Thiết kế và thi công mô hình Radio-Cassette

Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Thiết kế và thi công mô hình Radio-Cassette

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Bộ môn: Điện – Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn : Hà A Thồi

TP HỒ CHÍ MINH tháng 3- 2000

LỜI CẢM TẠ



Em xin chân thành cảm ơn tất cả qúy thầy cô trong khoa điện, đặc biệt là thầy HÀ A

THỒI, đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình làm luận án.

Xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn đã đóng góp ý kiến giúp tôi hòan thành tập luận văn này

Sinh viên thực hiệnĐinh Cao Phước

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, công nghệ kỹ thuật điện tử đã có sự tiến bộ vượt bậc và ngày càng trở nên đa dạng, phong phú Các thiết bị điện tử đã chứng minh được khả năng

ưu việt trong đời sống hàng ngày

Đối với các nước đang phát triển, mà đặc biệt là nước ta, việc cập nhật các công nghệ tiên tiến đó để giảng dạy trong các trường đại học, cao đẳng và ứng dụng vào thực tế là một vaệc làm rất cần thiết Do vậy, việc thiết kế những mô hình dàn trải các thiết bị truyền thanh, đặc trưng của kỹ thuật điện tử, mà điển hình là thiết bị Radio – Cassette phục vụ cho công tác nghiên cứu, thực tập đo đạc và sửa chữa là vấn đề thiết thực Các mô hình cụ thể sẽ tạo điều kiện dễ dàng cho cán bộ giảng dạy truyền đạt kiến thức một cách sinh động, đồng thời giúp học viên thấy một cách thực tế các thiết bị điện tử mà mình đang học

Trong khuynh hướng đó, em đã được giao đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH RADIO – CASSETTE” Với những kiến thức đã được thầy cô trang bị, kết hợp với sự nỗ lực của bản thân, em quyết tâm phấn đấu hòan thành nhiệm vụ để kết quả này có ý nghĩa nhất

Vì khả năng và thời gian có hạn, nên trong quá trình làm luận án sẽ không tránh khỏi những sai sót Rất mong qúy thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến

Tháng 2 _ 2000

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP_HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

*****

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO - HẠNH PHÚC

*****

KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

*****

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN

- Tên đề tài: Thiết kế và thi công mô hình RADIO – CASSETTE

- Giáo viên hướng dẫn: Hà A Thồi

- Sinh viên thực hiện: Đinh Cao Phước

- Nội dung các phần thuyết minh và tính tóan:

- Ngày giao đề tài:

- Ngày hòan thành đề tài:

Giáo viên hướng dẫn ký tên

(Ký và ghi rõ họ tên)

Thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2000 Chủ nhiệm bộ môn (Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

Ngày nay, các trường trung học dạy nghề và trường kỹ thuật đang chiếm được sự quan tâm, chú ý của nhà nước Để nâng cao chất lượng dạy và học, tất cả các trường này đều cố gắng trang bị đầy đủ những thiết bị cần thiết Bên cạnh những bài học lý thuyết, thì các mô hình cũng như hình vẽ minh họa sẽ gíup cho học viên thấy được thực tế Các thiết bị này góp phần rất quan trọng trong việc dẫn dắt các học viên từ lý thuyết đến thực hành Nhờ vậy nên bài giảng ở lớp giúp học viên tiếp thu mau chóng và không bị ngỡ ngàng khi thực hành Đó chính là cầu nối giữa việc dạy và học

Sinh viên thực hiệnĐinh Cao Phước

GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Ngành kỹ thuật truyền thanh có vị trí quan trọng trong đời sống hằng ngày Nó truyền

đi những tin tức, chương trình thời sự, ca nhạc Radio – Cassette là một trong những ứng dụng của kỹ thuật truyền thanh Đề tài này rất phong phú, đa dạng nhưng do kiến thức còn nhiều giới hạn và những bất lợi khách quan nảy sinh nên em chỉ có thể làm tốt việc phân tích một Radio _ Cassette dạng đơn giản

Sinh viên thực hiệnĐinh Cao Phước

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Giáo viên hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên)

Nhận xét của giáo viên duyệt

Giáo viên duyệt (ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN I

SƠ LƯỢC VỀ RADIO – CASSETTE

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ RADIO

A NGUYÊN LÝ THU PHÁT SOĐNG VÔ TUYẾN:

I BỨC XẠ ĐIỆN TỪ:

Các sóng vô tuyến điện dùng trong kỹ thuật thông tin, tia hồng ngọai mà chúng ta cảm nhận được hiệu ứng nhiệt trên da hoặc ánh sáng thấy được từ màu tím -> đỏ, hay tia tử ngọai, tia X, tia gamma phát từ các chất phóng xạ… đều là những sóng có tần số khác nhau của bức xạ điện từ Bức xạ điện từ còn gọi là sóng điện từ, nó có thể chuyển đổi lẫn nhau trong không gian truyền dẫn từ dạng điện trường sang dạng từ trường và ngược lại

Sóng điện từ lan truyền trong không gian với vận tốc 300.000 Km/s Nếu gọi C là vận tốc truyền sóng, f là tần số và λ là bước sóng của bức xạ ta có:

II TÍN HIỆU ĐIỆN:

Trong kỹ thuật thông tin, âm thanh hoặc hình ảnh được biến đổi thành một đại lượng điện dưới dạng dòng điện hoặc điện áp Dòng điện hoặc điện áp tín hiệu được gọi là tín hiệu điện Tín hiệu điện thường gặp là tín hiệu âm tần (AF) và tín hiệu hình (VF)

1.Tín hiệu âm tần: (AF: audio frequency)

Tín hiệu âm tần là tín hiệu có tần số trong khỏang tần số âm thanh nghe được (20Hz- 20.000Hz) thiết bị thường dùng để chuyển đổi âm thanh ra tín hiệu âm tần là micro

2.Tín hiệu hình: (VF: video frequency)

Tín hiệu hình là tín hiệu điện có cường độ biến thiên theo độ sáng của các phần tử hình Tần số tối đa của tín hiệu hình tỉ lệ với bình phương số đường phân giải của hình ảnh và nó có trị số tính bằng Mhz

III ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU ĐIỆN:

Tiếng nói và âm nhạc sau khi đã được chuyển đổi thành tín hiệu âm tần dù đã được nâng cao công suất vẫn không thể đưa ra Antenna phát để truyền tin dưới dạng sóng điện từ là vì:

- Qua antenna phát sóng tín hiệu âm tần không phát xa được vì tần số không đủ cao (dưới 20Khz)

- Nếu tần số tín hiệu đủ lớn để phát bức xạ được thì hiệu suất của công tác thấp, đài phát sóng rất phức tạp, phẩm chất của tín hiệu thu được rất kém.

Do vậy, để truyền tín hiệu âm tần dưới dạng bức xạ điện từ người ta dùng kỹ thuật điều chế Dùng tín hiệu âm tần điều chế một tín hiệu cao tần để được một tín hiệu khác, tín hiệu đã điều chế vừa chứa tín hiệu âm tần truyền đi vừa có tần số cao đủ khả năng đưa ra antenna phát dễ dàng bức xạ thành các sóng điện từ truyền lan trong không gian Quá trình

“điều chế” là nhằm lồng tín hiệu âm tần vào tín hiệu cao tần, dùng sóng cao tần “mang” sóng âm tần đi Sóng cao tần gọi là sóng mang

Tại máy thu, tín hiệu âm tần (chứa tin tức cần truyền đi) được tách khỏi tín hiệu cao tần tiếp tục xử lý khuếch đại … được chuyển ra loa để tái tạo lại tín hiệu âm thanh

Trong kỹ thuật biến điệu, ta có biến điệu biên độ (AM) và biến điệu tần số (FM) được sử dụng trong hệ thống âm thanh

1 Biến điệu tín hiệu AM: (Amptitude Modulation)

Biến điệu biên độ còn được gọi là điều chế biên độ hay điều biên Hình (1a) là tín hiệu cao tần (RF: Radio Frequency) chưa được điều chế Hình (1b) là tín hiệu âm tần (AF) của tin tức cần truyền đi và hình (1c) là kết quả cuĩa sự điều biến, tín hiệu điều biến hay còn gọi là sóng AM

Tín hiệu đã được điều biến biên độ có tần số bằng tần số tín hiệu cao tần nhưng biên độ thay đổi theo tín hiệu âm tần

Người ta chứng minh được rằng nếu tín hiệu cao tần RF có tần số f0 được điều chế biên độ bởi tín hiệu âm tần AF có tần số f thì tín hiệu điều biên AM có ba thành phần: sóng mang f0 và hai biên tần mang f0 – f và f0 + f (hình 2)

Hiệu số (f0 + f )- (f0 - f) = 2f = BW được gọi là băng thông, dải thông hoặc phổ sóng Các đài phát thanh thường có BW = 10Khz

