EN
تیز لینکس
ایمپلی فائر آئی سی چپس بنیادی طور پر ان چھوٹے آڈیو سگنلز کو لیتی ہیں اور انہیں آواز کی معیار کو برقرار رکھتے ہوئے استعمال کے قابل بناتی ہیں۔ وہ آج کے آڈیو سامان میں ہر جگہ موجود ہیں، جو مائیکروفونز یا DACs (ان ڈیجیٹل سے اینالاگ کنورٹرز جنہیں ہم سب جانتے اور پسند کرتے ہیں) جیسی چیزوں سے نہایت کمزور سگنلز کو اس حد تک طاقتور بناتی ہیں کہ وہ اسپیکرز کو چلا سکیں۔ اس بارے میں اس طرح سوچیں: بغیر ان چھوٹے محنتی چپس کے ہمارے فونز اور اسٹریمنگ باکسز کوئی سننے قابل آواز پیدا نہیں کر سکتے۔ آج کل بازار میں موجود تقریباً 93 فیصد صارفین کے آڈیو سامان پر اس قسم کی چپ ٹیکنالوجی پر انحصار کیا جاتا ہے۔ لیکن رکیے، اس سے بھی زیادہ! یہ چپس صرف آواز کو بڑھاتی ہی نہیں بلکہ پس منظر کے شور کو صاف کرتی ہیں، وولٹیج کو مستحکم رکھتی ہیں، اور درحقیقت نظام کے دیگر اجزاء کو اس وقت نقصان سے بچاتی ہیں جب حالات شدید ہو جاتے ہیں۔
آج کل زیادہ سے زیادہ لوگ اپنی روزمرہ کی آڈیو کو اس طرح کی آواز دینا چاہتے ہیں جیسے وہ براہ راست ریکارڈنگ اسٹوڈیو سے نکلی ہو، اس لیے ایمپلی فائر آئی سیز کو 20Hz سے 20kHz تک کی پوری فریکوئنسی رینج میں کُل ہارمونک ڈسٹورشن (THD) کو 0.01% سے کم رکھنا ہوتا ہے۔ وائرنلس ایربڈز، گھریلو ساؤنڈ بارز اور کار آڈیو سسٹمز کے مارکیٹ نے ان صنعت کاروں کے لیے اصلی مسئلہ کھڑا کر دیا ہے جنہیں 2 مائیکرو وولٹ سے کم شور والی اور 85 فیصد سے زیادہ پاور کی مؤثر مقدار والی آئی سیز تیار کرنی ہوتی ہیں۔ ان تقاضوں کو پورا کرنے کا مطلب ہے کہ ننھے سائز کے پیکجوں کے اندر ایڈاپٹیو گین کنٹرول اور تھرمل حفاظت جیسی خصوصیات شامل کرنا۔ اور یہ محض ایک عارضی رجحان نہیں ہے۔ صنعت روزمرہ استعمال کے چھوٹے سائز والے آڈیو سامان میں ہر سال تقریباً 18 فیصد کی نمو دیکھ رہی ہے، جو آج کے مارکیٹ میں مقابلہ کرنے کے لیے ان مختصر حل کو بالکل ضروری بنا دیتا ہے۔
سگنل کی لکیریت برقرار رکھتے ہوئے حرارت کو کم سے کم کرنے کے لیے مثالی ایمپلی فائر آئی سی کا ڈیزائن۔ کلیدی کارکردگی کے ہدف درخواستوں کے مطابق کافی حد تک مختلف ہوتے ہیں:
| پیرامیٹر | گھریلو آڈیو کا ہدف | پورٹیبل ڈیوائس کا ہدف |
|---|---|---|
| آؤٹ پٹ پاور | 50–100W | 1–5W |
| مکمل لوڈ پر THD | <0.005% | <0.03% |
| عمل داری ولٹیج | ±15V–35V | 3.3V–5V |
کلاس AB ایمپلی فائر آئی سیز کم خرابی اور معقول موثریت کا توازن قائم کرتی ہیں، جو انہیں گھریلو آڈیو کے لیے بہترین بناتی ہیں۔ اس کے برعکس، روایتی اناлог ٹوپالوجیز کی نسبت 40–60% طاقت کے نقصان کو کم کرتے ہوئے پلس وِڈت ماڈولیشن (PWM) کے ذریعے کلاس D چپس پورٹیبل الیکٹرانکس میں غالب ہیں۔
