Bài giảng AUDIO

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ -o0o BAØI GIẢNG AUDIO CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN MẠCH KHUẾCH ĐẠI I/ Các khái niệm : 1) Tín hiệu : Tín hiệu biến thiên biên độ theo thời gian Tín hiệu điện nguồn sóng điện có biên độ điện áp dòng điện yếu Như ta xem tín hiệu điện áp hay dòng điện xoay chiều 2) Khuếch đại điện áp – Khuếch đại dòng điện : Đều dạng khuếch đại tín hiệu Khuếch đại điện áp thường dùng mạch có tín hiệu ngõ vào nhỏ cần phải khuếch đại lên nhiều lần Khuếch đại dòng điện thường dùng mạch có tổng trở ngõ nhỏ đồng thời tín hiệu vào lớn 3) Vấn đề phối hợp trở kháng : Để mạch khuếch đại làm việc có hiệu suất cao (tín hiệu từ tầng trước đưa hết đến tầng sau) tổng trở ngõ tầng trước phải tổng trở ngõ vào tầng sau Đây điều kiện phối hợp trở kháng tầng khuếch đại Tuy nhiên vấn đề phối hợp trở kháng công việc nan giải khó khăn, đòi hỏi cần phải có thiết bị chuyên dùng Do thực tế người ta phối hợp trở kháng cách gần mà 4) Các chế độ khuếch đại transistor : - Chế độ A : transistor khuếch đại bán kì âm dương tín hiệu, điện áp phân cực VBE = 0,45 – 0,6 V Chế độ thường dùng tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, tầng khuếch đại ngõ vào - Chế độ B : transistor khuếch đại bán kì tín hiệu, điện áp phân cực VBE = – 0,3 V - Chế độ AB : điện áp phân cực VBE = 0,3 – 0,45 V Ở chế độ B, trans KĐ bán kì nên tín hiệu bị méo dạng Để khắc phục tượng méo dạng tín hiệu, người ta phân cực cho trans hoạt động chế độ AB - Chế độ C : chế độ trans phân cực sâu vùng ngưng dẫn (VBE < V) Chế độ C thường dùng mạch dao động * Kết luận : Ampli người ta thường phân cực trans làm việc chế độ A tầng tiền khuếch dại chế độ AB tầng cuối Ampli để có công suất lớn hiệu suất cao 5) Khuếch đại liên tầng : Trong Ampli , để có công suất lớn người ta không dùng tầng để KĐ lên nhiều lần mà dùng nhiều tầng KĐ ghép lại với nhau, tầng đảm nhận KĐ số lần Bởi dùng tầng để KĐ lên nhiều lần mạch làm việc không ổn định, đồng thời độ rộng băng thông tín hiệu bị thu hẹp lại Các tầng KĐ liên lạc với dùng RC, dùng biến áp nối trực tiếp 6) Vấn đề hồi tiếp mạch : có loại hồi tiếp hồi tiếp dương hồi tiếp âm Tín hiệu hồi tiếp tín hiệu lấy từ ngõ đưa ngõ vào mạch KĐ Nếu tín hiệu hồi tiếp đưa đồng pha với tín hiệu ngõ vào ta có hồi tiếp dương, ngược lại ta có hồi tiếp âm Ngoài tín hiệu hồi tiếp không đưa trực tiếp đến ngõ vào ta xét sau : tín hiệu vào làm cho mạch KĐ mạnh có tín hiệu hồi tiếp nên mạch KĐ yếu lại thuộc dạng hồi tiếp âm Trong Ampli người ta thường dùng hồi tiếp âm để mạch làm việc lâu dài ổn định, tránh tín hiệu ngõ bị méo dạng, âm nghe trung thực Còn hồi tiếp dương thường dùng mạch dao động để tăng hệ số KĐ cho mạch II/ Sơ đồ khối Ampli : 1) Sơ đồ khối : 2) Nhiệm vụ khối : - Nguồn cung cấp : nguồn điện cần thiết để cung cấp cho tất mạch Ampli Tùy theo tầng KĐ mà ta có nguồn cung cấp tương ứng, ví dụ mạch tiền KĐ phải nguồn ổn áp, tầng KĐ cuối dùng nguồn đơn nguồn đôi … - Mạch tiền KĐ : hay gọi mạch KĐ tín hiệu ngõ vào Mạch có nhiệm vụ KĐ tín hiệu ngõ vào cho tín hiệu đưa đến tầng sau trung thực nhất, mạch thường phân cực hoạt động chế độ A Người ta thường kết hợp mạch với mạch lọc tín hiệu - Mạch KĐCS : có nhiệm vụ KĐCS tín hiệu ngõ Mạch thường mắc theo kiểu đẩy kéo (push – pull), trans phân cực hoạt động chế độ AB để có công suất lớn hiệu suất cao MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG I/ Cơ sở lý thuyết : Mạch lọc tần thụ động loại mạch có đáp ứng biên độ thay đổi theo tần số, người ta thường trình bày đặc tính mạch lọc đồ thị biên tần, sau đường lọc II/ Các mạch lọc : 1) Mạch lọc RC : C R R Vo C Vo Trong mạch dung kháng XC =1/2πfC điện trở R tạo thành mạch phân áp Do mạch có chứa tụ C nên biên độ điện áp lấy R thay đổi theo tần số f, với tín hiệu có tần số thấp tụ C có tác dụng dung kháng lớn, XC >> R nên biên độ điện áp lấy R thấp so với biên độ tụ Với tín hiệu có tần số cao tụ C có tác dụng dung kháng nhỏ, XC 2/3 Vcc) - Chân : hồi tiếp dương nhằm nâng cao biên độ tần số thấp - Chân 13 : hồi tiếp dương - Chân 10, 12 : ngõ Amp - C7, C11 : tụ xuất âm - C5 : tụ lọc nguồn - C8, R1, C10, R2 : mạch lọc Zobel cân tổng trở ngõ - Mắc kiểu Mono BTL : C5 12V C4 1000 100 47mF IN C1 - C2 R1 C3 100 47mF 100 12 4,7 C6 11 13 + C7 MUTE 22 + 14 - 10 R2 4,7 35 100 C8 Ohm - C1 : tụ liên lạc - C2, C3 : tụ thoát mass - C4 : tụ bù nguồn - C5 : tụ lọc nguồn - C6, C8 : tụ hồi tiếp dương - C7, R2 : mạch lọc Zobel 3) Mạch KĐCS dùng IC HA 1396 : - Mắc kiểu Mono BTL : R4 R5 C4 12V 220 220 C13 10K 10 11 - 330 12 Amp1 C1 IN R1 68K 102 + C2 K C3 10K 47 C8 - Circuit C5 220 33 33 Mute R3 01 R10 Amp2 R2 2,7K C12 R9 + 12V 2200 R8 33 HA 1396 Driver C10 100 C7 + 4,7 C6 C9 C11 2200 100 R6 R7 220 10K a) Nhiệm vụ linh kiện : - Driver tầng khuếch đại ngõ vào thúc, cho hai tín hiệu đồng thời lệch pha 180o để đưa đến khối Amp1 Amp2 - Amp1, Amp2 hai khối khuếch đại công suất ngõ vào - Mute Circuit mạch làm câm loa - Khi K đóng tín hiệu ngõ vào đến Mute thoát mass nên không nghe âm - C1 : tụ liên lạc ngõ vào - C6, C9 : tụ hồi tiếp dương 36 - C10, C11 : tụ xuất âm, bảo vệ loa IC có cố - C13 : tụ bù nguồn - R1 : điện trở ổn định tổng trở ngõ vào - R4 C4, R6 C5 : hai mạch phân dòng thoát mass tín hiệu hồi tiếp âm nhằm nâng cao biên độ tín hiệu qua - R9 C8, R8 C7 : mạch Zobel nhằm cân tổng trở ngõ b) Nguyên lý hoạt động : Mạch khuếch đại công suất kiểu BTL có đặc điểm biên độ tín hiệu ngõ loa không so sánh với mass mà so sánh