Giáo trình kỹ thuật truyền thanh (nghề điện tử công nghiệp cđ)

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH

1.1.1 Khái niệm chung về âm thanh a Nguồn gốc âm thanh

Khi gõ dây đàn, âm thanh phát ra từ sự rung động của dây, kéo dài cho đến khi nó ngừng rung Tương tự, khi gõ vào trống, mặt trống cũng tạo ra âm thanh nhờ sự rung động Nếu chạm vào màng loa đang phát ra âm thanh, bạn sẽ cảm nhận được sự rung động của màng loa.

Âm thanh được tạo ra từ sự rung động của vật thể, phát ra tiếng và lan truyền trong không khí Tai chúng ta có khả năng nghe âm thanh nhờ vào màng nhĩ, màng nhĩ này kết nối với hệ thống thần kinh Sóng âm thanh từ vật thể rung động truyền đi trong không gian, đến tai và làm rung màng nhĩ theo nhịp điệu của vật thể phát ra tiếng Nhờ cơ chế này, chúng ta có thể nghe thấy âm thanh.

Không khí là môi trường chính để truyền dẫn âm thanh, cho phép âm thanh lan tỏa trong các chất khí, chất lỏng và chất rắn Tuy nhiên, âm thanh không thể truyền đi trong khoảng chân không.

Một số chất truyền dẫn âm có hiệu suất rất kém, thường là các vật liệu mềm như bông, dạ, và cỏ khô, được gọi là chất hút âm Những chất này được sử dụng để lót tường trong các rạp hát và phòng cách âm nhằm mục đích hút ẩm và giảm tiếng vang.

Vận tốc truyền âm thay đổi tùy thuộc vào môi trường, cụ thể trong không khí là 340 m/s, trong nước là 1.480 m/s và trong sắt là 5.000 m/s Những đặc tính này phản ánh sự khác biệt trong khả năng truyền tải âm thanh qua các chất liệu khác nhau.

- Tần số của một số âm đơn là số tần dao động của không khí truyền dẫn âm trong một giây đồng hồ

Khi gẩy nốt mi của đàn, dây sẽ rung với tần số 330 lần mỗi giây, được gọi là tần số âm mi là 330 Héc (Hz) Đơn vị đo tần số là Héc, viết tắt là Hz.

- Tần số biểu thị độ cao của âm thanh: tiếng trầm có tần số thấp tiếng bổng có tần số cao

Tai người có khả năng nghe các tần số từ 16Hz đến 20.000Hz Dòng điện với tần số trong khoảng này được gọi là dòng điện âm tần.

Mỗi tần số dao động f tương ứng với một chu kỳ dao động T và một bước sóng  Chu kỳ của dao động âm thanh được định nghĩa là khoảng thời gian mà âm thanh thực hiện một dao động hoàn chỉnh.

Chu kỳ ký hiệu là T, có đơn vị là giây (s) T = 1/f

Bước sóng của âm thanh ký hiệu bằng , có đơn vị là mét

 = CT, C là tốc độ truyền lan của âm thanh trong không khí (C – 340m/s), T là chu kỳ của âm thanh

Ví dụ, ở tần số 16Hz bước sóng là : ở tần số 20kHz bước sóng là :

Bước sóng của âm thanh là khoảng cách mà âm thanh lan truyền tương ứng với một chu kỳ dao động Trong dải âm tần, bước sóng của âm thanh dao động từ 21,25m đến 0,017m.

Một phát âm thực tế thường không chỉ là một âm đơn mà là một âm phức, bao gồm âm đơn và nhiều âm hài với tần số gấp 2, 3, 4 lần.

- Trong dải âm tần, người ta chia ra: Tiếng trầm từ 16 đến 300Hz, tiếng vừa (tiếng trung) từ 300 đến 3000Hz, tiếng bổng (hay tiếng thanh) 3000Hz đến 20.000Hz

Tiếng nói của con người có tần số dao động từ 80Hz đến 8000Hz Trong âm nhạc, các nốt nhạc ở bát độ thứ ba có tần số cụ thể như sau: độ là 262 Hz, rê là 294 Hz, mi là 300 Hz, pha là 349 Hz.

392 Hz, la: 440Hz, si: 494 Hz

Áp suất âm thanh, hay còn gọi là thanh áp, là hiện tượng xảy ra khi âm thanh truyền đi và làm thay đổi áp suất không khí xung quanh Khi âm thanh lan tỏa, nó tạo ra áp suất bổ sung tại một điểm cụ thể, được gọi là thanh áp.

