การขยายกำลังคลื่นเสียงด้วยทรานซิสเตอร์

การขยายกาลงั คล่ืนเสียงด้วยทรานซิสเตอร์

5.1 การเพ่ิมความดงั เสียง
การเพิม่ ความดงั เสียง คือสัญญาณเสียงทถี่ ูกขยายให้มีความแรงเพ่ิมข้นึ จะตอ้ งมรี ูปร่างสัญญาณคง

เดิมไมเ่ กิดความผิดเพ้ียน การขยายสัญญาณเสียงใหไ้ ดค้ ุณภาพดี จะตอ้ งมีการขยายสัญญาณเสียงเพิ่มข้ึนเป็น
ลาดบั กอ่ นส่งต่อไปยงั ภาคขยายเสียงภาคสุดทา้ ย ทีจ่ ะไดอ้ ตั ราการขยายสัญญาณเสียงมากทส่ี ุด ภาคขยายเสียง
ภาคสุดทา้ ยท่ีสามารถขยายสญั ญาณเสียงใหม้ คี วามแรงมากทสี่ ุดโดยสญั ญาณเสียงไมเ่ กิดความผดิ เพ้ียน คือ
วงจรขยายกาลงั กอ่ นส่งสัญญาณเสียงไปขบั ลาโพงให้เกิดเสียงดงั ออกมา

ส่วนทจ่ี ะทาใหเ้ กิดผลดงั กล่าว ข้นึ อยกู่ บั การจดั ระบบการทางานของวงจรขยายเสียงไดอ้ ยา่ ง
เหมาะสม ตามคลาสวงจรขยายสญั ญาณเสียงคลาสต่างๆ คลาสการขยายสญั ญาณเสียงทใี่ ชส้ าหรับวงจรขยาย
กาลงั ไดแ้ ก่ คลาส B, AB และคลาส D ซ่ึงเป็นคลาสทีส่ ามารถนามาใชง้ านในการขยายกาลงั เสียงได้ โดยมี
รูปแบบการจดั วงจรทางานที่แตกต่างกนั ไป แบง่ รูปแบบการจดั วงจร ขยายกาลงั ออกไดเ้ ป็น วงจรขยายเสียงแบบ
พุช – พุล (Push – Pull Audio Amplifier) และวงจร ขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารี (Complementary Amplifier)

5.2 วงจรขยายเสียงแบบพชุ – พลุ
วงจรขยายเสียงแบบพุช – พุล เป็นวงจรขยายกาลงั แบบหน่ึงทถี่ กู สร้างข้ึนมาใชง้ านในการขยาย

สญั ญาณเสียงภาคสุดทา้ ย โดยการจดั วงจรขยายเสียงในคลาส B หรือคลาส AB ดว้ ยอุปกรณ์สารก่ึงตวั นา 2 ตวั
ทาหนา้ ที่ขยายสญั ญาณเสียงซีกละตวั ต่อทางานร่วมกบั หมอ้ แปลงกอ่ นส่งออกเอาตพ์ ุต จึงเรียกวงจรขยายเสียง
ชนิดพุช – พุลว่าวงจรขยายเสียงชนิดใชห้ มอ้ แปลงทางเอาตพ์ ตุ หรือชนิด OT (Output Transformer) โดยใชห้ มอ้
แปลงช่วยทาใหเ้ กิดสญั ญาณเสียงครบท้งั สองซีก ไดส้ ญั ญาณเสียงออกเอาตพ์ ุตเหมอื นกบั สัญญาณเสียงอนิ พตุ ท่ี
ป้อนเขา้ มา

1. วงจรขยายเสียงแบบพชุ – พุลคลาส B เป็นการจดั วงจรขยายเสียงให้ทรานซิสเตอร์แตล่ ะซีกเป็น
แบบคลาส B วงจรขยายเสียงแบบพุช – พลุ คลาส B ใช้ NPN ทรานซิสเตอร์ แสดงดงั รูปที่ 5.1