Hình a

Hình b

Hình 1: Biến điệu biên độ.

a) Tín hiệu cao tần RF

b) Tín hiệu âm tần AF

c) Tín hiệu điều biên AM

Hình 2: Tần phổ của tín hiệu cao tần điều chế bởi tín hiệu âm tần.

a) Bởi một đơn âm

b) Bởi một dải âm tần

2 Biến điệu tần số FM: (Frequency Modulation)

Biến điệu tần số còn được gọi là điều tần

Hình 3 cho ta thấy dạng tín hiệu cao tần đã được điều chế tần số bởi tín hiệu âm tần Tín hiệu âm tần làm thay đổi tần số của tín hiệu cao tần (sóng mang) biên độ giữ nguyên

Gọi f0 là tần số tín hiệu cao tần chưa điều chế, sau khi đã biến điệu thì ở nửa chu kỳ dương tần số tăng lên f0 +∆f =f1 và ở nữa chu kỳ âm tần số giảm xuống còn f0 -∆f =f2 Sóng FM phát đi có tần số là f= f0 ±∆f Trong đó f0 gọi là tần số trung tâm, ∆f gọi là độ lệch tần, di tần hoặc gia tần

Băng thông BW của đài phát sóng FM giới hạn ở 150Khz

BW = 2∆f =150Khz

Hình c

Hình 3: Sóng đã biến điệu âm tần.

3 So sánh sóng biến điệu FM và AM:

So với sóng biến điệu AM sóng biến điệu tần số FM có những ưu điểm sau:

- Chất lượng âm thanh tốt, tính chống nhiễu cao

- Máy phát sóng FM cung cấp công suất cố định có hiệu suất công tác cao

Tuy nhiên khuyết điểm của nó có băng thông quá rông nên chỉ thích hợp với sóng ngắn và cực ngắn Do đó cự ly truyền xa chỉ dưới 100Km Từ sự so sánh trên, sóng FM thường được sử dụng phát thanh âm nhạc cho từng đài địa phương vì nó có chất lượng tốt hơn sóng AM

IV SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN:

Sóng vô tuyến điện gọi là sóng điện từ Tín hiệu cao tần (sóng mang) sau khi được điều chế (biến điệu) bởi tín hiệu âm tần và khuếch đại được antenna phát bức ra không gian haiphần: điện trường và từ trường cùng tần số nằm trên hai mặt phẳng vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng

Cường độ sóng lan truyền tại một điểm phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- Kết cấu antenna phát

- Công suất đài phát

- Môi trường truyền sóng

- Các yếu tố về thời tiết, địa lý…

1 Phân lọai băng thông:

Sóng vô tuyến điện được chia làm 8 loại để tiện gọi tên và sự phân chia này không có

ý nghĩa tuyệt đối

Loại tần số

sóng

Bước sóng

Tên gọi Tên thông

Cao tần HF Thông tin liên lạc đường dài và

trung bình

00Mh

10m-1m

Thượng cao tần

VHF Truyền hình, thông tin liên lạc

đường ngắn

300Mhz-3Ghz

1m-10cm

Tối cao tần

UHF Giống như VHF

Ghz

10cm-1cm

Siêu cao tần

SHF Giống như VHF

00Ghz 1cm-1mm Cực cao tần EHF Rada tiếp cận vô tuyến

Bảng 1: Phân loại băng thông.

Ghi chú: Sóng có tần số 2000Mhz trở lên gọi là sóng Viba

2 Sự lan truyền của sóng điện từ:

Có hai đường chính để sóng vô tuyến điện từ đi từ anten phát đến anten thu:

- Sóng đất: sóng truyền lan gần mặt đất từ nơi phát đến nơi thu sóng truyền lan trực tiếp

- Sóng trời: sóng truyền lan đến các tầng điện ly của bầu khí quyển phản xạ trở về nơi thu, sóng truyền lan gián tiếp

Hình 4: Sự truyền lan sóng vô tuyến

(b)

hạn chế bởi địa hình (núi, biển…) và tầm xa truyền lan khó vượt qua 100Km do độ cong của trái đất (hình 4).

Từ sóng VHF trở lên (sóng cực ngắn) không phản xạ ở tầng điện ly nên vượt ra ngòai vũ trụ, do đó nó chỉ truyền lan dưới đất nên chỉ thích hợp với thông tin gần

Từ sóng HF (sóng ngắn) chủ yếu truyền lan dưới dạng sóng trời, nó được tầng điện

ly phản xạ, nên cự ly truyền rất xa, thích hợp với thông tin xa

Cần lưu ý rằng$ càng xa antena phát năng lượng sóng càng yếu, tín hiệu thu được yếu Mức độ tổn hao năng lượng của sóng truyền lan phụ thuộc vào khỏang cách, tần số địa hình…

V SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN THANH:

Muốn truyền các chương trình thời sự, ca nhạc… đi khắp nơi, trong nước và truyền ra nước ngòai thì phải dùng hệ thống truyền thanh vô tuyến Hệ thống truyền thanh bao gồm

ba bộ phận là phòng thu, đài phát thanh và máy vô tuyến thu thanh

Phòng thu thanh có chức năng thu âm thanh, chuyển đổi tiếng nói và âm nhạc thành tín hiệu âm tần, khuếch đại sơ bộ, và cung cấp tín hiệu âm thanh cho đài phát

Đài phát thanh tiếp nhận tín hiệu âm tần từ phòng thu thanh truyền tới, khuếch đại, điều chế với sóng cao tần thành tín hiệu của đài phát rồi được đưa ra anten phát, tại anten phát tín hiệu của đài phát được bức xạ thành sóng vô tuyến điện và truyền lan trong không gian

Khuếch đại âm thanhMicro

anten

Hình (a)

Khuếch đại cao tần Tách sóng

Khuếch đại âm tần

Anten

Loa

Hình (b)

Hình 5: a: Sơ đồ khối đơn giản của hệ thống phát thanh

b: Sơ đồ khối đơn giản của hệ thống thu thanhTại máy thu thanh, sóng vô tuyến điện của đài phát cảm ứng trên anten thu thành sức điện động của tín hiệu Tín hiệu được chọn lọc và đưa đến tầng khuếch đại cao tần, tách sóng nhằm lọai bỏ sóng mang cao tần, lấy lại tín hiệu âm tần mà đài cần truyền đi Khuếch đại nâng mức công suất tín hiệu âm tần đủ mạnh để chuyển ra loa (hình5)

B CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG:

I ĐỘ NHẠY:

Độ nhạy của máy thu thanh được tính theo milivolt/met (mV/m) hoặc µV/m Trị số điện áp tín hiệu càng nhỏ thì máy thu có độ nhạy càng cao và máy thu có thể thu được những đài càng xa có tín hiệu tới máy yếu

Trong thực tế bản thân máy thu thanh còn có mức tạp âm nội bộ Tạp âm nội bộ này ra loa đồng thời với tín hiệu của đài định thu, nên yêu cầu chung là mức tín hiệu ra loa phải lớn hơn mức tạp âm từ 3 đến 4 lần trở lên, thì độ nhạy đó mới có ý nghĩa thực tế Do vậy, độ nhạy được xác định kèm theo điều kiện: tỉ số tín hiệu/tạp âm (S/n) là 3/1, 4/1

II ĐỘ CHỌN LỌC:

Làn sóng mà đài chuyển đi bao gồm cả một tần phổ rộng ở hai bên tần số sóng mang, mặt khác, cùng lúc đồng thời có nhiều làn sóng phát thanh ở sít liền nhau Do vậy, dải tần phổ của làn sóng này có thể trùng một phần lên dải tần phổ của làn sóng lân cận, dễ gây nên hiện tượng lẫn sóng khi thu thanh Máy thu thanh có độ chọn lọc cao khi làm việc ít

bị lẫn sóng Độ chọn lọc được tính theo độ suy giảm (tính theo dexiben-dB) của tín hiệu khi lệch cộng hưởng10Khz Trị số này càng lớn độ chọn lọc càng cao

III BĂNG SÓNG:

Đối với máy thu, yêu cầu chung là có thể điều chỉnh cộng hưởng ở bất kỳ tần số nào trong khỏang tần số công tác mà vẫn đảm bảo được các chỉ tiêu của máy Vì khỏang tần số công tác của băng sóng ngắn rất rộng, nên người ta chia nhỏ ra nhiều băng sóng nối tiếp nhau, để cho việc điều chỉnh thu sóng được dễ dàng, máy thu càng có nhiều băng sóng và băng sóng ngắn càng mở rộng càng tốt

IV CÔNG SUẤT DANH ĐỊNH:

Công suất ra danh định là mức công suất đưa âm tần ra loa Công suất ra loa càng lớn thì âm thanh phát ra loa càng to Các máy thu thanh thường có công suất ra danh định từ 250mW đến 1vài W

V NHIỆT ĐỚI HÓA:

Đây là chỉ tiêu khá quan trọng đối với các mát thu dùng ở những nơi có khí hậu nóng và ẩm như nước ta Để nhiệt đới hóa người ta có thể phun lớp nhựa chống ẩm bao phủ lên mạch in và các linh kiện các biến áp được tẩm nhúng và bọc kín để bảo vệ cho khỏi nhiễm ẩm.