جب آپ کسی ایمپلی فائر سسٹم کو سیٹ اپ کر رہے ہوتے ہیں، تو پہلے یہ طے کریں کہ اسے کس قسم کے سگنلز کو سنبھالنا ہے اور دوسری جانب سے کتنا پاور نکلنا چاہیے۔ زیادہ تر گھریلو تھیٹر سیٹ اپس میں ہر اسپیکر چینل کے لیے کم از کم 50 واٹ کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن چھوٹے بلیوٹوتھ اسپیکرز عام طور پر 10 واٹ سے کم پر بھی اچھی کارکردگی دکھاتے ہیں۔ ماحولیاتی حالات کا بھی خیال رکھنا ضروری ہے۔ باہر رکھے گئے اسپیکرز درجہ حرارت میں تبدیلی کے باوجود زیادہ گرم نہ ہونے کی صلاحیت رکھتے ہونے چاہئیں، جبکہ جسم پر پہنے جانے والے آلات کو انتہائی کم پاور پر چلانا ہوتا ہے، جو اکثر 100 ملی واٹ سے بھی کم ہوتا ہے۔ برقی ضروریات اور دستیاب پاور ذرائع کے درمیان درست مطابقت قائم کرنا شروع میں ہی بنیادی طور پر پیش پیدا ہونے والی پریشانیوں سے تیار کنندگان کو بچا سکتا ہے، جب وہ بعد میں پورے سرکٹ کو دوبارہ ڈیزائن کرنے پر مجبور ہوں کیونکہ کچھ چیزوں کا صحیح طریقے سے میل نہیں بنتا تھا۔
گھر میں اعلیٰ معیار کی وفاداری کی بات آئے تو، یہ نظام صرف 0.5dB کے معمولی فرق کے ساتھ 20Hz سے لے کر 20kHz تک کی مکمل رینج حاصل کرنے پر توجہ مرکوز کرتے ہیں۔ ان کا مقصد کل مجموعی خلل (ٹوٹل ہارمونک ڈسٹورشن) 0.01% سے کم ہونا بھی ہوتا ہے، جس کی وجہ سے بہت سے لوگ اب بھی کلاس AB ایمپلی فائر چپس استعمال کرتے ہیں، حالانکہ وہ اتنی مؤثر طریقے سے کام نہیں کرتیں۔ دوسری طرف، چھوٹے وائی فائی کے کان کے بود جیسے قسم کے قابلِ حمل آلات عام طور پر کلاس D ٹیکنالوجی پر انحصار کرتے ہیں کیونکہ یہ بیٹری سے چلنے والے سامان کے لیے بہت زیادہ بہتر کام کرتی ہے۔ یہ ڈیزائن 85% سے زیادہ کارکردگی حاصل کر سکتے ہیں اور بالکل بھی جگہ نہیں لیتے۔ زیادہ تر بیٹری سے چلنے والی مصنوعات بیٹری کی زندگی بڑھانے کی کوشش میں گھریلو نظام میں پائے جانے والے 110dB کے مقابلے میں تقریباً 90dB جیسا تھوڑا کم سگنل ٹو نویز ریشو قبول کر لیتی ہیں۔ آج کل لوگوں کی خواہشات کو دیکھیں تو، مارکیٹ ریسرچ سے ظاہر ہوتا ہے کہ تقریباً دس میں سے سات صارفین حرکت پذیر حالت میں اپنے آڈیو سامان کو اپنے ساتھ لے جانے کی صلاحیت پر زیادہ توجہ دیتے ہیں بجائے اس کے کہ وہ زیادہ سے زیادہ صوتی اخراج (آؤٹ پٹ) ہو۔
تازہ ترین ایمپلی فائر مربوط سرکٹس اب چپ کے اندر ہی بلٹ ان ڈیجیٹل سگنل پروسیسرز اور I2C کمیونیکیشن انٹرفیس کے ساتھ آتے ہیں۔ اس ترقی کی وجہ سے 2018 میں دستیاب چیزوں کے مقابلے میں پرنٹڈ سرکٹ بورڈ کی جگہ کی ضرورت تقریباً 40 فیصد تک کم ہو جاتی ہے۔ عملی طور پر اس کا کیا مطلب ہے؟ صنعت کار اب صرف ایک چپ پیکج کا استعمال کرتے ہوئے مکمل اسمارٹ اسپیکر سسٹم تیار کر سکتے ہیں جو آواز کی پروسیسنگ سے لے کر پاور ایمپلیفیکیشن اور وائی فائی کنکشن تک ہر چیز سنبھالتا ہو۔ لیکن ایک بات قابل غور ہے۔ جیسے جیسے ان اجزاء کو ایک دوسرے کے قریب پیک کیا جاتا ہے، الیکٹرومیگنیٹک انٹرفیرنس کا مسئلہ بڑھ جاتا ہے۔ خود کار صنعت نے بھی اس کی طرف توجہ دی ہے، جس میں تقریباً دو تہائی گاڑی کے آڈیو سازوسامان کے سازوسامان والے خصوصی شیلڈ شدہ ایمپلی فائر ماڈیولز کو ترجیح دے رہے ہیں تاکہ یقینی بنایا جا سکے کہ گاڑیوں کے اندر الیکٹرانک شور کے باوجود ان کی مصنوعات قابل اعتماد طریقے سے کام کریں۔