- Đơn vị thanh áp là bar Một bar là thanh áp tác động lên một diện tích 1cm 2 một lực là 1 đin, 1 bar = 1đin/cm 2

- Công suất âm thanh là năng lượng âm thanh đi qua một diện tích S trong một thời gian giây

- Công suất âm thanh P có thể tính bằng công thức: P = p.s.v

Trong đó p là thanh áp, v là tốc độ dao động của một phần tử không khí tại đó và S là diện tích

Công suất âm thanh tính theo oát (W)

- Sau đây là công suất âm thanh của một số nguồn âm Số liệu này chỉ có tính chất tham khảo:

Máy bay phản lực: 10.000W, búa máy: 1W, ô tô vận tải phóng nhanh: 0,12W, nói chuyện bình thường: 0,0003W

- Cường độ âm thanh là công suất âm thanh đi qua một đơn vị diện tích là 1cm 2 : I = p.v

Áp suất âm thanh, công suất âm thanh và cường độ âm thanh có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, được thể hiện qua công thức P = IS – pvs Tất cả ba đại lượng này đều phản ánh mức độ mạnh yếu của âm thanh Khi năng lượng âm thanh tăng lên, công suất, cường độ và áp suất của âm thanh cũng sẽ tăng theo.

Khi tăng công suất âm thanh, cần lưu ý rằng thành áp tỷ lệ với căn bậc hai của công suất Cụ thể, nếu công suất âm thanh tăng lên gấp đôi, thành áp chỉ tăng gấp 2 lần; và nếu công suất tăng lên gấp 9 lần, thành áp chỉ tăng gấp 3 lần Điều này rất quan trọng khi khai thác các nguồn điện âm thanh.

* Sự phản xạ của sóng âm thanh:

- Sóng âm thanh có bước sóng bằng , trên đường truyền lan gặp vật chắn có kích thước d, sẽ xảy ra 2 trường hợp sau đây:

+ Trường hợp thứ nhất: nếu  > d thì sóng âm trườn qua vật chắn, hiện tượng này gọi là sóng uốn vòng

Khi trường hợp  < d xảy ra, một phần sóng sẽ phản xạ trở lại, trong khi phần còn lại sẽ xuyên qua vật chắn và truyền vào môi trường khác Hiện tượng mà vật chắn thay đổi hướng của sóng được gọi là hiện tượng khúc xạ.

Hiện tượng khúc xạ và phản xạ của sóng âm tuân theo các định luật phản xạ, khúc xạ như đối với ánh sáng

CÁC CHỈ TIÊU, THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

Hệ số khuếch đại là tỉ số giữa tín hiệu đầu ra và tín hiệu đầu vào của bộ khuếch đại Gồm có:

- Hệ số khuếch đại công suất : là tỷ số giữa công suất tín hiệu ra nhận được trên tải P0 và công suất tác động của mạch KP = P0 / Pi

Hệ số khuếch đại dòng điện (KI) được định nghĩa là tỷ số giữa dòng điện tín hiệu ra trên tải (I0) và dòng điện tác động vào đầu vào của mạch (Ii), với công thức tính là KI = I0 / Ii.

- Hệ số khuếch đại điện áp : là tỉ số giữa điện áp tín hiệu ra nhận được trên tải

U0 và điện áp đầu vào của mạch KU = U0 / Ui

Do hệ số hệ số khuếch đại thường khá lớn, để tiện tính toán, người ta dùng đơn vị tính bằng logarit thập phân Kp là Bel

2.2 Điện áp vào danh địmh :

Điện áp vào danh định là mức điện áp tín hiệu cần thiết để đưa vào đầu vào của máy, nhằm đảm bảo công suất ra âm tần ổn định.

- Đơn vị tính điện áp danh định là mV, V hay tính bằng dB

Điện áp vào danh định của các đầu vào micro và máy thu có sự khác biệt rõ rệt, chẳng hạn như điện áp vào danh định của micro là 3mV, trong khi điện áp vào danh định của đầu máy thu lên tới 800mV.

Khi điện áp đầu vào thực tế thấp hơn điện áp danh định, công suất âm tần của loa sẽ giảm so với công suất danh định.

Khi điện áp vào vượt quá giá trị điện áp danh định mà không có biện pháp điều chỉnh, công suất ra sẽ tăng lên nhưng âm thanh sẽ bị méo nhiều.

Trường hợp quá lớn thì có thể dẫn tới hỏng transistor công suất, cháy biến áp ra hay hỏng cả loa mắc với máy

2.3 Công suất ra danh định

Công suất ra danh định của máy tăng âm là mức công suất âm tần tối đa mà thiết bị có thể cung cấp, trong khi vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật như méo phi tuyến, dải tần và tạp âm không vượt quá giới hạn cho phép, thường là dưới 5%.