Ngòai các chỉ tiêu trên, nguồn cung cấp điện, số lượng các linh kiện kết cấu cơ khí, hình thức máy thu … cũng là căn cứ để xem xét chất lượng của máy thu thanh

CHƯƠNG II : SƠ ĐỒ KHỐI MÁY THU THANH

I MẠCH VÀO:

Mạch là mạch nối giữa anten và tầng đầu tiên của máy thu thanh Tín hiệu của đài phát được truyền lan trong không gian dưới dạng sóng điện từ, anten của máy thu sẽ cảm ứng và phát sinh điện áp tín hiệu, nếu mạch vào có độ chọn lọc cao thì tín hiệu lân cận và các phần gây nhiễu ở ngòai trời sẽ bị gạt ra ngoài dải thông của mạch cộng hưởng vào nên chỉ có tín hiệu muốn thu qua được mạch vào, đưa sang khuếch đại cao tần Tín hiệu cao tần điều chế được tầng khuếch đại cao tần khuếch đại lên làm tăng độ nhạy

Thực chất cấu tạo của mạch cộng hưởng điện áp và nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Có hệ số truyền đạt lớn và ít chênh lệch trong tòan băng sóng để tăng độ nhạy + Độ chọn lọc cao để loại bỏ tốt các tín hiệu của đài không muốn thu

+ Ít bị ảnh hưởng do bị trở kháng của anten, vì trở kháng của anten có thể làm giảm độ chọn lọc và làm lệch tần số cộng hưởng của mạch vào

+ Đảm bảo đúng tần công tác của băng sóng

Sau đây là những kiểu mạch thông dụng:

Mạch vào Khuếch đại RF Trộn

sóng

Dao động

Khuếch đại RF

Mạch vào

Khuếch đại FM/IF và tách sóng FM

Khuếch đại AM/IF và tách sóng AM

Vòng khóa pha

Phần FM

Phần AM

Dao động

Trộn sóng

AGC

AFC

Đường trái Đường phải

Hình 6: Sơ đồ khối máy thu thanh

Hình 7: Các kiểu mạch vào

a) Dùng điện dung ghép Cgh

b) Dùng điện cảm ghép Lgh

c) Ghép nhờ điện cảm điện

Mạch vào hình 7a là ghép với anten bằng diện dung lọai mạch này có hệ số truyền đạt không đồng đều trong băng sóng, ở khỏang tần số cao thì hệ số truyền đạt cao hơn nhiều

so với khỏang tần số thấp Thường thì điện dung ghép có trị số trong khoảng từ 50 đến 200pF Mạch vào được ghép sang tầng sau nhờ biến áp, và cuộn dây L2 có số vòng bằng 1/5 đến 1/10 số vòng của cuộn L1

Hình 7b là kiểu mạch vào ghép anten nhờ diện cảm Người ta thường chọn Lgh sao cho tần số cộng hưởng của bản thân anten thấp hơn tần số thấp nhất của băng sóng Khi đó hệ số truyền đạt của mạch sẽ giảm khi tần số tín hiệu tăng Nhưng Lgh có nhiều vòng làm

(c)

giảm hệ số truyền đạt Do vậy phải chọn số vòng hợp lý, thích hợp ứng vớitừng băng sóng sẽ dùng một cuộn điện cảm ghép riêng.

Hình 7c là kiểu ghép hỗn hợp, vừa ghép điện cảm vừa ghép điện dung với anten Loại mạch này có ưu điểm là hệ số truyền đạt khá đồng đều trên tòan băng sóng

II KHUẾCH ĐẠI CAO TẦN:

Điện áp tín hiệu do mạch vào chọn lọc (mà ta muốn thu) có trị số rất bé, tần số rất cao, cần phải khuếch đại tín hiệu tới mức cần thiết để sử dụng ở tầng sau Tầng khuếch đại cao tần không những nâng độ nhạy của máy thu, mà còn nâng độ chọn lọc (nếu tải của tầng là mạch cộng hưởng) Ngoài ra tầng khuếch đại cao tần còn làm giảm ảnh hưởng giữa mạch vào và mạch ngoại sai, tạo thuận lợi hơn cho việc đổi tần cũng như giảm độ nhạy ghép tín hiệu ngoại sai ra anten

Yêu cầu của mạch khuếch đại cao tần:

+ Hệ thống khuếch đại lớn và đồng đều trên tòan băng sóng

+ Không gây méo tín hiệu

+ Cùng với mạch vào đảm bảo tín hiệu đựơc độ chọn lọc tần số ảnh

+ Độ ổn định làm việc phải cao

+ Không bị dao động tự kích, tạp âm rất nhỏ

+ Chế tạo lắp ráp điều chỉnh phải dễ dàng

III TẦNG TÁCH SÓNG:

Nhiệm vụ của tầng tách sóng là chuyển tín hiệu cao tần đã được điều chế thành tín hiệu âm tần Tín hiệu âm tần có được do tách sóng phải trung thực với dạng tín hiệu âm tần ban đầu (tin tức mà đài muốn phát đi)

Yêu cầu cơ bản của tầng tách sóng là không được gây méo dạng tín hiệu Bộ tách sóng còn phải đảm bảo hệ thống tách sóng tốt và ít ảnh hưởng tầng trước

Nguyên lý tách sóng được diễn tả như hình 8:

Để nâng cao chất lượng tách sóng người ta có thể mắc như hình 9, thành phần tín hiệu cao tần được lọc hình (π) nên mạch hạn chế tốt khả năng gây nhiễu Điện trở R được mắc ở ngã ra của tầng tách sóng, tuy có thể làm giảm một phần tån hiệu điện áp âm tần, nhưng lại nâng cao trở kháng đầu vào ở tầng sau Ngoài ra, mạch tách sóng nâng cao điện áp cũng được sử dụng ở máy thu thanh

t

Hình 8: Nguyên lý tách sóng ở máy thu AM

a) Diode loại bỏ bán kỳ âmcủa tín hiệu điều biên

b) Tụ C1 loại bỏ tín hiệu cao tần để lọc lấy tín hiệu âm tần

c) Tụ C2 giúp thành phần một chiều ở tín hiệu âm tần và R là chiết áp điều chỉnh âm lượng ở máy thu

Hình 9: a:Mạch tách sóng có mạch lọc hình π

b: Mạch tách sóng tăng đôi điện áp

IV TẦNG KHUẾCH ĐẠI ÂM TẦN:

Phần khuếch đại âm tần thường có 2, 3 tầng khuếch đại Khuếch đại âm tần cuối thường gọi là tầng khuếch đại công suất Các tầng khuếch đại âm tần trước thường làm việc có dòng điện cực nhỏ (vài mA) để hạn chế tạp âm và nâng cao trở kháng đầu vào nhờ điện trở mắc ở cực gốc hoặc có mạch phản hồi âm để làm giảm ảnh hưởng đến tầng tách sóng và tần khuếch đại trước tách sóng

V GIẢI THÍCH SƠ ĐỒ KHỐI:

Radio cassette hiện có kết cấu và hình dáng rất đa dạng do trong những năm gần đây kỹ thuật chế tạo IC đã đạt được nhiều thành tựu nên các lọai máy này ngày nay có nhiều chức năng tiện dụng, chất lượng âm thanh được nâng cao và có thể tích cũng như trọng lượng của máy thu cũng được thu nhỏ và gọn nhẹ

1 Phần thu FM:

Tín hiệu FM (tín hiệu điều tần Frequency Modulation) được phát trên dải tần từ 88Mhz đến 108 Mhz tín hiệu này được thu vào máy qua anten loại xoay (Telesopic) sau đó được khuếch đại bởi tầng khuếch đại RF để làm tăng tỉ sóng (mixer) kết hợp với tín hiệu dao động ngoại sai (local oscillator) để đổi tín hiệu của đài ra tín hiệu trung gian (IF

=10.7Mhz) đặc tính của tín hiệu FM-IF là có tần số trung tâm ổn định nên rất dễ khuếch đại với độ lợi lớn mà không sinh ra dao động tự kích Để ổn định tần số IF, tầng dao động còn chiệu sự tác động mạnh của mạch AFC (Automatic Frequency control)