รูปที่ 5.2 วงจรขยายเสียงแบบพุช – พุลคลาส B ใช้ NPN ทรานซิสเตอร์

วงจรขยายเสียงแบบพุช - พุลคลาส B เมือ่ นามาใชง้ านสามารถทาการขยายสัญญาณ เสียงให้มรี ะดับ
ความแรงเพ่มิ มากข้นึ ส่งออกเอาตพ์ ตุ ท้งั ซีกบวกและซีกลบไดก้ ็ตาม แตเ่ กิดปัญหาตามมา คอื ไดร้ ูปสัญญาณเสียง
ขยายออกมาไม่เหมือนสัญญาณเสียงทางอินพตุ ทปี่ ้อนเขา้ มา เกิดความผิดเพ้ียนของสัญญาณเสียงข้ึนตรงรอยต่อ
เรียกความผิดเพ้ียนน้ีว่า ความผิดเพ้ียนระหวา่ งรอยต่อ หรือความผดิ เพ้ยี นตดั ขา้ ม (Crossover Distortion) ความ
ผดิ เพ้ียนตดั ขา้ มของสญั ญาณ เสียง แสดงดงั รูปท่ี 5.2

รูปท่ี 5.2 ความผิดเพ้ยี นตดั ขา้ มของสัญญาณเสียง เกิดจากวงจรขยายเสียงพุช – พลุ คลาส B

2. วงจรขยายเสียงแบบพุช – พลุ คลาส AB เป็นการจดั วงจรขยายเสียงใหท้ รานซิสเตอร์แต่ละซีก
เป็นแบบคลาส AB เพ่ือช่วยแกค้ วามผดิ เพ้ียนตดั ขา้ มของวงจรขยายเสียงแบบพุช – พลุ คลาส B ใหห้ มดไป วงจร
ทางานยงั คงใช้ NPN ทรานซิสเตอร์ และอปุ กรณ์อนื่ ๆ ตามเดิม โดยเพมิ่ ชุดตวั ตา้ นทานช่วยจา่ ยไบแอสให้ขา B
ของ NPN ทรานซิสเตอร์ ท้งั 2 ตวั เพอื่ ใหท้ รานซิสเตอร์พร้อมในการทางาน และสามารถทางานทนั ทเ่ี ม่อื มี
สัญญาณเสียงป้อนเขา้ มาทางอินพตุ โดยไมม่ ีแรงดนั ไฟฟ้าตา้ นกลบั ระหว่างรอยต่อ PN จากคา่ ดีพลชี นั ริจิน มาทา
ให้การขยายสัญญาณเสียงเกิดความผิดเพ้ียน คา่ ความผิดเพ้ียนตดั ขา้ มหมดไป วงจรขยายเสียงแบบพุช – พุล
คลาส AB ใช้ NPN ทรานซิสเตอร์ แสดงดงั รูปท่ี 5.3

รูปที่ 5.3 ความผดิ เพ้ยี นตดั ขา้ มของสญั ญาณเสียง เกิดจากวงจรขยายเสียงพชุ – พุลคลาส B

5.3 วงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารี
วงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารี เป็นวงจรขยายเสียงทีถ่ ูกพฒั นามาจากวงจรขยายเสียงแบบพุช –

พุล เพ่ือแกข้ อ้ เสียของวงจรขยายเสียงแบบพุช – พลุ ทีต่ อ้ งใชห้ มอ้ แปลงร่วมในการทางาน เกิดปัญหาตามมาใน
เร่ืองของคณุ ภาพของเสียงแหลมลดลงจากการตา้ นของขดลวดหมอ้ แปลง เกิดเสียงฮึม (Hum) จากการสั่น
ในขณะหมอ้ แปลงทางาน และหมอ้ แปลงทใ่ี ชม้ ีขนาดใหญ่น้าหนกั มาก เกิดความไมส่ ะดวกต่อการทางานและ
การใชง้ าน

