با توجه به تغییرات در نوع کارکرد، مقادیر ولتاژ و دما، تقریبا اکثر تقویت کننده ها به صورت حلقه فیدبک منفی طراحی شده اند تا ضمن کاهش اثرات ناشی از این تغییرات، پایداری تقویت کننده نیز حفظ شود. به علاوه از تقویت کننده های چند طبقه با بهره حلقه باز بالا برای تغذیه هدفون در تجهیزات الکترونیکی قابل حمل استفاده می شود. با توجه به تعداد زیاد تولید کنندگان هدفون، تقویت کننده های هدفون در معرض تغییرات گسترده در مقادیر بارهای خازنی و مقاومتی هستند که پایداری تقویت کننده را به چالش می اندازند. این تحقیق به طراحی و تحلیل طرح های تقویت کننده دو طبقه (فیدبک های گیت مشترک) و سه طبقه (ترمیم تطبیق امپدانس) می پردازد که جهت حفظ پایداری تقویت کننده گوشی تحت تاثیر تغییرات بار به کار گرفته می شوند. یک زمینه تحقیق مورد توجه و ویژه، پورت خروجی تجهیزات الکترونیکی جهت استفاده از هدفون است. در حالی که پورت خروجی وسایل الکترونیکی جهت نصب هدفون، معمولاً برای تحویل صداهای با کیفیت برای انواع مختلفی از هدفون ها طراحی می شود، بعضی مصرف کنندگان امروز انتظار دارند دستگاهشان قادر به وصل شدن به ورودی های مختلف دیگر تجهیزات، دستگاه های پخش صوتی و تصویری اتومبیل و گیرنده های صوتی باشند. این امر به لحاظ فنی یعنی این که دستگاه الکترونیکی دارای پورت خروجی جهت نصب هدفون، دارای تقویت کننده هدفونی باشد که بتواند بدون کاهش کیفیت صوتی با تنوع وسیعی از بارها کار کند. به دلیل نیاز به بهره حلقه باز زیاد، تقویت کننده هدفون با طرح چند طبقه ای در وسایل الکترونیکی جدید طراحی و به کار گرفته می شوند. داشتن بهره بالای حلقه باز، برای کاهش رفتار غیرخطی طیف فرکانسی صدا، در تقویت کننده با حلقه فیدبک منفی ضروری می باشد. همه تقویت کننده های هدفون مدرن جهت حفظ عملکرد خوب خود از فیدبک منفی برای کاهش اثرات تغییر نوع کارکرد، تغییر ولتاژ و دما استفاده می کنند. در حالی که استفاده از فیدبک منفی تقویت کننده را در مقابل تغییرات نوع کارکرد، تغییر ولتاژ و دما مقاوم می سازد، اما مشکلاتی برای پایداری تقویت کننده ایجاد می کند. به این دلیل طراحان مدارات الکترونیکی تکنیک های جبران سازی متنوعی برای حفظ پایداری تقویت کننده های چند طبقه ای با بهره بالا و با فیدبک منفی طراحی کرده اند. البته این طرح های پیشنهادی در کاربردهای با تغییرات بار با محدودیت همراه هستند. هدف طراحی ساخت پورت خروجی جهت نصب هدفون بسیار سازگار با دیگر وسایل الکترونیکی با استفاده از تقویت کننده چند طبقه ای است که در مقابل گستره وسیعی از بارها مقاوم باشد، اما تاکنون هیچ طرح تقویت کننده پایداری که بتواند تغییرات نامحدود بار را بپذیرد ارائه نشده است. بنابراین برای این که این مشکل عملی تر بیان شود، ما نیاز به معرفی انواع مختلف بارها داریم که تقویت کننده هدفون در تجهیزات مدرن با آن ها روبرو می شوند. بخش بعدی به بیان چگونگی تغییرات بار و معیارهای سنجش عملکرد می پردازد که در طراحی تقویت کننده مد نظر قرار خواهند گرفت. مدارهای دو طبقه قادر به فراهم کردن مقدار بهره متناسب با تقویت کننده های صوتی نمی باشند اما در تقویت کننده سه طبقه تطبیق امپدانس می توان به مدل پایداری دست یافت.