Tín hiệu IF được khuếch đại từ 2 đến 3 tầng khuếch đại Khi tín hiệu IF đã có biên độ đủ cao, tín hiệu được đưa vào mạch tách sóng FM (FM detector! để lấy ra tín hiệu âm thanh

AF Đối với đài phát chương trình FM stereo thì tín hiệu lấy ra ở tầng tách sóng thường là tín hiệu ở dạng hỗn hợp, trong tín hiệu có:

+ Tín hiệu đường tiếng bên phải “cộng” tín hiệu đường tiếng bên trái (R+L)

+Tín hiệu nhận dạng pha tần số 19Khz

+ Tín hiệu đường tiếng bên phải “trừ” tín hiệu đường tiếng bên tráivà được điều chế cân bằng mang sóng 38Khz (R-L)

• Khi tín hiệu hỗn hợp vào máy thu loại mono (loại máy một đường tiếng) thì chỉ có tín hiệu R+L được khuếch đại và phát ra loa, các tín hiệu 19Khz và (R-L) 38 Khz được lọc bỏ

• Khi tín hiệu hỗn hợp vào máy thu loại Stereo (loại máy hai đường tiếng) thì tín hiệu hỗn hợp sẽ vào mạch giải mã (PLL: Phase Lock Loop) Để tách ra hai đường loa phải và tín hiệu bên trái sẽ vào đường khuếch đại để phát ra loa trái

2 Phần thu AM:

Tín hiệu AM (tín hiệu điều biên Amplitude Modulation) được phát trên dải tần số 270Khz đến 22 Mhz Người ta thường chia dải này ra nhiều đọan và mỗi đọan ta thường gọi là một băng (Band)

+ Dải tần 270khz- 560Khz gọi là băng sóng dài (LW: long wave)

+ Dải tần 560Khz – 1600Khz gọi là băng sóng trung (MW Midium Wave)

+ Dải tần 2Mhz – 22Mhz gọi là băng sóng ngắn (SW short Wave)

Riêng băng sóng ngắn còn được chia làm nhiều đoạn SW1, SW2, SW3…

Tín hiệu được thu vào anten (có lõi Ferrit) và khuếch đại bởi tầng RF (RF Amplifier) để làm tăng độ nhạy, kế đó tín hiệu vào tầng trộn sóng (mixer) để kết hợp với tín hiệu ngoại sai (Local Oscilltor) ra khỏi mạch trộn sóng, tín hiệu RF đã được dời tần xuống tầng trung gian IF-AM (IF=455Khz) đặc điểm của tín hiệu IF là tần số trung tâm ổn định nên tín hiệu dễ khuếch đại với độ lớn mà không gây ra dao động tự kích Để ổn định cường độ âm lượng ở loa, tầng khuếch đại RF, IF còn chịu tác dụng của mạch AGC (Automatic Gain Control).

Tín hiệu IF (455khz) được khuếch đại 2 tầng khuếch đại và tín hiệu có biên độ đủ cao (khỏang 2v) và tín hiệu IF vào tầng tách sóng AM (AM detector) Ra khỏi tầng tách sóng là tín hiệu âm thanh AF, tín hiệu đuợc khuếch đại và phađt ra loa

CHƯƠNG III: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CASSETTE

A NGUYÊN TẮC GHI ÂM VÀ PHÁT ÂM:

I BĂNG TỪ:

Mặc dù băng từ được nhiều nhà sản xuất chế tạo thành nhiều lọai băng từ có tính chất và công dụng theo các tiêu chuẩn khác nhau tuy nhiên các lọai băng từ đó đều có chung 1 kết cấu: đó là một lớp từ tính được trộn với keo kết dính phủ lên trên màn chầt dẻo gọi là keo kết

Hình 10: Cấu tạo băng từ

a) Băng từ thường : 1lớp đếb) Băng từ có lớp áo : 2 lớp từ tínhc) Băng từ có 2 lớp từ bột tính : 3 lớp áo

1 Phân lọai băng từ:

Tùy thuộc chất liệu được sử dụng làm lớp từ tính người ta chia từ thành 6 lọai như sau:

a Băng Oxit sắt từ: (Fe2O3)

Băng Oxit sắt thường được gọi là băng thông dụng (normal) Lớp bột từ tính được phủ lên lớp để rà hạt oxit sắt màu nâu có dạng hình kim dài 0.6 ÷ 1 µm, rộng 0,1 µm Lọai băng này có các lọai sau:

- Công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành rẻ

- Chất lượng tương đối ổn định

- Dòng điện ghi nhỏ và có thể ghi tới dòng có tần số nhỏ hơn 10kHz

b Băng đioxit-crom (CrO2):

Đioxit crom được chọn làm lớp bột từ tính, ưu điểm của nó là dòng ghi được có tần số khá cao (hơn 15kHz) Tuy nhiên, nhược điểm của nó là lớp từ tính cứng nên đầu từ mau mòn hơn so với dùng băng thông dụng (normal)

c Băng oxit sắt và Coban (Fe2O3 + Co):

1

Lọai băng này hiện đang được sử dụng phổ biến hơn lọai băng từ đioxit-crom, đặc điểm của nó là giá thành rẻ hơn và độ nhạy cao hơn trong khỏang tần số trung bình so với băng (CrO2) khỏang 15dB.

d Băng 2 lớp Fe2O3 và CrO2:

Lớp từ tính gồm 2 lớp vật liệu từ: lớp Fe2O3 và CrO2 được phủ chồng lên nhau Băng 2 lớp có đặc điểm tổng hợp chung của lọai băng thông dụng và băng đioxit-crom

e Băng Metal:

Lọai băng này mới được sản xuất gần đây và ngày càng trở nên thông dụng Vật liệu từ để làm lớp từ tính ở băng Metal chủ yếu là các ion sắt thuần So với các lọai băng nói trên, băng Metal có ưu điểm:

- Làm việc tốt với dòng điện ghi ở dải rộng, nhất là ghi được với tần số cao, do đó công suất ra lớn ở eọi tần số, đồng thời chất lượng âm thanh ở tần số cao được hòan chỉnh

- Tạp âm nền nhỏ, giảm 1 ÷ 3 dB (tùy thuộc tần số) và công suất ra được nâng lên 7 ÷

8 dB nên âm thanh trong trẻo

- Tuy nhiên, băng Metal chỉ nên dùng ở máy Cassette có đầu từ ghi có mật độ từ thông lớn Với đầu từ thông thường thì mức ghi chưa đạt mà đầu từ đã bảo hòa Mặc khác

vì mật độ từ ghi tên băng rất cao nên đầu từ xóa thông thường sẽ khó xóa hết

f Băng Angrom:

Băng kỹ thuật bốc hơi trong môi trường chân không, người ta phủ trực tiếp một lớp kim lọai Coban (Co) lên lớp đế, không dùng vật liệu keo kết dính Vì lớp Coban rất mỏng (tăng được thời gian nhờ keo kết dính là 3µm) nên băng trở nên rất mỏng (tăng được thời gian) hơn nữa do vật liệu từ được phủ lên lớp đế nhờ kỹ thuật bốc hơi nên có độ thuần rất cao (tăng mật độ ghi) Do vậy đặc điểm của băng Angrom là:

- Chiều dài cuộn băfg dài thêm 50% (từ 44m-> 66m) Tổng cộng 2 mặt ghi được ở băng lên tới 3 giờ

- Mặc dù băng mỏng nhưng tính chất cơ học của băng tương đối tốt nhờ lực liên kết giữa các hạt từ có được bằng kỹ thuật bốc hơi cao so với kqõ thuật dùng keo kết dính

2 Quy cách băng Cassette:

Các lọai băng từ nói trên có thể sản xuất với các hình thức khác: băng đĩa trần, băng hộp lớn (cartridge), băng cassette băng mini cassette

Nhờ hình thức gọn gàng, sử dụng tiện lợi nên băng cassette ngày nay trở nên thông dụng

Cỡ băng Bề rộng

(mm)

Bề dày (µm)Tổng cộng Lớp từ

Chiều dài (m) Thời gian ghi băng (phút)

I n

H = 0 4 × Π Trong đó, l là chiều dài cuộn dây

Nếu tăng cường độ dòng điện I thì cảm ứng từ B và cường độ từ trường H cũng tăng theo Hình 8 biểu diễn quan hệ giữa cảm ứng từ B vơđi cường độ từ trường H, và đường biểu diễn B = f(H) được gọi là đường từ trường trễ (OA)

Hình 11: Quan hệ giữa cảm ứng từ B với cường độ từ trường H

Sau khi đạt đến giai đọan bão hòa, nếu lúc này cường độ từ trường H giảm thì cảm ứng từ B cũng giảm dần, nhưng không theo đường cũ mà theo một đừơng khác

Khi cường độ từ trường H giảm về 0 thì cảm ứng từ B còn có trị số Br, Br được gọi là cảm ứng từ trường dư, hay độ từ hóa dư hoặc từ dư

Để tiếp tục giảm cảm ứng từ B, thì phải tăng cường độ từ trường H (theo chiều ngược lại) cho đến trị số Hc thì B = 0 Hc gọi là cường độ khử từ

Tiếp tục hiện tượng trên, ta có đường chu trình từ hóa và được gọi là đường chu trình từ trễ

Lớp từ tính trên băng từ, thực chất là các nam châm nhỏ li ti, ban đầu các nam châm này sắp xếp không theo một trật tự nên chúng khử từ lẫn nhau Nhưng khi băng từ bị xóa, dưới tác dụng của từ trường các nam châm trên sẽ sắp xếp theo một hứong nhất định Về mặt năng lượng khi cường độ từ trường còn yếu, tất cả các nam châm chưa hòan tòan có cùng hướng nên mức cảm ứng từ B không tăng tuyến tính theo độ tăng của từ trường H Do đó đường từ hóa lúc này có dạng cong

BrB

HC

A

H0

Nếu cường độ từ trường H tăng đến mức độ nào đó, các nam châm cũng quay một hướng và lúc này cảm ứng từ B cũng tăng tỉ lệ thuận với cường độ từ trường H, ta có đường từ hóa lúc này là đọan thẳng.