วงจรขยายเสียงทถ่ี ูกพฒั นาข้นึ ใหม่ โดยตดั หมอ้ แปลงท้งั หมดในวงจรขยายเสียงทิ้งไป สร้าง
วงจรขยายเสียงใหมแ่ บบไมม่ ีหมอ้ แปลงเขา้ มาร่วมใชง้ าน ถูกเรียกวา่ วงจรขยายเสียงแบบพุช – พุลไมม่ หี มอ้
แปลง (Transformerless Push – Pull Amplifier) ทาให้วงจรขยายเสียงแบบน้ีสามารถใหก้ ารตอบสนองต่อความถ่ี
เสียงไดด้ ีตลอดยา่ น นิยมเรียกวงจรขยายเสียงแบบน้ีว่า วงจรขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารี เป็นท่นี ิยมใชง้ าน
อยา่ งแพร่หลาย

วงจรขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารีทีน่ ิยมผลิตออกมาใชง้ าน สามารถแบง่ รูปแบบการจดั วงจร
ทางานออกได้ 2 ชนิด แตกตา่ งกนั ตามชุดแหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟ้าทีใ่ ชจ้ ่ายในการทางานของวงจรขยายเสียง
วงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีใชแ้ หล่งจา่ ยแรงดนั ไฟฟ้าในการทางานเพียงชุดเดียว มีช่ือเรียกว่า ชนิดไมม่ ี
หมอ้ แปลงท่ีเอาตพ์ ตุ หรือ ชนิด OTL (Output Transformer Less) ใชต้ วั เก็บประจุทเี่ อาตพ์ ตุ ทางานแทนหมอ้
แปลง และวงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีใชแ้ หลง่ จ่ายแรงดนั ไฟฟ้าในการทางาน 2 ชุด มีช่ือเรียกว่า ชนิด
ไม่มีตวั เก็บประจทุ เี่ อาตพ์ ุต หรือ ชนิด OCL (Output Capacitor Less) โดยตอ่ เอาตพ์ ุตของวงจรขยายเสียงเขา้
ลาโพงโดยตรง

1. วงจรขยายเสียงคอมพลีเมนตารีคลาส AB จ่ายไบแอสด้วยตัวต้านทาน ในวงจร ขยายเสียงคอมพลี
เมนตารีแบบพ้ืนฐาน วงจรจะประกอบดว้ ยทรานซิสเตอร์ 2 ตวั ตา่ งชนิดกนั คอื ชนิด PNP และ NPN ใช้ชนิดละ 1
ตวั โดยทรานซิสเตอร์ท้งั 2 ตวั จะตอ้ งมีคณุ สมบตั ิตา่ งๆ ในการทางานเหมือนกนั สามารถนามาจบั เขา้ คกู่ นั ได้
(Match Pair) มอี ุปกรณ์ประกอบร่วมท้งั R และ C ช่วยในการทางาน โดยจดั ค่าแรงดนั ไฟฟ้าไบแอสให้
วงจรขยายเสียงคอมพลเี มนตารีเป็นคลาส AB เพื่อไม่ใหเ้ กิดความผิดเพ้ยี นตดั ขา้ มข้นึ ไดค้ ุณภาพสญั ญาณเสียง
ทส่ี มบูรณ์ออกมา วงจรขยายเสียงคอมพลเี มนตารีแบบพ้ืนฐานคลาส AB แสดงดงั รูปที่ 5.4

รูปที่ 5.4 วงจรขยายเสียงคอมพลีเมนตารีพ้ืนฐานคลาส AB จา่ ยไบแอสดว้ ยตวั ตา้ นทาน

2. วงจรขยายเสียงคอมพลีเมนตารีคลาส AB จ่ายไบแอสด้วยไดโอด ในวงจรขยายเสียงคอมพลีเมน
ตารีแบบพ้นื ฐานคลาส AB จ่ายไบแอสดว้ ยตวั ตา้ นทานแบง่ แรงดนั ไฟฟ้า R1, R2 และ R3 ทกี่ ล่าวมาในขอ้ 1
เกิดปัญหาในส่วนของค่าแรงดนั ไฟฟ้าไบแอสทจ่ี า่ ยออกมาจากตวั ตา้ นทานท้งั สามตวั มคี ่าคงที่ตายตวั ตลอดเวลา
ไม่มกี ารปรับเปลี่ยนคา่ ตามความตอ้ งการของตวั ทรานซิสเตอร์ตามความเหมาะสม ส่งผลให้ทรานซิสเตอร์
ทางานไมเ่ หมาะสมตามความตอ้ งการ ทาใหส้ ญั ญาณเสียงท่ีถกู ขยายออกมาไมค่ งท่ี วงจรขยายเสียงทางานแบบ
ไม่เสถียร