với bán kỳ ngược lại với nghóa đầu loa bán kỳ dương đầu loa bán kỳ âm ngược lại Do đó, biên độ tín hiệu ngõ loa tăng lên gấp đôi nên công suất tăng gấp lần Giả sử tín hiệu ngõ vào chân số có bán kỳ dương, khối Driver khuếch đại đưa tín hiệu ngõ (1) có bán kỳ dương ngõ (2) có bán kỳ âm Bán kỳ dương đưa đến ngõ vào (+) Amp1, khuếch đại công suất đưa tín hiệu chân số 12 bán kỳ dương qua tụ xuất âm C10 đưa đến đầu loa bán kỳ dương Mặt khác, tín hiệu bán kỳ âm ngõ (2) khối Driver đến ngõ vào (+) Amp2, khuếch đại không đảo cho chân số có bán kỳ âm qua tụ xuất âm C11 đưa đến đầu loa bán kỳ âm Vậy thời điểm, loa xuất bán kỳ ngược pha nên công suất tăng gấp lần Phân tích tương tự tín hiệu vào bán kỳ âm đầu loa có bán kỳ âm đầu loa có bán kỳ dương, dòng điện chạy từ lên 4) Mạch KĐCS dùng IC HA 1392 : - Mắc kiểu Stereo OTL : C1 C4 100 1000 R2 150 IN1 C2 100 10 - C5 11 12 104 + C6 100 1000 C7 R1 33K Mute IN2 + R4 150 C3 R5 C8 R3 33K 2,2 C9 - C10 100 TAB 100 37 2,2 104 R6 1000 - C1 : tụ bù nguồn - C2 R2, C3 R4 : hồi tiếp âm - R1, R3 : cân tổng trở ngõ vào - C4 : tụ lọc nguồn - C5, C9 : tụ hồi tiếp dương - C6, C8 : tụ xuất âm - Mute : mạch câm loa nối Vcc - TAB : mass chung IC Giả sử tín hiệu vào có hai bán kỳ dương, âm vào In1, In2 Xét bán kỳ dương vào chân 2, khuếch đại cho bán kỳ dương loa Tương tự với bán kỳ âm, đường loa có hai bán kỳ dương âm - Mắc kieåu Mono BTL : C4 C1 1000 100 10 - 12 104 IN + R1 33K Mute 11 + - TAB 38 12V 5) Mạch KĐCS dùng IC họ STK : R6 +V 100 C4 IN R1 1K DN C1 10 220 R2 56K DRIVER PRE R7 4,7K DP R3 C2 C5 473 2,2K R4 47 C3 -V 100 220 R5 56K - C1 : tụ liên lạc - C3 : tụ lọc nguồn âm - C4 : tụ lọc nguồn dương - R1 : điện trở hạn biên - R2 : cân tổng trở ngõ vào - R3 C2 : thoát mass tín hiệu hồi tiếp âm để nâng cao biên độ tín hiệu - DN : Darlington trans loaïi NPN - DP : Darlington trans loaïi PNP 39 MẠCH TIỀN KHUẾCH ĐẠI I/ Khái niệm: MIC 600 -20dB MIC -66dB PHONO 50K -20dB PHONO -52dB -43dB 500K -20dB 0dB Mạch điều chỉnh âm sắc SP 0dB KĐCS LINE OUT AUX Mạch điều chỉnh âm lượng AUX OUT AUX 600 0dB -20dB/100mV Một Ampli dù loại mono hay stereo có hai tầng chính, tầng tiền khuếch đại ( Preampli) tầng khuếch đại công suất Tầng tiền khuếch đại bao gồm tầng: khuếch đại micro với 46dB, khuếch đại phono với 32dB, khuếch đại AUX với OdB tức dùng tầng đệm Để cho mạch âm sắc làm việc tốt mức tín hiệu vào phải đạt OdB nên cần có tầng khuếch đại tăng cường 43dB Sau qua mạch âm sắc, tín hiệu bị suy hao 20dB nên cần có tầng khuếch đại sau để bù lại 20dB hao hụt, đảm bảo cho mức ngõ line out OdB đồng thời mức vào tiêu chuẩn cho tầng khuếch đại công suất Các tầng tiền khuếch đại khuếch đại điện áp cho dòng tín hiệu nhỏ, đảm bảo độ khuếch đại với tạp âm nhỏ Mạch dùng trans