امپلی فائر آئی سیز کو ان پٹ سگنل کی سطح اور فریکوئنسی رینج کے مطابق ملana سگنل کو کلپنگ اور خرابی سے بچاتا ہے۔ حالیہ مطالعات کے مطابق، آڈیو سرکٹ کے 63% مسائل غیر موزوں ان پٹ رینج کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ وائس فوکس ڈیوائسز کو صرف 300Hz–3.5kHz بینڈوڈتھ کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ پریمیم سسٹمز کو ہائی ریزولوشن مواد کو درست طریقے سے دہرانے کے لیے مکمل 20Hz–20kHz کوریج کی ضرورت ہوتی ہے۔
وولٹیج گین (dB میں ناپا جاتا ہے) یہ طے کرتا ہے کہ سگنل کو کتنا ایمپلیفائی کیا جائے، جبکہ پاور گین اسپیکر ڈرائیونگ کی صلاحیت کو متاثر کرتا ہے۔ 40–60dB گین والے ایمپلی فائر 89% صارفین کے آڈیو اطلاقات کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔ کلاس D آئی سیز PWM تکنیک اور گین اسٹیجنگ کی بہتری کے ذریعے پورٹایبل آلات میں 90% سے زیادہ کارکردگی حاصل کرتے ہیں۔
| بینڈوڈتھ سطح | استعمال کی صورت | 1kHz پر THD |
|---|---|---|
| 50Hz–15kHz | بنیادی PA سسٹمز | <0.5% |
| 10Hz–25kHz | ہائی-فی آڈیو | <0.01% |
امپلی فائر آئی سیز کی ایک بڑھتی ہوئی تعداد اب 25 کلو ہرٹز بینڈ ویڈتھ سے تجاوز کر رہی ہے، جو ہائی ریزولوشن آڈیو فارمیٹس کی حمایت یقینی بناتی ہے۔ یہ رجحان صارفین کی بدلی ہوئی توقعات اور اینالاگ آئی سی ڈیزائن میں پیش رفت کی عکاسی کرتا ہے۔
آج کے سب-2mm² ایمپلی فائر آئی سیز مندوب تنصیب شدہ فیڈ بیک لوپس اور آن چپ کمپنسیشن نیٹ ورکس کا استعمال کرتے ہوئے 100dB گین تک حاصل کرتے ہیں۔ ایڈاپٹیو بائیس کنٹرول میں پیش رفت نے 2024 کے ڈیزائنز میں حرارتی شٹ ڈاؤن کی قابل اعتمادی میں 40% کا اضافہ کیا ہے، جو آسیلیشن کے خطرات کے بغیر مستحکم اعلیٰ آؤٹ پٹ آپریشن کی اجازت دیتا ہے۔
THD وہ غیر مطلوب ہارمونکس کی پیمائش کرتا ہے جو تقویت کے دوران شامل ہوتے ہیں۔ اعلیٰ وفا کی تقلید کے لیے، ایمپلی فائر آئی سیز کو THD کو 0.01% سے کم رکھنا چاہیے۔ آڈیو پریسیژن کی جانب سے 2023 کے ایک معیاری جائزے میں پایا گیا کہ <0.005% THD حاصل کرنے والے ڈیزائنز نے 0.03% والوں کے مقابلے میں اندھی سننے کے ٹیسٹس میں محسوس کردہ تشوش میں 42% کی کمی کی۔