Và nếu tiếp tục tăng cường độ từ trường H, cảm ứng từ B tăng chậm và đạt đến trị số bão hòa Các nam châm đã được từ hóa hòan tòan, ở giai đọan này khi không có tác động bởi từ trường H chúng vẫn còn giữ được từ dư

(Chiều dài cuộn băng dài thêm 50% (từ 44m > 66m) Tổng cộng 2 mặt ghi được ở băng lên đến 3 giờ)

- Mặc dù băng mỏng nhưng tính chất cơ học của băng tương đối tốt, nhờ lực liên kết giữa các hạt từ có được bằng kỹ thuật bốc hơi cao so với kỹ thuật dùng keo kết dính Mức từ

dư này có ý nghĩa quan trọng trong việc “ghi âm” trên băng từ Không có từ dư thì không có kỹ thuật ghi âm từ Người ta từ hóa băng từ bởi dòng điện một chiều hoặc dòng điện cao tần (dòng siêu âm)

4 Sử dụng, bảo quản băng từ:

- Tín hiệu ghi lại trên băng từ dưới dạng từ dư Do đó nếu có từ trừơng đủ mạnh tác động lên băng từ đã ghi, thì sẽ làm giảm chất lượng tín hiệu đã được ghi

- Băng từ có thể bị đứt, dãn (nhão) trong quá trình làm việc, do lực căng bất thường xảy ra lúc khởi động hoặc lúc dừng băng Sức bền của băng từ phụ thuộc phần lớn vào vật liệu làm đế băng Băng càng dày thì càng khó đứt

- Vì băng làm từ vật liệu thuộc nhóm plastic, khi cọ sát với đầu từ và các bộ phận của

cơ cấu chuyển băng nên nó sẽ tích điện (tĩnh điện) do đó sẽ gây tác hại xấu đến tín hiệu đã ghi

- Khi chạy, băng áp vào đầu từ và có thể tạo ra tiếng rít Tiếng rít này thường gặp khi băng đã quá lâu, cũ hoặc do tác động của môi trường ngòai như nhiệt độ, ẩm độ của môi trường cao

+ Lưu trữ bâng từ ở nơi thóang mát và ẩm độ khỏang dưới 60%

+ Lưu trữ băng lâu ngày, thỉnh thỏang nên cho phát lại băng từ

II ĐẦU TỪ:

1 Cấu tạo của đầu từ:

Đầu từ là một bộ phận quan trọng của máy ghi âm Đầu từ ghi, đầu từ đọc, đầu từ hỗn hợp, đầu từ xóa đều giống nhau về kết cấu cơ bản nhưng khác nhau về vật liệu làm lõi từ, về kích thước của khe từ cũng như về số vòng và lọai dây để quấn cuộn dây

Đầu từ ghi có nhiệm vụ biến đổi những dao động điện ở tần số âm thanh trở thành dao động từ trong khi một băng từ đang chuyển động và áp sát vào mặt công tác của đầu từ.Đầu từ đọc khi băng từ chuyển động và áp sát vào mặt công tác của đầu từ thì nó biến đổi dòng từ thành những dao động điện, giống như những dao động điện khi ghi vào băng từ.

Đầu từ xóa có nhiệm vụ biến đổi dòng siêu âm của bộ dao động siêu âm thành từ năng trong khi băng từ chuyển động theo mặt công tác của đầu từ nhằm xóa bỏ những tín hiệu đã ghi trên mặt băng Cấu tạo chính của đầu từ như hình vẽ:

Hì nh 12: Cấu tạo của đầu từ

Đầu từ gồm một lõi làm bằng vật liệu từ tính, trên đó có hai cuộn dây số 2 Hai cuộn dây này được cuộn đối xứng và chiều ngược nhau nhằm giải nhỏ nhiễu âm bên ngòai Lõi từ phía trước có khe công tác (3) của đầu từ Chính giữa những khe người ta đặt một màng mỏng bằng vật liệu không từ tính, do đó phần lớn đường sức từ đều đi qua băng từ

Khe (4) nằm sau lõi từ nhằm nâng cao từ trễ của lõi từ Ở giữa khe sau có đặt một băng giấy để tránh hiện tượng tạp âm ngòai một cách hiệu quả, đầu từ được bọc kim lọai cẩn thận bằng vỏ (5) Vỏ bọc kim thường làm bằng pamaloi hoặc kim lọai có độ dày khỏang

1 mm Tất cả các đầu từ như đầu từ xóa, ghi, hỗn hợp đều có kết cấu cơ bản như mô tả trên đây nhưng khác nhau ở các phần sau:

+ Vật liệu làm đầu từ và hình dạng của lõi từ

+ Số vòng và cỡ dây dẫn

Đầu từ ghi, đầu từ đọc, đầu từ hỗn hợp có khe công tác nắm trong giới hạn từ 2 ÷

10µm Đầu từ xóa là 100 ÷ 200µm Khe từ phía sau có đgä rộng 50 ÷ 300µm Đầu từ xóa được bọc bằng vật liệu dẫn điện tốt như đồng hoặc thau

Lõi từ là những lá mỏng cỡ 0.1 ÷ 0.2 mm, giữa các lá có cách điện Đối với các đầu từ ghi, đầu từ đọc hay đầu từ hỗn hợp dùng với các vật liệu từ có độ từ thẩm cao và độ bão hòa từ không lớn Thông thường dùng hợp kim sắt kềm, các vật liệu này sẽ cho ta những đầu từ có độ nhạy cao giảm được dòng ghi Khi đọc cho sức điện động lớn cũng như đáp tuyến tần số rất tốt ở tần số cao

Chiều cao của đầu từ được xác định bởi bề rộng của băng từ và số đường trên băng Chiều cao của khe từ hỗn hợp trong máy ghi âm có hai đường âm thanh là 2,2mm, với 4 đường âm thanh là 1 mm Độ cao của khe từ xóa đối với lọai 2 đường là 3mm và lọai 4 đường là 1,5mm

Lõi từ của đầu từ xóa hiện nay là dùng vật liệu Ferit, có tổn hao thấp, dùng vật liệu ferit có thể giảm công suất tổn hao so với loçai thông thường Số vòng dây của đầu từ phụ thuộc vào kiểu đầu từ có trở kháng thấp hay trở kháng cao Đầu từ trở kháng cao thường được dùng cho máy ghi âm khuếch đại bằng đèn điện tử, còn lọai trở kháng thấp thích `ợp cho máy cho máy ghi âm dùng transistor và chuyên dùng.