ปัญหาดงั กล่าวสามารถแกไ้ ขได้ ดว้ ยการจดั วงจรจ่ายแรงดนั ไฟฟ้าไบแอสใหข้ า B ของ
ทรานซิสเตอร์ท้งั 2 ตวั ใหม่ โดยแทนที่ตวั R2 ดว้ ยไดโอดตอ่ อนุกรม 2 ตวั เพอื่ ทาใหก้ ารจ่ายไบแอสของวงจร
เป็นแบบไบแอสอตั โนมตั ิ (Automatic Bias) วงจรขยายเสียงคอมพลเี มนตารีแบบพ้ืนฐานคลาส AB จา่ ยไบแอส
ดว้ ยไดโอด แสดงดงั รูปท่ี 5.5

รูปที่ 5.5 วงจรขยายเสียงคอมพลเี มนตารีพ้นื ฐานคลาส AB จ่ายไบแอสดว้ ยตวั ตา้ นทาน

5.4 การทางานของวงจรขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารีชนดิ OTL
วงจรขยายเสียงแบบพุช – พลุ ไม่มีหมอ้ แปลง หรือทร่ี ู้จกั ทว่ั ไปในชื่อ วงจรขยายเสียงแบบคอมพลี

เมนตารีชนิด OTL เป็นวงจรขยายเสียงชนิดที่ไมใ่ ชห้ มอ้ แปลงในการทางานของวงจร รวมท้งั ทางเอาตพ์ ุตกอ่ น
ตอ่ ไปลาโพง และใชแ้ หล่งจ่ายแรงดนั ไฟฟ้าให้วงจรเพียงชุดเดียว ทาใหท้ รานซิสเตอร์ท้งั 2 ตวั ตอ่ วงจรคอมพลี
เมนตารี สามารถทางานขยายสัญญาณเสียงไดเ้ พียงซีกเดียว ต่ออนุกรมกบั เอาตพ์ ตุ ของวงจรก่อนออกลาโพง มา
ช่วยในการทางาน ทาใหท้ รานซิสเตอร์สามารถขยายสัญญาณเสียงซีกท่ีเหลือน้ีได้ ไดส้ ญั ญาณเสียงส่งออก
ลาโพงมีครบท้งั 2 ซีก วงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีชนิด OTL แสดงดงั รูปท่ี 5.6

รูปที่ 5.6 วงจรขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารีชนิด OTL

ขอ้ เสียของวงจรขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารีชนิด OTL คือการใส่ C2 ทีเ่ อาตพ์ ุตมผี ลต่อการตา้ น
สัญญาณเสียงความถี่ต่าหรือเสียงทมุ้ ผา่ นออกลาโพงไดน้ อ้ ยลง ทาใหเ้ สียงทมุ้ ในวงจร ขยายเสียงชนิดน้ีมคี วาม
ดงั ลดลง

ขอ้ ดีของวงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีชนิด OTL คอื เมื่อทรานซิสเตอร์ตวั ใดตวั หน่ึงหรือท้งั คู่
เกิดการลดั วงจร ไมส่ ่งผลตอ่ การทาให้ลาโพงเกิดการชารุดเสียหาย เพราะกระแสไฟฟ้ากระแสตรงจานวนมากท่ี
เกิดจากการลดั วงจรของทรานซิสเตอร์ ไมส่ ามารถไหลผ่านไปยงั ลาโพงได้ เน่ืองจาก C2 ทาหนา้ ท่ีตา้ น
แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงจากแหล่งจา่ ยไมใ่ หผ้ า่ นไปยงั ลาโพง