یک کنترل کننده pid ( تناسبی- انتگرال گیر – مشتق گیر) یک ابزار متعارفی است که در کاربردهای کنترل صنعتی استفاده می شود. یک کنترلکننده pid می تواند برای تنظیم سرعت، دما، جریان، فشار و سایر پروسه های متغیر استفاده شود کنترل کنندهpid می تواند نزدیک سنسور (حسگر) با وسیله تنظیم کنترل جاسازی شود وبا استفاده از سیستم اسکادا (scada)به طور مرکزی از طریق مانیتور کنترل شود . یک کاربرد نوعی (typical) کنترل کننده دمای pid می تواند کنترل تغییرات پیوسته یک تنظیم کننده که ممکن است دمای یک پروسه را تغییر دهد، باشد . این کار ممکن است توسط ادوات سوئیجینک پالس برای گرم کن های الکتریکی یا توسط باز و بسته کردن یک دریچه کار انجام شود کنترل کننده دمای pidاز دما صرفاً به عنوان وارون عمل خروجی استفاده می کند به طور مثال بیشتر توان اعمال شده به پروسه وقتی است که دما زیر set point است و کمترین توان اعمالی زمانی است که دما بالای نقطه setpoint باشد .این کنترل کننده ها برای تزریق وخارج کردن دما غالباً از کنترل کننده های کنترل خنک کننده اضافی استفاده می کند و معمولاً به یک کنترل کننده های ضرب کننده نیاز دارد . یک کنترل کننده pid( گاهی اوقات کنترل کننده سه عبارتی هم نامیده می شوند)، سیگنال سنسور را به طور معمول از یک ترموکوبل با rtd* ( سنسور مقاومتی حرارتی) می خواند و به مقداری برحسب واحدهای مهندسی مثل درجه سانتی گراد تبدیل می کند. سپس مقدار اندازه گیری شده را set point کم می کند تا سیگنال خطا را تولید کند خطا روی سه عبارتi , p , d در یک زمان عمل می کند. که اصول علمی کنترل کنندهpid به شرح زیر است : تناسبی (بهره) خطا با یک نسبت منفی ( برای عمل معکوس) در ثابت p ضرب می شود و با خروجی فعلی جمع می شود ثابت p حد ( باند) بالایی که خروجی کنترل کننده با خطای سیستم تناسبی است را نشان می دهد و همیشه یک خطایی بین مقدار set point مورد نیاز و دمای واقعی پروسه وجود دارد . انتگرال ( راه اندازی مجدد) خطا در یک دوره زمانی میانگین گرفته می شود و سپس در ثابت انتگرال ضرب می شود و با جریان خروجی کنترل کننده جمع می شود انتگرال خطای حالت ماندگار سیستم را نشان می دهد و خطای ناشی از نسبت set point به مقدار اندازه گیری شده را حذف می کند برای بسیاری از کاربردها، کنترل کننده های تناسبی و انتگرال گیر رضایت بخش و با پایداری خوب و set point مطلوب خواهد بود . مشتق ( سرعت) سرعت تغییرات خطا با توجه به زمان محاسبه می شود و در یک ثابت دیگر با علامت dضرب شده و با خروجی جمع می شود. عبارت مشتق گیر برای تعیین پاسخ کنترل کننده به تغییر یا اختلال در پروسه دمایی ( مانند بار شدن در یک کوره) استفاده می شود . در نتیجه عبارت مشتق گیر بزرگتر، کنترل کننده با سرعت بیشتری به تغییرات در مقدار پروسه پاسخ خواهد داد. میزان سازی عبارات کنترل کننده عبارات i , p , d برای تطبیق با دینامیک ها ( فعالیت های درونی) پروسه ای که پردازش می شود باید میزان سازی ( تیون) شود هر کدام از عبارت هایی که در بالا شرح داده شده اگر به درستی تنظیم نشوند می توانند باعث ناپایداری یا کنترل خیلی آهسته پروسه شوند . امروزه برای کنترل دما از کنترل کننده های pid های دیجیتال که کارایی auto – tune خودکار دارند ، استفاده می کنند . در طول دوره میزان سازی خودکار ( auto – yuno) کنترل کننده pid توان پروسه و پیش بینی های سرعت تغییر، بالازدگی ( overshoot) و زمان پاسخ دهی واحد صنعتی را کنترل می کند این کار اغلب مبتنی بر روش زیگلر –نیکولر برای محاسبه مقادیر عبارت های کنترل کننده می باشد . یک مرتبه که دوره زمانی میزان سازی خودکار کامل شد . مقادیر i و p وd ذخیره می شوند و در کنترل کننده pid استفاده می شود .