Dây quấn cuộn dây thường dùng dây đồng cách điện bằng lớp sơn cách điện Số vòng được xác định theo điện cảm của đầu từ, đầu từ hỗn hợp ủa máy ghi âm dùng đèn điện tử có điện cảm khỏang 1H Máy ghi âm dùng transistor điện cảm của đầu từ hỗn hợp khỏang 50 ÷

100 mH Cuộn dây của đầu từ xóa có số vòng không nhiều và phụ thuộc vào bộ phát sóng siêu âm Kết cấu đầu từ có thề gồm hai cuộn dây nối liên tiếp nhau hoặc chỉ có một cuộn Lọai có hai cuộn dây quấn ngược chiều nhau giảm được nhiễu từ bên ngòai ảnh hưởng đến đầu từ được bọc bằng vỏ kim lọai Đầu từ xóa dùng vỏ đồng hoặc đồng thau Còn các đầu từ khác dùng vỏ panalôi dày 1÷3 mm Đầu từ hỗn hợp thường có hai lớp bọc Đầu từ của máy ghi âm stereo để giảm nhỏ điện cảm và điện dung ảnh hưởng giữa hai kênh giữa chúng có màn chắn

Hình 13: Đầu từ chung 2 kênh

1 Đầu từ chung trên; 2 Vỏ bọc trong của đầu từ trên;

3 Vỏ bọc trong của đầu từ dưới; 4 Đầu từ chung dưới;

5 Vỏ chân giữa hai đầu từ; 6 2 đầu từ nằm trong một vỏ chắnĐầu từ xóa 2 kênh cũng gồm 2 đầu từ xóa, 2 đầu từ đặt cùng 1 vỏ, khe từ công tác nằm trên một đường thẳng đứng

Hình 14: Đầu từ xóa hai kênh

1 Đầu từ xóa trên; 2 Đầu từ xóa dưới; 3 Hai đầu từ ghép chungĐầu từ của máy ghi âm cassette chỉ khác là có kích thước nhỏ để vừa với cửa sổ của băng cassette Độ cao của lõi đầu từ hỗn hợp của máy có 2 đường mono là 1,5mm, còn đối với khe ghi của máy ghi âm stereo là 0,66mm Vỏ của đẩu từ cassettecũng bị giới hạn bởi độ cao của băng chuyền Để cho băng chuyền chuyển động qua đầu từ theo đúng chiều và độ rộng, người ta thiết kế thêm 2 ngạnh để giới hạn

Hình 15: Đầu từ hỗn họp của ghi âm cassette

Có thể nói đầu từ là một nam châm cực nhạy, gồm có một cuộn dây quấn trên một lõi làm vật liệu từ

2 Phân lọai đầu từ:

- Căn cứ vào nhiệm vụ làm việc, người ta chia đầu từ làm 3 lọai: đầu ghi, đầu phát và đầu xóa Các máy có chất lượng cao có 3 đầu từ riêng biệt, tuy nhiên ở các máy cassette thông thường, người ta chế tạo đầu từ “hỗn hợp” ghi phát chung ở một đầu từ

Căn cứ theo vật liệu được sử dụng làm đầu từ, ta có:

+ Đầu từ hợp kim (permalog): hợp kim gồm có Ni, Mo, Fe Lọai này dễ chế tạo, giá thành hạ, nhưng mau mòn không thích hợp nếu dùng băng từ Metal

+ Đầu từ MX: hợp kim gồm có Ni, Mo, Si Lọai này dễ chế tạo giá thành không cao, có thể dùng với băng từ Metal

+ Đầu từ HPF: hợp kim gồm có Fe2O3, MnO, ZnO Lọai này rất cứng, dễ bể, nứt, không thích hợp với băng từ Metal

+ Đầu từ SX: hợp kim gồm có Al, Si, Fe Lọai đầu từ này rất bền, đặc tính bão hòa tốt Thích hợp khi dùng băng Metal

+ Đầu từ AX: hợp kim gồm có Fe, Co, Bi Lọai đầu từ này rất bền hiệu suất phân cực cao Thích hợp với băng Metal

+ Đầu từ Ferit: lọai đầu từ này chủ yếu dùng làm đầu từ xóa

3 Khe từ:

Mỗi lọai đầu từ ghi, phát$ xóa có khe từ với những đặc điểm sau:

- Đầu ghi: khe từ rộng 5 ÷ 10µm Nều khe từ quá rộng, khi ghi sẽ méo tiếng, ngược lại nếu khe từ quá hẹp hiệu suất ghi sẽ giảm

- Đầu phát: khe từ càng hẹp càng tốt (thường vào khỏang 1µm) Nếu khe từ quá rộng, các tín hiệu tần số cao sẽ giảm nhiều

- Đầu ghi phát chung: dể đáp ứng đủ hai yêu càu, khe từ rộng trong khỏang 2 ÷ 5µm và do đó chất lương làm việc không cao

- Đầu xóa: khe rộng từ 0,1 ÷1mm

Đối với các máy cassette stereo, đầu từ ghi phát có hai khe từ, mỗi lượt ghi thành 2 đường xen kẽ nhau, trong băng từ có tất cả 4 tín hiệu Ở cassette mono, đầu từ sẽ ghi lên băng mỗi phía 1 đường tín hiệu Như vậy, nếu đem băng ghi stereo đặt vào hộc băng mono, đầu từ này ở máy chỉ làm việc với đường tín hiệu 1 hoặc 4 nên âm thanh chỉ có một kênh trái hoặc phải

2 đường ghi (Mono) 4 đường ghi (Stereo)

1234

Hình 16: Đầu từ ghi – phát và các đường tín hiệu trên băng từ

4 Hư hỏng ở đầu từ:

Do quá trình làm việc, đầu từ tiếp xúc chặt với băng từ nên đầu từ bị mài mòn Giai đọan đầu bề dày của lõi từ bị mài mòn, giai đọan sau lõi tiếp tục bị mòn và khe từ sẽ rộng

ra (hình 17) Những yếu tố ản` hưởng đến sự mài mòn: vật liệu dùng làm mặt đầu từ, lọai lõi từ, lực ép băng vào đầu từ, lực giữ băng và vận tốc di chuyển của băng

Hình 17: Quá trình mài mòn

Với đầu từ ghi phát chung, khi bị mài mòn ở giai đọan đầu, độ nhạy của chức năng phát sẽ tốt hơn và chức năng ghi không bị ảnh hưởng Tuy nhiên, đầu từ không bị mài mòn đều mà bị lệch về một bên, khiến cho băng từ không tiếp xúc tốt với đầu từ, chất lượng âm thanh giảm sút Tiếp tục quá trình mài mòn đầu từ, khe từ rộng dần, chất lượng âm thanh sẽ xấu hơn tần số cao bị mất

III NGUYÊN TẮC GHI-PHÁT-XÓA:

Khi ghi âm thanh được Micro chuyển thành tín hiệu điện Tín hiệu điện này rất yếu, sẽ được khuếch đại và đi đến đầu từ để tạo ra từ trường Từ trường cảm ứng lên băng từ và như thế băng đã được ghi

Khi phát, băng từ đã ghi được kéo qua và áp sát với đầu từ Từ trường của băng từ tạo nên dòng điện cảm ứng của cuộn dây ở đầu từ Dòng điện này được khuếch đại ra loa tạo nên âm thanh

1 Đầu xóa và nguyên lý xóa:

a Nguyên lý xóa:

Để xóa băng, ta cho dòng điện cao tần có tần số trong khỏang 40kHz – 100kHz (tín hiệu cao tần này thường được gọi là sóng siêu âm) chạy qua cuộn dây của đầu từ xóa

Do tần số của dòng cao tần khá lớn nên bước sóng của nó khá nhỏ Bước sóng cao tần này được xác định bởi:

f V

=

λ

V: vận tốc chuyển băng

f: tần số dòng điện cao tần

Do bước sóng dòng cao tần rất nhỏ so với độ rộng khe từ, nên khi băng từ đi từ mép trái sang mép phải của khe từ thì dòng điện cao tần đã biến đổi được vài chu kỳ

Biên độ của từ trường dòng cao tần tăng dần từ 0 đến cực đại khi đi từ mép trái đến trung tâm của khe từ, rồi giảm dần từ cực đại về 0 khi đi từ trung tâm tới mép phải Biên độ phía trên và dưới hòan tòan đối xứng Do đó ta có 2 giai đọan biến thiên:

+ Ban đầu, băng từ đi từ ngòai vào từ trường của dòng cao tần, cường độ từ trường tăng dần từ 0 đến trị số cực đại (tại điểm trung tâm của khe) Do đó từ trường của đầu xóa tạo nên sẽ che lấp tòan bộ từ tính ban đầu

+ Kế tiếp, băng từ qua đường tring tâm liên tục nhận đựợc tác động của từ trường của dòng cao tần, cường độ từ trường giảm dần từ trị số cực đại đến 0 Do đó, khi băng từ qua khe đầu xóa từ dư trên băng từ bằng 0

b Các hình thức xóa:

Đầu xóa (Eraser) có hình dáng và kết cấu gần giống như đầu ghi-phát Ở đầu xóa khe hở thường rộng hơn (độ rộng khe khỏang 0,15 ÷0,3mm) nhờ có khe rộng nên tăng được vùng làm việc của đầu xóa trên băng từ Đầu xóa thường không có vỏ bọc chống nhiễu tốt như đầu ghi-phát Ngày nay người ta thường dùng 3 cách xóa băng thông dụng sau đây:b.1 Xóa băng bằng 1 nam châm vĩnh cửu:

Trong các máy gọn nhẹ người ta thường xóa băng từ bằng một nam châm vĩnh cửu Khi máy ghi, đầu xóa được hệ truyền cơ đặt đầu chạm vào băng để xóa các vết từ trên băng Lúc máy phát, đầu xóa được đặt cách xa khỏi băng từ