5.5 การทางานของวงจรขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารีชนดิ OCL
จากขอ้ เสียของวงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีชนิด OTL ท่ีเอาตพ์ ตุ มีตวั เก็บประจตุ อ่ อนุกรมกบั

ลาโพง ส่งผลต่อการตา้ นสญั ญาณเสียงความถ่ตี ่าหรือเสียงทมุ้ ใหผ้ า่ นออกลาโพงไดน้ อ้ ยลง ทาให้วงจรขยาย
เสียงแบบคอมพลีเมนตารีชนิด OTL มกี ารตอบสนองความถ่ีต่าหรือเสียงทมุ้ ลดนอ้ ยลง

การแกข้ อ้ เสียวงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีชนิด OTL เพ่อื ให้วงจรขยายเสียงสามารถ
ตอบสนองต่อความถไ่ี ดค้ รอบคลมุ ยา่ นความถเ่ี สียงท้งั หมด โดยดดั แปลงวงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารี
ใหม่ ดว้ ยการตดั ตวั เกบ็ ประจุท่ีต่ออนุกรมกบั ลาโพงออก และตอ่ ข้วั เอาตพ์ ตุ ของวงจรขยายเสียงเขา้ กบั ลาโพง
โดยตรง วงจรขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารีชนิดน้ีมชี ื่อเรียกวา่ ชนิดไมม่ ตี วั เกบ็ ประจุเอาตพ์ ตุ หรือชนิด OCL
การจ่ายแรงดนั ไฟฟ้าเล้ียงวงจรตอ้ งเพิม่ แหลง่ จ่ายแรงดนั ไฟฟ้าเป็น 2 ชุด มีจุดกราวดเ์ ป็นจุดร่วมการทางานของ
แหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟ้าท้งั 2 ชุด วงจรขยายเสียงแบบคอมพลเี มนตารีชนิด OCL แสดงดงั รูปที่ 5.7

รูปท่ี 5.7 วงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีชนิด OCL

ขอ้ เสีย ของวงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีชนิด OCL คอื เม่อื ทรานซิสเตอร์ตวั ใดตวั หน่ึงหรือ
ท้งั คเู่ กิดการลดั วงจร ทาให้เกิดกระแสไฟฟ้ากระแสตรงจานวนมากไหลผ่านลาโพง ส่งผลใหล้ าโพงเกิดการชารุด
เสียหายทนั ที จาเป็นตอ้ งตอ่ เพ่ิมอุปกรณ์ป้องกนั ลาโพงชารุดเสียหายเขา้ ที่เอาตพ์ ุตของวงจรขยายเสียงชนิดน้ี

ขอ้ ดี ของวงจรขยายเสียงแบบคอมพลีเมนตารีชนิด OCL คอื สญั ญาณเสียงทถี่ กู ขยายออก มาทุก
ความถีส่ ามารถส่งผา่ นออกลาโพงไดโ้ ดยตรง ไดว้ งจรขยายเสียงที่ให้การตอบสนองความถ่เี สียงทุกความถี่
ออกมาใชง้ าน เป็นวงจรขยายเสียงที่ใหค้ ุณภาพเสียงออกมาไดส้ มบรู ณ์แบบ

5.6 การขยายแบบดาร์ลงิ ตนั
วงจรดาร์ลิงตนั (Darlington Circuit) เป็นการนาวงจรขยายทรานซิสเตอร์ตอ่ วงจรร่วมกนั 2 ตวั ต่อ

เป็นวงจรขยายสญั ญาณชนิดสองภาคต่อเนื่องกนั ช่วยเพ่มิ อตั ราขยายใหก้ บั วงจรมากข้ึน นิยมนาไปใชง้ านใน
วงจรขยายเสียง โดยตอ่ วงจรภาคขบั กาลงั เขา้ กบั วงจรภาคขยายกาลงั วงจรขยายแบบดาร์ลิงตนั พ้ืนฐานแบง่ การ
ต่อวงจรออกได้ 3 แบบ แสดงดงั รูปท่ี 5.8

