แอมปลิฟายเออร์ (Amplifier) คือวงจรที่เพิ่มขนาดของสัญญาณอินพุต ในคู่มือการสอนใช้งานเกี่ยวกับแอมปลิฟายเออร์นี้ เราจะพาคุณสำรวจประเภทแอมปลิฟายเออร์ต่าง ๆ  คุณสมบัติ และวิธีคำนวณค่า

แอมปลิฟายเออร์สัญญาณขนาดเล็ก มักถูกนำมาใช้ร่วมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อขยายสัญญาณอินพุตที่อ่อนลง เช่น สัญญาณจากเซ็นเซอร์อย่างโฟโทเดเทคเตอร์ โดยการทำให้สัญญาณเอาท์พุตมั่นคงขึ้น ทำให้ขับเคลื่อนรีเลย์ หลอดไฟ หรือลำโพงได้

แอมปลิฟายเออร์มีหลายรูปแบบเช่น ออปเปอเรชั่นแนล แอมปลิฟายเออร์ (operational amplifiers), แอมปลิฟายเออร์สัญญาณขนาดเล็ก (small signal amplifiers), แอมปลิฟายเออร์สัญญาณใหญ่ (large signal amplifiers), และเพาเวอร์แอมปลิฟายเออร์  (power amplifiers) การจัดประเภทอุปกรณ์เหล่านี้จะขึ้นอยู่กับขนาดสัญญาณ, โครงสร้างทางกายภาพ, และการประมวลผลสัญญาณอินพุต

แอมปลิฟายเออร์เปรียบเสมือนบล็อกที่มีส่วนประกอบในการขยายเสียง เช่น ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ (Bipolar Transistors), ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า (Field Effect Transistors), หรือออปเปอเรชั่นแนล แอมปลิฟายเออร์  (Operational Amplifiers) พวกนี้มักมีขาต่อเข้าสองขาและขาออกสองขา โดยที่สัญญาณเอาท์พุตมีค่าสูงกว่าสัญญาณอินพุต ซึ่งเป็นผลมาจากการขยายสัญญาณนั้นๆ

แอมปลิฟายเออร์ที่มีประสิทธิภาพสูงมีคุณสมบัติหลักๆ สามประการด้วยกัน ได้แก่  ความต้านทานของอินพุต (Input Resistance RIN) ความต้านทานของเอาท์พุต (Output Resistance ROUT) และแกน (Gain A) แกนเป็นการวัดค่าการขยายสัญญาณอินพุต ยกตัวอย่างเช่น ถ้าสัญญาณอินพุตมีค่า 1 โวลต์ และสัญญาณเอาท์พุตมีค่า 50 โวลต์ แกนมีค่าเท่ากับ 50 ซึ่งหมายถึงการเพิ่มขึ้น 50 เท่า

แกนของแอมปลิฟายเออร์คือ อัตราส่วนของสัญญาณเอาท์พุตที่มีต่อสัญญาณอินพุต ในทางอิเล็กทรอนิกส์ โดยทั่วไปมักใช้ "A" ระบุแทนการคำนวณแกน ทำได้โดยการนำสัญญาณเอาท์พุตหารด้วยสัญญาณอินพุต

แกนของแอมปลิฟายเออร์คือ อัตราส่วนของสัญญาณเอาท์พุตต่อสัญญาณอินพุต ซึ่งในทางอิเล็กทรอนิกส์ มักนิยามแกนว่า "A" เพื่อคำนวณค่าการขยายสัญญาณ 

แกนของแอมปลิฟายเออร์มี 3 ประเภท คือ แกนแรงดัน(Voltage Gain Av) แกนกระแส(Current Gain Ai) และ แกนกำลัง (Power Gain Ap) ซึ่งแกนกำลังแสดงเป็นหน่วยเดซิเบล (dB)

 การคำนวณแกนในหน่วยเดซิเบล (dB) ใช้สูตรดังต่อไปนี้:

• แกนแรงดันในหน่วยเดซิเบล (dB): av = 20*log(Av)
• แกนกระแสในหน่วยเดซิเบล (dB): ai = 20*log(Ai)
• แกนกำลังในหน่วยเดซิเบล (dB): ap = 10*log(Ap)

โปรดทราบว่า แกนกำลังเท่ากับลอการิทึมสามัญที่ออกจากพอร์ตต่ออินพุต ในขณะที่แกนแรงดันและแกนกระแสเท่ากับลอการิทึมสามัญ โดยมีค่าเดซิเบลเป็นบวกแทนการเพิ่มขึ้น และมีค่าเดซิเบลเป็นลบแทนการสูญเสีย

จุด -3dB หมายถึงจุดที่มีพลังครึ่งทาง ซึ่ง 3dB มีค่าต่ำกว่าค่าเอาท์พุตสูงสุด

ลองดูตัวอย่างเพื่อให้เข้าใจยิ่งขึ้น:

สมมุติว่า มีแอมปลิฟายเออร์ที่มีสัญญาณอินพุตขนาด 1 มิลลิแอมแปร์ที่ 10 มิลลิโวลต์ และสัญญาณเอาท์พุตขนาด 10 มิลลิแอมแปร์ที่ 1 โวลต์ แอมปลิฟายเออร์นี้จะมีแกนแรงดัน (Voltage Gain Av) เท่ากับ 100 แกนกระแส (Current Gain Ai) เท่ากับ 10 และแกนกำลัง (Power Gain Ap) เท่ากับ 1,000

แอมปลิฟายเออร์สามารถจัดประเภทเป็นแอมปลิฟายเออร์สัญญาณขนาดเล็ก และแอมปลิฟายเออร์สัญญาณขนาดใหญ่ แต่ละประเภทใช้ตามการใช้งานเฉพาะทาง การทำความเข้าใจแกนที่แสดงเป็นหน่วยเดซิเบล (dB) จึงเป็นสิ่งสำคัญที่ใช้วิเคราะห์ และออกแบบแอมปลิฟายเออร์