Nam châm vĩnh cửu

Băng từBăng từ

Nam châm vĩnh cửu

b.2 Xóa bằng một đầu từ làm việc với dòng DC:

Do dòng DC chảy qua cuộn dây dẫn trên gông từ sẽ tạo ra từ trừơng, nên người ta dùng nguyên tắc này để xóa băng Khi máy được dùng để ghi khóa R< >P đặt ở vị trå R, đầu xóa nhận được dòng điện của nguồn qua một điện trở hạn dòng để tạo ra từ trường xóa băng Lúc máy phát, do cuộn dây đã bị ngắt dòng nên cho dù đầu xóa vần còn tiếp xúc với băng tín hiệu trên băng vẫn không bị xóa

b.3 Xóa băng bằng một đầu từ làm việc với dòng AC:

Người ta có thể dùng dòng AC có tần số cao (thường quen gọi là tần số siêu âm) đưa vào đầu từ để xóa băng Đây là cách được dùng rất phổ biến vì ưu điểm của cách xóa này làm mất vết từ hòan tòan trên băng từ, từ cảm trên băng trở lại mức 0 Do đó chất lượng tín hiệu ghi âm vào sẽ ít bị méo hơn

2 Bộ khuếch đại ghi và nguyên lý ghi:

a Nhiệm vụ và tính chất cơ bản:

Nhiệm vụ chủ yếu của tầng khuếch đại ghi là sửa méo trước cho đặc tuyến đầu ghi và cấp tín hiệu cho nó Để thực hiện được nhiệm vụ này bộ khuếch đại cần có các tính sau:

- Tầng ra làm việc với phụ tải điện cảm là đầu ghi

- Có mạch sửa đáp tuyến tần số trong tầng khuếch đại

- Trên tín hiệu với dòng từ thiên siêu âm để từ hóa dòng tín hiệu lên băng từ

Khi ghi với microphon thì đầu vào của nó được nối với đầu ra của tăng âm micro, còn khi ghi với đường tuyến tín hiệu (line) thì đầu vào nối qua biến áp đối xứng, hệ số biến áp từ 8 đến 10

Trong tầng khuếch đại ghi của máy chuyên dùng thường có điều chỉnh mức ghi bằng chiết áp Riêng các máy dân dụng thường dùng mức ghi cố định và có mạch điều lượng ALC (Automatic level control)

Tăng âm ghi thường được họat động chung với bộ tạo sóng siêu âm và từ thiên sẽ làm cho tầng này làm việc kém ổn định ở tần số cao Để tránh hiện tượng này phải cách ly tầng

Vcc

VccOSCi

Đầu xóaĐầu ghi/phát

khuếch đại với bộ tạo sóng bằng cách bọc kín chống nhiễu các linh kiện và đi dây đúng cách.

Công suất tín hiệu đặt lên đầu từ rất nhỏ (2%w) nên độ méo nhỏ (<0,5%) gần như lý tưởng Muốn vậy cần dùng điện áp cao, phản hồi sau lúc phát băng lại phải cần trung thực như chất lượng lúc ghi và không có tiếng ồn nền Muốn vậy cần phải ngắt đầu ghi ra khỏi máy tăng âm hoặc ngắt nguồn điện cung cấp cho tăng âm ghi trong lúc phát lại

b Đặc tính tần số của tăng ghi âm:

Nếu như dòng tín hiệu trên đầu ghi tác dụng lên băng từ đồng đều trong cả dải tần thì từ dư còn lại trên băng lại không giống nhau Tần số càng tăng mức từ hóa trên băng càng giảm Đặc tính tần số của từ dư sẽ bị suy giảm ở tần số cao Mức suy giảm phụ thuộc vào lớp bột từ của băng, tốc độ chuyển băng, độ rộng khe từ và chất lượng miếng đệm khe đầu từ, vật liệu lõi đầu từ và chế độ ghi

Nếu bù hòan tòan mức suy giảm này trong tăng âm phát bằng cách nâng độ khuếch đại ở vùng tần số cao thì tạp âm ở tần số cao sẽ tăng lên Để giảm tạp âm cho tăng âm phát, hợp lý nhất là nên có mạch sửa méo trước ở tần số cao đặt trong tăng âm ghi

Mặc dù đã có sự phân vùng hiệu chỉnh đặt tíinh giữa tầng ghi và phát, nhưng không giải quyết đuợc các yêu cầu trên, nên người ta quy ước cho trước đặc tuyến tần số chuẩn như ở tăng âm phát

Hình 18: Đặc tuyến tần số của tăng âm ghi

(1) đầu từ có khe hở là 19 µm tốc độ 38 cm/s

(2) đầu từ có khe hở 7 µm tốc độ 19 cm/s

Vấn đề là nên chọn đặc tuyến tần số, đặc tuyến ở tăng âm ghi như thế nào thì để khi phát lại thì đặc tuyến tần số của máy có dạng bằng phẳng nằm ngang vì đặc tuyến tăng âm ghi và phát bù cho các tổn hao trên đầu và băng từ

Như vậy đặc tuyến tần số của tăng âm ghi phải có dạng như đặc tuyến tần số của dòng tín hiệu chạy qua đầu từ hóa lên băng Đặc tuyến có dạng như hình vẽ trên, theo đơn

vị là logarit theo quy luật

1000

lg 20

i

i

if dòng tín hiệu chạy qua đầu từ với tần số f

i1000: dòng tín hiệu chạy qua đầu từ với tần số 1khz

201510 5 0-5

0 0.1 1 2 1.0 Khz (f)

dBk

(2)

(1)

c Sơ đồ khối máy cassette dạng ghi:

Giải thích sơ đồ khối:

Micro đổi các chấn động âm ra dạng điện áp tín hiệu (e), tín hiệu được khuếch đại bằng tầng khuếch đại làm phẳng đường cong biên tần Sau đó, tín hiệu lại được khuếch đại để công suất đủ mạnh, tín hiệu này được cấp cho đầu từ để từ hóa và lưu lại Các vết từ trên băng, trước khi vào đầu ghi đã phải qua đầu xóa (Erase Head) để được xóa sạch Để xóa các vết từ cũ, nhà thiết kế có nhiều cách, tuy nhiên trong các máy cassette mới, cách thông dụng là cấp tín hiệu có tần số siêu âm cho đầu xóa, tín hiệu lấy từ mạch dao động siêu âm (AC Bias OSC) ngòai ra tín hiệu này còn dùng phân cực AC cho đầu ghi để giảm hiện tượng méo tại giao điểm của tín hiệu Trong khi ghi, mức ghi có thể điều chỉnh tự động bởi mạch ALC (Automatic Level Control) hay chỉnh bằng nút REC_LEVEL

d Nguyên lý ghi:

Từ đặc điểm của từ trường trễ có đọan không tuyến tính nên từ trường ghi âm không quan hệ với tỉ lệ dòng tín hiệu cần ghi, điều này gây méo tín hiệu, phát sinh nhiều tạp âm Để khắc phục hiện tượng này, người ta dùng phương pháp ghi nhờ dòng cao tần tạo thiên từ Với phương pháp này, khi ghi băng từ qua đầu từ xóa nhờ dòng cao tần rồi tiếp tục qua đầu ghi Tại đầu ghi ta có từ trường tổng hợp bởi dòng cao tần tạo thiên từ (sau này gọi là dòng thiên từ) và dòng tín hiệu âm tần cần ghi Người ta nhận thấy sự phân bổ từ trường tại khe xóa đầu ghi có đặc điểm sau: biên độ từ trường tăng dần từ mép trái khe từ đến đường trung tâm khe từ và giảm dần từ đường trung tâm đến mép phải khe từ Biên độ từ trường không còn đối xứng (do sự hiện diện của dòng âm tần) Dòng âm tần có biên độ càng lớn thì sự mất đối xứng càng nhiều Do vậy, khi băng từ qua đầu ghi tại một đọan nhỏ của băng từ sẽ

bị tác động bởi từ trường tổng hợp có biên độ tăng dần đến cực đại (tại đường trung tâm) và giảm dần từ cực đại đến 0 (như ở quá trình xóa) Nhưng do biên độ từ trường không đối xứng nên đọan nhỏ này của băng từ qua đầu xóa sẽ bị lưu lại 1 độ từ dư Từ dư càng lớn nếu từ trường phân bố càng không đối xứng nghĩa là nó phụ thuộc vào cường độ dòng âm tần cần ghi Phương pháp ghi dòng thiên từ có ưu điểm sau:

- Dòng điện tổng hợp có trị số khá lớn nên từ trường tổng hợp khá mạnh, hạn chế được tạp âm