รูปท่ี 5.8 วงจรขยายแบบดาร์ลงิ ตนั พ้ืนฐาน

5.7 ภาคขยายกาลงั เสียงแบบคอมพลีเมนตารีบรสิ ุทธ์ชิ นดิ OTL
ภาคขยายกาลงั เสียงแบบคอมพลเี มนตารีบริสุทธ์ิชนิด OTL เป็นภาคขยายกาลงั เสียงของวงจรขยาย

เสียง ที่ภายในวงจรประกอบดว้ ยการทางาน 2 ภาคต่อวงจรร่วมกนั คือภาคขบั กาลงั และภาคขยายกาลงั ตอ่ วงจร
ทางานร่วมกนั เป็นวงจรขยายกาลงั เสียงที่ตอ้ งการเพม่ิ อตั ราการขยายเสียงของวงจรใหแ้ รงมากยง่ิ ข้ึน โดยนาภาค
ขบั กาลงั และภาคขยายกาลงั มาตอ่ วงจรร่วมกนั แบบวงจรขยายดาร์ลงิ ตนั มที รานซิสเตอร์ทต่ี อ่ ในภาคขยายกาลงั
ใชท้ รานซิสเตอร์ต่างชนิดกนั ตวั หน่ึงเป็น NPN อกี ตวั หน่ึงเป็น PNP เรียกการตอ่ วงจรคอมพลีเมนตารีแบบน้ีวา่
วงจรคอมพลเี มนตารีบริสุทธ์ิ หรือวงจรเพรียวคอมพลเี มนตารี (Pure Complementary Circuit) วงจรขยายกาลงั
เสียงแบบคอมพลีเมนตารีบริสุทธ์ิชนิด OTL แสดงดงั รูปที่ 5.9

รูปท่ี 5.9 วงจรขยายกาลงั เสียงแบบคอมพลเี มนตารีบริสุทธ์ิชนิด OTL

5.8 ภาคขยายกาลงั เสียงแบบคล้ายคอมพลีเมนตารีชนดิ OTL
ภาคขยายกาลงั เสียงแบบคอมพลีเมนตารีบริสุทธ์ิของวงจรรูปท่ี 5.10 หัวขอ้ ท่ี 5.7 ในส่วนของ

ภาคขยายกาลงั ทรานซิสเตอร์กาลงั Q3 และ Q4 จะตอ้ งใชท้ รานซิสเตอร์ต่างชนิดกนั คอื PNP และ NPN มาจบั คู่
กนั ทรานซิสเตอร์กาลงั ท้งั ค่ตู อ้ งมคี ุณสมบตั ใิ นการทางานเหมอื นกนั จึงสามารถจบั เขา้ คู่กนั ได้ เกิดปัญหาที่
ทรานซิสเตอร์กาลงั ตา่ งชนิดกนั มคี ุณสมบตั ใิ นการทางานเหมือนกนั มาจบั เขา้ คกู่ นั หาไดย้ ากและเกดิ ความยงุ่ ยาก

เพอื่ แกไ้ ขปัญหาทเี่ กิดข้ึนน้ี จึงเปล่ยี นวงจรภาคขยายกาลงั มาใชท้ รานซิสเตอร์กาลงั ชนิดเดียวกนั หรือ
เบอร์เดียวกนั ท้งั คู่ ใชไ้ ดท้ ้งั PNP ท้งั คู่ หรือ NPN ท้งั คู่ ช่วยให้การจบั คทู่ รานซิสเตอร์ กาลงั ท่เี หมาะสมทาไดง้ า่ ย
ข้ึน เกิดความสะดวกในการต่อใชง้ าน เรียกการต่อวงจรคอมพลีเมนตารีแบบน้ีวา่ วงจรคลา้ ยคอมพลเี มนตารี
หรือ วงจรควอซิคอมพลเี มนตารี (Quasi Complementary Circuit) วงจรขยายกาลงั เสียงแบบคลา้ ยคอมพลเี มนตา
รีชนิด OTL แสดงดงั รูปท่ี 5.10

รูปที่ 5.10 วงจรขยายกาลงั เสียงแบบคลา้ ยคอมพลเี มนตารีชนิด OTL