ایس این آر ظاہر کرتا ہے کہ ایک ایمپلی فائر پس منظر کی آواز کو کتنی اچھی طرح دبا رہا ہے۔ اعلیٰ درجے کے سامان کو ایس این آر 110 ڈی بی کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ اعلیٰ معیار کے ٹریکس میں باریک تفصیلات کو ظاہر کیا جا سکے۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ جب ایس این آر 105 ڈی بی سے بڑھ کر 112 ڈی بی ہوتا ہے تو سننے والے کی ترجیح 27 فیصد تک بڑھ جاتی ہے، جو اس کے محسوس کردہ آڈیو معیار پر اثر انداز ہونے کی عکاسی کرتا ہے۔
ایمپلی فائر کے آؤٹ پٹ امپیڈنس (عام طور پر 2–8Ω) کو اسپیکر لوڈ کے ساتھ ملا کر فلیٹ فریکوئنسی ریسپانس یقینی بنائی جاتی ہے۔ غلط میل تقریباً مڈ رینج فریکوئنسیز میں 3 ڈی بی تک کے نقصان کا باعث بن سکتا ہے، جس سے وضاحت اور توازن خراب ہوتا ہے—2024 کے 120 صارفین کے سسٹمز کے تجزیہ میں اس کی تصدیق ہوئی ہے۔
اب ترقی یافتہ ایمپلی فائر آئی سیز 0.00008 فیصد تک ٹی ایچ ڈی حاصل کر رہے ہیں، جو الگ الگ کمپوننٹس کے ڈیزائن کا مقابلہ کرتے ہیں۔ یہ ماڈلز 130 ڈی بی ایس این آر بھی فراہم کرتے ہیں اور پچھلی نسل کے مقابلے میں ایک تہائی طاقت استعمال کرتے ہیں—جو چھوٹے، بیٹری سے چلنے والے آلات میں حقیقی اعلیٰ معیار کی آڈیو کو ممکن بناتا ہے۔
جدول: کلیدی آڈیو وفاداری کے حدود
| میٹرک | اینٹری لیول | بالے معیار کا | حوالہ معیار |
|---|---|---|---|
| THD | <0.1% | <0.005% | <0.001% |
| سنویے سینل ریشیو | 90DB | 110dB | 120dB |
| توانائی آؤٹ پٹ | 10W@10% THD | [email protected]% THD | [email protected]% THD |
(معلومات: IEC 60268-3 2023 آڈیو کارکردگی کے معیارات)
مناسب ایمپلی فائر آئی سی کا انتخاب تکنیکی صلاحیتوں کو درخواست کی ترجیحات کے ساتھ ہم آہنگ کرنے کا متقاضی ہوتا ہے۔ درج ذیل حربیوں کے لیے انجینئرز کے لیے تین اہم نکات ہیں۔
ایمپلی فائر کلاسز کے درمیان انتخاب کارکردگی، حرارت اور وفا کاری کے درمیان توازن قائم کرنے پر منحصر ہے:
| کلاس | کارکردگی | THD کارکردگی | گرما پیدا کرنے | عمومی استعمال کیس |
|---|---|---|---|---|
| A | <40% | اتنا کم (0.01%) | اونچا | اعلیٰ درجے کے آڈیو فائل |
| AB | 50–70% | کم (0.03%) | معتدل | گھریلو تھیٹر سسٹمز |
| D | 90% | معتدل (0.1%) | کم سے کم | پورٹیبل بلیوٹوتھ |
کلاس A صاف ستھری آواز فراہم کرتا ہے لیکن نمایاں حرارت اور غیر موثریت پیدا کرتا ہے، جو بیٹری سے چلنے والی اشیاء میں اس کے استعمال کو محدود کر دیتا ہے۔ کلاس AB زیادہ تر گھریلو آڈیو کے لیے متوازن سمجھوتہ فراہم کرتا ہے۔ جیسا کہ ایمپلی فائر کلاس کے موازنے سے ظاہر ہوتا ہے، جدید پورٹیبل اور خودکار اطلاقات میں کلاس D اپنی عمدہ توانائی کی کارکردگی کی وجہ سے غالب ہے۔