Công suất danh định của máy tăng âm được xác định dựa trên trị số điện trở tải trong một dải tần nhất định và độ méo cho phép Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá hiệu suất của thiết bị.

Ví dụ: máy tăng âm QSC DCA 3433, hai kênh, công suất danh định mỗi kênh 700W, tải 8Ω, dải tần 20Hz – 20kHz, méo phi tuyến < 0,3%

Hiệu suất của máy tăng âm được tính bằng tỉ số giữa công suất âm tần đầu ra (P0) và tổng công suất điện năng cung cấp cho máy (Pt).

Hiệu suất của tầng cuối cùng trong toàn bộ máy là yếu tố quan trọng nhất, vì công suất tiêu thụ của transistor tại tầng này cao hơn nhiều so với các tầng khác Do đó, việc nâng cao hiệu suất của tầng cuối là điều cần thiết.

2.5 Dải tần số làm việc

Dải tần số làm việc được định nghĩa là khoảng tần số giữa tần số thấp nhất và tần số cao nhất, trong đó hệ số khuếch đại của máy giữ ổn định và không thay đổi quá mức quy định.

Ví dụ: dải tần làm việc 20  20.000Hz, méo  0,1dB

Dải tần số làm việc rộng hơn sẽ nâng cao chất lượng của máy tăng âm, nhưng cũng làm cho thiết bị trở nên phức tạp và đắt đỏ hơn Do đó, trong thực tế, chỉ cần một dải tần số đủ rộng để đảm bảo chất lượng âm thanh mong muốn Máy tăng âm chuyên dụng thường có dải tần số từ 50Hz đến 20000Hz.

Máy tăng âm thông thường: 100Hz  15000Hz

Máy tăng âm điện thoại: 300Hz  3400Hz

Dải tần số làm việc của ampli ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cảm thụ âm thanh của con người Phạm vi tần số từ 16Hz đến 20.000Hz là giới hạn mà con người có thể nghe thấy Nếu dải tần của ampli không rộng hơn dải tần của tín hiệu đầu vào, sẽ dẫn đến tình trạng méo tín hiệu âm thanh và giảm chất lượng âm thanh.

11 chất lượng cũng như không có khả năng truyền đạt tạo hiệu ứng lập thể cho người nghe

Sự không đồng đều của hệ số khuếch đại ở các tần số khác nhau do các phần tử điện kháng trong mạch gây ra có thể dẫn đến méo tần số lớn, làm biến đổi âm sắc và gây méo âm thanh Để tránh cảm nhận tín hiệu bị méo trong thực nghiệm, cần kiểm soát hệ số méo một cách hiệu quả.

Độ méo tần của mạch khuếch đại đa tầng được tính bằng tích của các độ méo tần số của từng tầng, tức là M = M1 M2 Mn Mỗi tầng có độ méo tần số cho phép khác nhau, phụ thuộc vào mục đích sử dụng và điều kiện làm việc cụ thể của nó.

Méo biên độ trong mạch khuếch đại xảy ra do tính chất không đường thẳng của đặc tuyến transistor, dẫn đến sự xuất hiện của các hài bậc cao.

SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH

Hình 1.1.4 Sơ đồ khối một hệ thống khuếch đại âm thanh

Máy tăng âm bao gồm một chuỗi mạch khuếch đại, với mỗi tầng được gọi theo nhiệm vụ riêng Nó chủ yếu gồm hai phần: phần tiền khuếch đại (KĐ) và phần khuếch đại công suất (KĐCS) Phần tiền KĐ có cổng vào mức độ cao (AUX) và cổng vào mức độ thấp khoảng vài chục microvolt (từ micro hoặc đầu CD).

3.2 Nhiệm vụ các khối a Mạch KĐ Micro: khuếch đại tín hiệu từ MICRO đưa vào Tín hiệu ngõ vào của tầng này thường rất nhỏ khoảng vài volt

Mạch KĐ Aux là mạch khuếch đại tín hiệu từ các nguồn phụ khác nhau, tiếp nhận nhiều loại tín hiệu có biên độ khác nhau như từ Phone (vài mV) và từ Tape, Tuning, CD, VCR (vài trăm mV đến 1V, tiêu chuẩn 600 mV) Mạch Mixer là mạch khuếch đại với nhiều ngõ vào có độ lợi khác nhau, yêu cầu độ ồn rất thấp để đảm bảo tỉ số S/N tốt, vì đây là tầng khuếch đại đầu tiên trong hệ thống.

