حن
نستخدم كلمة مكبر او amplifier عند
الاشارة إلى مكونات نظام الاستيريو الصوتي او الادوات الموسيقية. ولكن اجهزة المكبرات موجودة والكثير من الاجهزة
مثل مكبرات الصوت في التلفزيون ومكبرات الصوت في اجهزة الكمبيوتر واجهزة مشغل
الاقراص المدمجة. وفي الحقيقة تستخدم
المكبرات مع كل جهاز متصل به سماعة لاصدار الصوت.
في
هذه المقالة من كيف تعمل الاشياء سوف نقوم بشرح المبدأ الاساسي لعمل المكبرات ونتعرف
على اجزائه الرئيسية وبالرغم من تنوعها بين البسيط والمعقد الا ان فكرة عملها
واحدة.
نعلم
اعزائنا القراء ان الصوت ظاهرة فيزيائية تعتمد على اهتزاز جزيئات الهواء لتؤثر على
الوسط المحيط بها في صورة اضطراب ينتشر بسرعة خلال الوسط وعندما تصل هذه الاضرابات
إلى طبلة الاذن فإنه تشكل ضغط على غشاء الطبلة في صورة نبضات فيهتز العشاء بنفس
الطريقة ويتم تحويل هذه الاهتزازات الى اشارات كهربية في باقي اجزاء الاذن وترسل
الى الدماغ لتترجم الى الصوت الذي نسمعه.
الاجهزة الالكترونية التي
تصدر الصوت بمختلف انواعها تعمل بنفس الطريقة وتشبه نفس طريقة عمل الاذن، فهي
تتعامل مع الصوت على انه معلومات في صورة اشارات كهربائية متغيرة. ولفهم كيف تتعامل الاجهزة الالكترونية مع الصوت
سوف نوضح ذلك من خلال المراحل الثلاثة التالية:
أولا الميكرفون: عندما يصدر صوت امام ميكرفون الجهاز فإن الغشاء الرقيق في
الميكرفون يحدث له اهتزازات بنفس تردد الصوت، يتم تحويل هذه الاهتزازات الميكانيكية
إلى اشارات كهربائية. تحمل الاشارات
الكهربائية من خلال ترددها معلومات عن التضاغطات والتخلخلات الميكانيكية التي
احدثتها.
ثانيا المسجل: يقوم الجهاز بتحويل الاشارات الكهربائية الى اشارات مشفرة بطريقة
ما ليتم حفظها اما على شريط مغناطيسي في صورة تغيرات في المناطق المغناطيسية على
الشريط او في صورة حزوز ميكانيكية رقيقة كما في الاسطوانات القديمة أو في صورة
حزوز بواسطة شعاع الليزر كما في الاسطوانات المدمجة.
ثالثا المشغل: يقوم المشغل بمختلف انواعه حيث ان لكل طريقة من طرق حفظ الصوت
مشغل خاص بذلك مثل المسجل او مشغل الاسطوانات او غير ذلك بترجمة الشيفرة (سواء
المغناطيسية او الميكانيكية او الضوئية) وتحويلها الى اشارة كهربائية. تستخدم هذه الاشارة الكهربائية في تحريك
السماعة للامام والخلف لتحدث اضطرابات في الهواء نسمعه على شكل صوت مشابه للصوت
الذي وصل للميكرفون.
وكما ترى عزيزي القارئ فإن كل المكونات الرئيسية للأحهزة
الصوتية ما هي الا اجهزة مترجمة تأخذ الاشارة في شكل وتحولها إلى شكل اخر وفي
النهاية يتم اصدار الصوت مرة اخرى.
ولكي يتم كل تفاصيل التضاغطات والتخلخلات في الامواج
الصوتية، فإن الميكرفون يجب ان يكون على درجة عالية من الحساسية، وهذا يعني ان اي
اهتزازة مهما صغرت يستطيع الميكروفون ان يستجيب لها ويصدر بالمقابل اشارة كهربائية
مناظرة لها.
هذا الامر مهم جداً للحصول على تسجيل جيد للصوت وتعتبر
عملية تحويل الموجات الصوتية إلى امواج كهربائية عملية بسيطة ولا تحتاج الى الكثير
من التعقيد وهذه الاشارات الكهربية مهما كانت صغيرة يمكن نقلها عبر اسلاك التوصيل
واستخدامها لتخزن المعلومات الصوتية على الوسط المستخدم. ولكن في المقابل فإن
عملية تحويل الاشارة الكهربية إلى اشارة صوتية لنعود ونسمع الصوت المسجل فإن ذلك
يتطلب ان تقوم الاشارة الكهربية بتحريك الجسم المخروطي للسماعة لاصدار الصوت وهذا
الامر صعب لان الاشارة الكهربية تكون صغيرة وغير قادرة على تزويد السماعة بالطاقة
لتحريكها ولهذا نحن بحاجة الى تضخيم الاشارة الكهربية لتعطي تيار كهربي كبير قادر
على تحريك السماعة وجعلها تتذبذب لتصدر الصوت.
وهذا بالضبط وظيفة المكبر Amplifier حيث يقوم المكبر بتضخيم
الاشارات الكهربائية التي تحمل تفاصيل الصوت وللتعرف على فكرة عمل المكبرات دعنا
نتعرف على مكونات المكبر.
فكرة عمل المكبر (المضخم)
مما سبق نستطيع ان نفهم ان وظيفة
المكبر هي تقوية الاشارة الصوتية (الكهربائية) لتستطيع ان تمتلك القدرة على تحريك
غشاء السماعة. وهذا باختصار عمل المكبر
ولكن اذا ما اردنا ان نعرف كيف تتم هذه العملية علينا ان نأخذ جولة في داخل المكبر
لنتعرف على مكوناته.
في الواقع يولد المكبر اشارة جديدة
مختلفة تماماً عن الاشارة الاصلية التي دخلت عليه ولكن على اساس الاشارة
الاصلية. ولفهم ذلك تخيل ان هناك دائرتين
منفصلتين في داخل المكبر. حيث ان دائرة المخرج output circuit تعمل بواسطة مزود الطاقة للمكبر power supply، الذي يحصل على طاقته من خلال بطارية او
من خلال توصيله بمقبس الكهرباء في المنزل.
فإذا كان المكبر يعمل من خلال كهرباء المنزل ذات التيار المتردد حيث يغير
التيار اتجاهه باستمرارـ فإن مزود الطاقة سوف يعمل على تحويل التيار المتردد هذا
إلى تيار ثابت حيث يكون اتجاه التيار دائماً واحد ولا يتغير. بعد هذه المرحلة يتم استخدام التيار الناتج في
الدائرة التي تعمل على بذل شغل لتحريك مخروط السماعة لاصدار الصوت.
أما بالنسبة لدائرة المدخل input circuit فهي المختصة باستقبال الاشارة الصوتية
(الكهربائية) المسجلة على الشريط او اي نوع اخر من وسائط التخزين المختلفة او من
الصادرة عن الميكرفون. فهي تستخدم لتتداخل
مع دائرة المخرج بواسطة مقاومة متغيرة تعمل على تعديل التيار المستمر بحيث يصبح
فرق الجهد يعكس ترددات الاشارة الصوتية الاصلية.
مخطط يوضح فكرة عمل المكبر حيث توضح الدائرة باللون الازرق
دائرة المدخل والدائرة الموضحة باللون الاحمر دائرة المخرج، ويتم استخدام التيار
الصغير الصادر عن الميكرفون لتعديل التيار الكبير الناتج عن البطارية
