ারের আউটপুট ইম্পিডেন্স (সাধারণত 2–8Ω) স্পিকার লোডের সাথে মিলিয়ে ফ্ল্যাট ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়া নিশ্চিত করে। মিল না থাকলে মধ্যম ফ্রিকোয়েন্সিতে পর্যন্ত 3dB ক্ষতি হতে পারে, যা পরিষ্কারতা এবং ভারসাম্য কমিয়ে দেয়—2024 সালে 120টি ভোক্তা সিস্টেমের বিশ্লেষণে এটি নিশ্চিত হয়েছে।
শীর্ষস্থানীয় অ্যামপ্লিফায়ার আইসি এখন থিডি-কে মাত্র 0.00008%-এ নিয়ে যেতে পারে, যা আলাদা উপাদানের ডিজাইনের সমতুল্য। এই মডেলগুলি 130dB এসএনআর প্রদান করে এবং আগের প্রজন্মের তুলনায় এক-তৃতীয়াংশ শক্তি খরচ করে—যা কমপ্যাক্ট, ব্যাটারি-চালিত ডিভাইসগুলিতে সত্যিকারের উচ্চ-রেজোলিউশন অডিও সক্ষম করে।
টেবিল: প্রধান অডিও ফিডেলিটি সীমা
| মেট্রিক | এন্ট্রি-লেভেল | উচ্চমানের | রেফারেন্স স্ট্যান্ডার্ড |
|---|---|---|---|
| THD | <0.1% | <0.005% | <0.001% |
| এসএনআর | ৯০ডিবি | ১১০ডিবি | 120DB |
| শক্তি আউটপুট | 10W@10% THD | [email protected]% THD | [email protected]% THD |
(তথ্য: IEC 60268-3 2023 অডিও পারফরম্যান্স স্ট্যান্ডার্ড)
অপটিমাল অ্যামপ্লিফায়ার IC নির্বাচন করতে হলে প্রয়োগের প্রাধান্যগুলির সাথে প্রযুক্তিগত দক্ষতা খাপ খাইয়ে নিতে হবে। নীচে প্রকৌশলীদের জন্য তিনটি প্রধান বিবেচ্য বিষয় দেওয়া হল।
অ্যামপ্লিফায়ার ক্লাসগুলির মধ্যে পছন্দ করার সময় দক্ষতা, তাপ এবং ফিডেলিটির মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখতে হয়:
| ক্লাস | দক্ষতা | THD পারফরম্যান্স | তাপ উৎপাদন | সাধারণ ব্যবহারের ক্ষেত্র |
|---|---|---|---|---|
| এ | <40% | অতি-নিম্ন (0.01%) | উচ্চ | উচ্চপর্যায়ের অডিওফাইল |
| এবি | 50–70% | নিম্ন (0.03%) | মাঝারি | হোম থিয়েটার সিস্টেম |
| ডি | 90% | মাঝারি (0.1%) | ন্যূনতম | পোর্টেবল ব্লুটুথ |
ক্লাস A নিখুঁত শব্দ প্রদান করে কিন্তু উল্লেখযোগ্য তাপ এবং অদক্ষতা তৈরি করে, যা ব্যাটারি চালিত ডিভাইসগুলিতে এর ব্যবহারকে সীমিত করে। ক্লাস AB একটি সন্তুলিত আপোষ প্রদান করে, যা বেশিরভাগ হোম অডিওর জন্য উপযুক্ত। যেমনটি অ্যামপ্লিফায়ার ক্লাসের তুলনা থেকে দেখা যায়, আধুনিক পোর্টেবল এবং অটোমোটিভ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে শ্রেষ্ঠ শক্তি দক্ষতার কারণে ক্লাস D প্রাধান্য পায়।
ক্লাস D ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলি 90% এর বেশি দক্ষতা প্রদর্শন করে, যার অর্থ ওয়্যারলেস স্পিকার এবং শ্রবণযন্ত্রের মতো জিনিসগুলির জন্য ব্যাটারি আজীবন উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। পালস ওয়াইডথ মডুলেশনের মাধ্যমে এই চিপগুলি তাদের ম্যাজিক কাজ করে, যা দ্রুত সুইচ করে ট্রানজিস্টর অবিশ্বাস্য গতিতে চালু এবং বন্ধ। এই দ্রুত সুইচিং শক্তির অপচয়কে আকাশছোঁয়া হারে কমিয়ে দেয়, পুরানো ক্লাস AB প্রযুক্তির তুলনায় তাপ উৎপাদন প্রায় 70% কমে যায়। ফলস্বরূপ, নির্মাতারা চার্জের মধ্যবর্তী সময়ে পণ্যগুলির আজীবন টেকসইতা ক্ষতিগ্রস্ত না করেই আরও স্লিক ও হালকা পণ্য ডিজাইন করতে পারেন। একসময় ক্লাস D-এর সঙ্গে অডিও বিকৃতির সমস্যার কারণে একটি স্টিগমা ছিল, কিন্তু সদ্য অর্জিত উন্নতির ফলে মোট হারমোনিক বিকৃতি 0.1%-এর নিচে চলে এসেছে। এখন এই ধরনের কর্মক্ষমতা বাজারজাত উচ্চমানের ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের সব প্রয়োজনীয় মানদণ্ড পূরণ করে।
আমরা যে অ্যানালগ প্রবর্ধক IC গুলি A এবং AB ক্লাস হিসাবে জানি তা ছাড়া ছাড়া সংকেতগুলি প্রবাহিত করে, তাই স্টুডিও মনিটরিং সেটআপ এবং প্রিমিয়াম অডিও সরঞ্জামগুলিতে এগুলি খুব জনপ্রিয়। ক্ষুদ্রতম বিকৃতির অংশগুলিও শব্দের চিত্র গঠন এবং কোথা থেকে আসছে তা স্থানিকভাবে বোঝা নষ্ট করে দিতে পারে। তারপর PWM প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে ডিজিটাল প্রবর্ধন রয়েছে। এই ডিজাইনগুলি রৈখিকতার কিছুটা ত্যাগ করে কিন্তু শক্তি দক্ষতায় বিশাল উন্নতি লাভ করে। তাই অনেক গাড়ির অডিও সিস্টেম আসলে উভয় পদ্ধতি একসাথে মিশ্রিত করে। সাধারণত, স্পষ্ট বিস্তারিত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সামনের স্পিকারগুলি ক্লাস AB পরিচালনা করে, যখন ক্লাস D সেই বড় সাবউয়াফার ড্রাইভারগুলির যত্ন নেয় যাদের সেই নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি বাতাস চারদিকে নিয়ে যেতে গুরুতর শক্তির প্রয়োজন হয়। ব্যাটারি খুব দ্রুত ড্রেন না করে সম্ভাব্য সেরা শব্দের গুণমান পাওয়ার জন্য এই হাইব্রিড সেটআপটি বেশ ভালো কাজ করে।