کلاس ڈی انٹیگریٹڈ سرکٹس 90% سے زائد کارکردگی کی شرح رکھتے ہیں، جس کا مطلب ہے وائرلیس اسپیکرز اور ہئرنگ ایڈز جیسی چیزوں کے لیے بیٹری کی زندگی کافی حد تک لمبی ہوتی ہے۔ یہ چپس پلس وِڈتھ ماڈولیشن کے ذریعے اپنا جادو چلاتے ہیں، جو ناقابل یقین رفتار سے آن اور آف ہوتے رہتے ہیں۔ اس تیز سوئچنگ سے طاقت کے ضیاع میں نمایاں کمی آتی ہے، اور حرارت کی پیداوار میں پرانی کلاس اے بی ٹیکنالوجی کے مقابلے میں تقریباً 70% تک کمی آجاتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، صنعت کار چارج کے درمیان اصل دورانیہ متاثر کیے بغیر زیادہ پتلی اور ہلکی مصنوعات کی ڈیزائننگ کر سکتے ہیں۔ ایک وقت تھا جب کلاس ڈی کو صوتی تشکیل کے مسائل کی وجہ سے تنقید کا نشانہ بنایا جاتا تھا، لیکن حالیہ ترقیوں نے کل ہارمونک تشکیل کو 0.1% سے نیچے دھکیل دیا ہے۔ اب یہ کارکردگی مارکیٹ میں تمام معیاری معیاری صارف الیکٹرانکس کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔ ٹرانزسٹر کلاس ڈی انٹیگریٹڈ سرکٹس 90% سے زائد کارکردگی کی شرح رکھتے ہیں، جس کا مطلب ہے وائرلیس اسپیکرز اور ہئرنگ ایڈز جیسی چیزوں کے لیے بیٹری کی زندگی کافی حد تک لمبی ہوتی ہے۔ یہ چپس پلس وِڈتھ ماڈولیشن کے ذریعے اپنا جادو چلاتے ہیں، جو ناقابل یقین رفتار سے آن اور آف ہوتے رہتے ہیں۔ اس تیز سوئچنگ سے طاقت کے ضیاع میں نمایاں کمی آتی ہے، اور حرارت کی پیداوار میں پرانی کلاس اے بی ٹیکنالوجی کے مقابلے میں تقریباً 70% تک کمی آجاتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، صنعت کار چارج کے درمیان اصل دورانیہ متاثر کیے بغیر زیادہ پتلی اور ہلکی مصنوعات کی ڈیزائننگ کر سکتے ہیں۔ ایک وقت تھا جب کلاس ڈی کو صوتی تشکیل کے مسائل کی وجہ سے تنقید کا نشانہ بنایا جاتا تھا، لیکن حالیہ ترقیوں نے کل ہارمونک تشکیل کو 0.1% سے نیچے دھکیل دیا ہے۔ اب یہ کارکردگی مارکیٹ میں تمام معیاری معیاری صارف الیکٹرانکس کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔
اینالاگ ایمپلی فائر آئی سیز جنہیں ہم کلاس A اور AB کے نام سے جانتے ہیں، سگنل کو بلا تعطل بہتے رہنے دیتے ہیں، جس کی وجہ سے وہ اسٹوڈیو مانیٹنگ سیٹ اپس اور پریمیم آڈیو سامان میں اتنے مقبول ہیں۔ ننھے سے ننھے ڈسٹورشن کے ذرات بھی صوتی تصاویر کی تشکیل اور سپیشل طور پر آواز کے ماخذ کے تعین کو متاثر کر سکتے ہیں۔ پھر پی ڈبلیو ایم ٹیکنالوجی پر مبنی ڈیجیٹل ایمپلیفیکیشن ہے۔ ان ڈیزائنز میں لکیری حدوں کا تھوڑا سا نقصان ہوتا ہے لیکن پاور کی موثریت میں بہت بڑی بہتری حاصل ہوتی ہے۔ اسی وجہ سے بہت سے کار آڈیو سسٹمز دراصل دونوں طریقوں کو اکٹھا کرتے ہیں۔ عام طور پر، کلاس AB وہ اسپیکرز سنبھالتا ہے جہاں واضح تفصیل سب سے زیادہ اہم ہوتی ہے، جبکہ کلاس D وہ بڑے سب ووفر ڈرائیوز سنبھالتا ہے جنہیں کم فریکوئنسی والی ہوا کو حرکت دینے کے لیے شدید طاقت کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ ہائبرڈ سیٹ اپ بیٹری کو تیزی سے خالی کیے بغیر ممکنہ حد تک بہترین آڈیو کوالٹی حاصل کرنے میں کافی حد تک مؤثر ثابت ہوتا ہے۔