با توجه به نیازهای روزافزون در زمینه مخابرات، فیبرهای نوری به عنوان راه حلی مناسب، مطرح می شوند که دلیل آن سرعت، امنیت و اطمینان پذیری بالای سیستم می باشد. مخابرات نوری قابلیت ارسال سریع داده های بزرگ به همراه مزایای بسیار دیگر را در بر دارد. طراحی تقویت کننده در فیبر نوری به عنوان یک پدیده قابل توجه، مطرح می باشد چرا که یک تقویت کننده خوب با انتقال توان و گین بالا، هزینه نگهداری فیبر نوری را کاهش می دهد. در این پروژه علاوه بر بررسی تقویت کننده های مورد استفاده(edfa) در سیستم های نوری و تشریح عملکرد آنها و سایر عناصر لازم برای طراحی، از نرم افزار شبیه ساز optiwave برای شبیه سازی سیستم wdm/scm استفاده کرده ایم و نتایج حاکی از حصول توان و گین بالاتر و عدد نویز بهتر بوده است.

ظهور دیود لیزرهای ارگانیک ویژگی های بازدهی الکترولومینسنس و فوتولومینسنس بالا، تنظیم پذیری در کل طیف مرئی به وسیله ترکیب های شیمیایی، سادگی ساخت، هزینه کم، انعطاف پذیری، ناحیه فعال وسیع و مقطع جذب نوری وسیع (حدوداً cm2 15-10 ) را به همراه داشته است. واضح است که این قابلیت ها ناشی از استفاده از نیمه هادی های ارگانیک در این ساختارهاست. درنتیجه در دهه های اخیر، این دیود لیزرها بسیار مورد توجه قرار گرفته اند، هرچند جهت تحریک این دیود لیزرها نیاز به یک منبع پمپ اضافی است، که این امر موجب افزایش هزینه سیستم شده و تحریک الکتریکی این دیود لیزرها به دلیل تلفات تحت تزریق بالا ممکن نشده است. به منظور کاهش هزینه، از تحریک الکتریکی غیر مستقیم استفاده می شود. جهت طراحی مطلوب و کاهش تلفات و به دنبال آن کاهش آستانه لیزینگ، باید انواع تلفات مهم در این ساختارها بررسی شوند، اثر هر یک مشخص شده و روش های کاهش آن ها مورد بررسی قرار بگیرند. بنابراین گام اول در کاهش آستانه لیزینگ و در نتیجه کاهش هزینه سیستم، که با کاهش تلفات تحت تحریک الکتریکی میسر می شود، برسی این تلفات است. در این پایان نامه، ضمن مطالعه ویژگی های نیمه هادی های ارگانیک، انواع تلفات در ساختارهای دیود لیزر ارگانیک با پمپ الکتریکی را بررسی کرده و معادلاتی جهت مدل کردن اثر آن ها ارائه می کنیم، سپس اثر این تلفات با استفاده از شبیه سازی بر اساس معادلات بیان شده مورد بررسی قرار گرفته ودر نهایت روش هایی برای کاهش آن ها پیشنهاد داده می شود. با توجه به معادلات ارائه شده جهت مدل کردن اثر تلفات و شبیه سازی های صورت گرفته می توان نتیجه گرفت که افزایش میدان و چگالی حامل های بار منجر به افزایش تلفات موجود در این لیزرها ( مانند نابودی دو مولکولی و گسستگی اکسیتون در اثر میدان ) می شود، از طرفی برای دستیابی به لیزینگ، به چگالی جریان بالا و میدان بالا نیاز داریم که به دلیل موبیلیتی کم حامل های بار دستیابی به چنین شرایطی ممکن نمی باشد؛ در نتیجه یکی از راه حل ها استفاده از پمپ الکتریکی غیر مستقیم است به نحوی که به پمپ نوری کمک کند که در این صورت هزینه سیستم کاهش خواهد یافت در مقایسه با پمپ نوری تنها. لازم به ذکر است که شبیه سازی ها، با استفاده از نرم افزار متلب صورت گرفته اند. واژگان کلیدی: 1- لیزر نیمه هادی ارگانیک 2-پمپ الکتریکی 3-اکسیتون 4- پلارون 5-تلفات 6-جذب فوتون