- Khi không có dòng âm tần, đầu từ ghi chỉ cung cấp bởi dòng cao tần tạo thiên từ, biên độ từ trường lúc này sẽ đối xứng băng từ qua qua khe có từ dư bằng 0, do vậy đã khử được các tạp âm

3 Bộ khuếch đại phát và nguyên lý phát:

Khuếch đại làm

phẳng biên tần Khuếch đại công suất

a Nhiệm vụ và tính năng cơ bản:

Tăng âm phát có 2 nhiệm vụ chính:

- Khuếch đại tín hiệu rất nhỏ được cảm ứng trên đầu từ trên đầu từ đến mức đủ lớn cho việc kiểm tra, để nghe hoặc đưa đến đầu vào tầng khuếch đại công suất ra loa

- Sửa lại đặc tuyến cho đầu phát

Hòan thành được hai nhiệm vụ rất khó và cần có mạch đặc biệt trong tầng khuếch đại này Sức điện động cảm ứng ở vùng tần số của đầu từ rất nhỏ, ngay với đầu từ có trở kháng cao, sức điện động cảm ứng cũng không quá 100 ÷150µV Như vậy điều khó khăn nhất là làm suy giảm tạp âm ngay ở tăng âm phát

Mức hiệu chỉnh tần số ở tăng âm phát thông thường phải được nâng từ 20 ÷25dB.Độ méo không đường thẳng do sóng hài cũng như méo tổng hợp ở tần số cao không vượt quá 0,5% Đối với các máy đời mới, người ta còn dùng thêm bộ nén tạp âm Dolby, méo tổng hợp đạt tới 0,06% Do vậy độ méo không đường thẳng ở tăng âm phát phải được khống chế chặt chẽ

b Đặc tính tần số và việc hiệu chỉnh tần số:

Việc bù méo tần số xảy ra trong quá trình ghi phát sẽ được phân bố giữa hai kênh ghi và phát Để đảm bảo khả năng trao đổi chương trình giữa các máy ghi âm, đòi hỏi nghiêm ngặt tần số quy chuẩn của đường phát còn đặc tuyến tần số của đường ghi trong thực tế được chọn sao cho trên đường ghi phát có đặc tuyến bằng phẳng theo tiêu chuẩn tòan máy đã cho

Đặc tuyến tần số của mỗi tầng khuếch đại rất khác nhau nên rất khó xác định đặc tuyến của đầu từ, bởi vậy người ta phải dùng khái niệm đầu từ lý tưởng để quy chuẩn hóa

Khi ghi với dòng từ dư trên băng không đổi, suất điện động được cảm ứng trên đầu phát tỉ lệ thuận với tần số và đặc tính tần số lý tưởng sẽ có dạng đường thẳng

Đường phát quy chuẩn bao gồm đặc tuyến tần số đầu phát lý tưởng và đặc tuyến tần số tăng âm phát lý tưởng ở các tốc độ kéo băng khác nhau

K ở đây không phải là tỉ số Uout / Uin thông thường, mà Uin là sức điện động tác dụng lên cuộn dây đầu từ ghép điện cảm hoặc qua bộ phân áp đưa đến tầng khuếch đại phát Nếu đầu phát thực tế có tần số không phù hợp với đầu phát lý tưởng thì có thể sửa đáp tuyến tần số của tăng âm phát để phù hợp với đặc tuyến quy chuẩn chung.

Chọn vật liệu làm lõi đầu từ sao cho tổn hao nhỏ nhất Chọn đầu từ có đặc tính tần số gần như đầu từ lý tưởng và tăng âm phát có đặc tính đúng quy chuẩn sẽ cho ta kênh phát quy chuẩn Nhờ đặc tuyến đường ghi băng phẳng sẽ cho điện áp đồng đều trong cả dải tần Băng từ được ghi như vậy gọi là băng từ chuẩn

Nhờ băng đo chuẩn ta có thể so sánh sự khác biệt giữa tăng âm thực tế với tăng âm quy chuẩn để hiệu chuẩn tần số cho thích hợp

* Các mạch hiệu chỉnh:

Có các lọai sau:

- Mạch hiệu chỉnh kiểu phân áp

- Mạch hiệu chỉnh kiểu phản hồi

Mạch hiệu chỉnh kiểu phân áp như hình vẽ sau:

Mạch hiệu chỉnh kiểu phân áp:

Hình 20: Đặc tính tần số của tăng âm phát có mạch hiệu chỉnh

Tín hiệu sau khi được đưa đến cực base của Q1, điện áp tín hiệu lấy trên điện trở R3 của Q1 qua cầu phân áp R5, C3, C4, L1, R6, R7 đến cực base của Q2 Mạch vòng L1C3 được hiệu chỉnh ở tần số cao của dải tần R6 dùng để hiệu chỉnh đặc tuyến tần số cao Để cho mạch được làm việc bình thường thì cần phải thỏa mãn điều kiện Rin >> p với p là trở kháng đặc tính của mạch vòng L1C5, p có gía trị

C

L

p = còn Rin là trở kháng đặc tính của Q2 Để nâng cao trở kháng vào của Q2 thì cần phải dùng phản hồi nối tiếp bằng cách thêm vào điện trở R10 ở cực Emiter của Q2, hoặc Q2 mắc thêm kiểu collector chung

Khuyết điểm chính của mạch này là không nâng được đặc tính tần số lên quá 20dB

ở vùng tần số thấp bởi vì mạch Q2 Mặt khác, vì tín hiệu bị giảm nhiều trên cầu phân áp do đó phải tăng hệ số khuếch đại Q1 mà tín hiệu đặt vào base Q2 vẫn còn nhỏ Như vậy tạp âm

ở tần số này do có tạp âm riêng của Q1 cộng với tạp âm riêng của Q2

Đối với các máy ghi âm có nhiều tốc độ thì mạch hiệu chỉnh tần số ở từng tốc độ sẽ đấu qua rơle hay các galet

Hiệu chỉnh lớn nhất

k

Hiệu chỉnh nhỏ nhất

Mạch hiệu chỉnh tần số tăng âm phát có 3 tốc độ.

Mạch hiệu chỉnh phản hồi song song

Mạch hiệu chỉnh lọai này, các phần tử R4, C2, L1, R1, C3 dùng để hiệu chỉnh tần số Khi tần số tăng thì trở kháng

Trong các máy ghi âm dân dụng mạch hiệu chỉnh như hình vẽ:

Mạch hiệu chỉnh kiểu phản hồi theo vòng xoay chiều và 1 chiều.

Mạch dùng 3 tầng khuếch đại mắc trực tiếp có phản hồi dòng một chiều và xoay chiều Dòng một chiều phản hồi hạ trên phân áp R8 và R9 qua R9 đặt trên cực base T1 để ổn định điểm làm việc của T1 và T2 Điện áp phản hồi song song lấy trên tải R7 của T2 qua phân áp C5, R5, R3, L1, C2 đặt lên Emiter của T1 để tạo nên dạng đặc tuyến tần số mà bộ khuếch đại yêu cầu Để đạt được hiệu suất phản hồi lớn, mạch ra T3 mắc theo colecter chung

Ưu điểm của mạch nàylà đơn giản, không bị suy hao tần số thấp, hệ số khuếch đại

dư lớn, dùng được với nguồn điện áp thấp và đặc tuyến tần số ít bị biến dạng khi thay đổi transistor vì có độ ổn định nhiệt cao

c Sơ đồ khối của máy Cassette dạng phát:

Giải thích sơ đồ khối:

Trên băng từ có các vết từ, do đó khi băng từ lướt đều qua khe hở của đầu từ phát (play/head, P/H) thì ở cuộn dây cuốn trên lõi từ sẽ phát ra điện áp tín hiệu (từ thông qua cuộn dây thay đổi sẽ làm phát sinh ra điện áp cảm ứng theo định luật Faraday) Tín hiệu ra có biên độ rất yếu nên cần được khuếch đại Do tín hiệu lấy ra không đồng đều, tín hiệu thường có biên độ yếu ở tần số thấp và ở vùng tần số cao thì biên độ cũng rất cao, điều này gây ra cảm giác chói tai, để khắc phục được hiện tượng này, nhà thiết kế dùng tầng khuếch đại có đường hồi tiếp để làm phẳng đường cong biên tần (quen gọi là khuếch đại Equalizer hay Equalizer Amplifier) Mạch khuếch đại này thường có 2 transistor có đường hồi tiếp để chỉnh lại độ lợi theo tần số tín hiệu Khi có tín hiệu vào ở vùng có tần số cao thì hệ số hồi tiếp lớn sẽ làm giảm độ lợi của tầng khuếch đại và khi tín hiệu vào ở vùng tần số thấp thì

SP = Loa

Khuếch đại làm phẳng biên tần

Khuếch đại chọn đường cong biên tần

Khuếch đại động lực

Khuếch đại động lực