lắp linh kiện rời hay dùng IC ( Việc tính toán phức tạp, phiền chỗ khó tra cứu tham số trans, thiếu tư liệu Cho nên mạch tiền khuếch đại, tốt dùng mạch thực tế thương mại hoạt động tốt.) 40 II/ Mạch tiền khuếch đại dùng transistor: 1) Mạch tiền khuếch đại duøng trans: R4 Vcc Vcc R2 C3 R1 IN C1 R1 C2 Q IN R3 R3 C1 Q R2 R4 C2 OUT Vcc Vcc R3 R1 IN R3 C1 R1 Q IN C1 Q R2 R4 Rb C2 R2 R4 2) Mạch tiền khuếch đại dùng trans : B+ B+ MIC R1 MIC MIC C2 C3 PHONO Q2 R2 C4 R3 C5 7-1/2 Q1 PHONO TAPE 56K 150K 3-3/4 R4 TAPE HEAD 07-1/2 TAPE EQUALIZER SELECTOR SWITCH 03-3/4 INPUT FROM SOURCE SOURCE SELECTOR SWITCH 41 Ngõ vào trans dành cho đầu từ micro phải có tổng trở lớn, nên vấn đề phối hợp tổng trở khó thực tổng trở ngõ vào trans T1 nhỏ Mặc dù có loại đầu từ tổng trở thấp, thích hợp với trans thực tế thường gặp loại tổng trở cao Do điện trở 56K từ ngõ vào phono song song với điện trở 150K có nhiệm vụ phối hợp tổng trở với ngõ vào trans Ngõ mạch tiền khuếch đại nhóm mạch cân hồi tiếp âm điện dùng để điều chỉnh hệ số khuếch đại cho tần số dãy âm tần Có số mạch đường hồi tiếp âm từ cực E T2 đến cực B T1 Âm trung thực hay không phần tùy thuộc vào chất lượng mạch cân * Mạch tiền khuếch đại dùng trans kết hợp điều chỉnh âm sắc: 680 12V 220M 220K 4K7 8K2 10M 103 1K 470K OUT C945 10M 10K 15K IN 4.7M 470 C828 8K2 100M 153 2K7 332 10K 100K 50K 10M 3K3 473 10K 3) Mạch tiền khuếch đại dùng trans : R1 R4 Vcc Q2 Q1 Q3 R6 R3 R2 42 R5 MẠCH KHUẾCH ĐẠI MIRCO I/ Giới thiệu: Mirco thiết bị thu âm để biến đổi thành tín hiệu điện Cấu tạo gồm màng rung dán dính vào cuộn dây quấn xung quanh nam châm vónh cửu Khi có âm tác động vào màng mirco rung, cuộn dây chuyển động quanh nam châm vónh cửu làm cho cuộn dây xuất sức điện động cảm ứng, sức điện động tín hiệu điện âm Tín hiệu nhỏ nên cần phải có mạch khuếch đại lên nhiều lần nghe lại Mạch gần giống mạch khuếch đại đầu từ mạch nhận tín hiệu vào nhỏ nhiên khuếch đại băng thông nhỏ II/ Mạch khuếch đại micro dùng transistor: C2 100M R3 27K R1 2K2 C1 1M OUT C3 10M R6 1K - R9 22K T2 T1 R2 100K 12V R5 5K6 C4 10M IN R8 3K9 R7 47K R4 100 R1 ,C1 : phối hợp trở kháng ngõ vào R2 : điện trở hồi tiếp âm R4 , R6 : ổn định nhiệt độ cho T1 ,T2 R3 , R5 : điện trở phân cực C : tụ lọc nguồn C3 , R7 : tín hiệu hồi tiếp từ cực C T2 cực E T1 R8 : điện trở hạn dòng C R9 : phối hợp trở kháng ngõ III/ Mạch khuếch đại micro dùng IC: 43 C1 100M R2 10K R3 10K 12V C8 C C8 104 R1 100K MIC C2 33 + VR 500K C3 102 C6 1M 1/2 4558 - R6 100K R5 150K C4 R4 1K5 27 Av= C5 10M - R7 22K C1 ,C7 : tuï lọc nguồn C : tụ lọc nhiễu VR,C : phối hợp trở kháng ngõ vào R1 , R2 , R3 : cầu phân áp C4 , R5 , R4 : xác định hệ số khuếch đại C6 , R7 , R6 : phối hợp trở kháng ngõ - C : chống hồi tiếp âm 44 R5 R4 OUT