Tín hiệu sau khi ra khỏi mạch âm sắc phải có biên độ đồng nhất Mạch âm sắc cho phép chọn lọc tần số âm thanh theo sở thích cá nhân, với dải tần mà tai người cảm nhận từ 20Hz đến 20kHz Tần số thấp từ 20Hz đến 500Hz tạo ra âm trầm, trong khi tần số cao từ 7.5kHz đến 20kHz và tần số giọng nói là 1kHz Mạch khuếch đại thúc cần thiết để tăng cường tín hiệu, vì sau khi qua mạch âm sắc, tín hiệu thường bị suy hao và cần được khuếch đại để đạt biên độ đủ lớn cho tầng khuếch đại công suất Tính năng Balance cho phép điều chỉnh tín hiệu để đảm bảo hai loa hoạt động cân bằng Cuối cùng, khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối trong máy tăng âm, chịu trách nhiệm cung cấp công suất lớn phù hợp với loa, thường sử dụng transistor công suất theo kiểu đẩy kéo và hoạt động ở chế độ hạng AB hoặc hạng B.

Các amplifier chỉ khác nhau ở tầng này và thường dùng các kiểu KĐCS:

• OTL: Out put trasformer less (Ngõ ra không dùng biến áp)

• OCL: Out put capacitor less (Ngõ ra không dùng tụ)

BTL (Bridge Transistor Line Out) là ngõ ra sử dụng cầu transistor, có chức năng bảo vệ tầng khuếch đại công suất và loa Loa có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện thành âm thanh Nguồn cung cấp cho thiết bị thường là nguồn xoay chiều 110V hoặc 220V, được chỉnh lưu thành nguồn một chiều để cung cấp điện cho toàn bộ máy Nguồn thường được chia thành hai dạng chính: nguồn đơn và nguồn đối xứng.

3.3 Nguyên lý hoạt động theo sơ đồ khối

Tín hiệu từ micro và các nguồn tín hiệu phụ được đưa vào hai ngõ vào Mic và Aux, sau đó được khuếch đại để tăng biên độ Tiếp theo, tín hiệu khuếch đại sẽ được đưa đến mạch trộn, nơi biên độ tín hiệu trở nên tương đồng Cuối cùng, tín hiệu sẽ được điều chỉnh tại mạch âm sắc để đáp ứng nhu cầu sử dụng, tạo ra âm trầm hoặc âm bổng phù hợp.

14 đó tín hiệu tiếp tục được đưa sang mạch khuếch đại công suất khuếch đại cho tín hiệu lớn lên để nghe được trên loa.

THIẾT BỊ VÀO RA

LOA

Loa là thiết bị điện có khả năng chuyển đổi năng lượng điện âm tần thành năng lượng âm thanh, đóng vai trò quan trọng trong ngành âm thanh.

Loa được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị như máy tăng âm, máy thu thanh, máy ghi âm và máy thu hình, cũng như trong các mạng lưới truyền thanh có dây và để trang âm trong cả nhà và ngoài trời Đặc tính quan trọng của loa bao gồm công suất danh định, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất âm thanh của thiết bị.

Công suất danh định của loa là mức công suất tối đa mà loa có thể chịu đựng mà không gây biến dạng cho các bộ phận như cuộn dây và màng loa, đồng thời đảm bảo hệ số méo không vượt quá giới hạn cho phép Đơn vị đo công suất loa là volt-ampe (VA) Điện áp danh định của loa là điện áp âm tần cần thiết để đạt được công suất danh định, với đơn vị đo là volt (V) Trở kháng danh định của loa cũng là một yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất hoạt động của loa.

Trở kháng danh định của loa là giá trị trở kháng được đo khi áp dụng dòng điện âm tần hình sin với tần số quy định, thường là 1000Hz hoặc 400Hz, và mức điện áp vào loa là 30% điện áp danh định Đáng lưu ý, trở kháng của loa có sự thay đổi theo tần số, và đơn vị đo lường trở kháng loa là Ohm (Ω).

Thanh áp của loa thể hiện độ nhậy của loa, với cùng một công suất âm tần, loa có thanh áp lớn hơn sẽ có độ nhậy cao hơn Độ nhậy của loa được đánh giá thông qua thanh áp chuẩn, được đo ở vị trí 1m trên trục loa khi cung cấp công suất 0,1VA.

Thanh áp tính theo đơn vị mbar

15 e Đáp tuyến tần số của loa Đáp tuyến tần số của loa biểu thị sự biến đổi của thanh áp chuẩn của loa khi tần số thay đổi

Đáp tuyến tần số của loa thể hiện tính trung thực trong âm thanh Loa chất lượng cao thường có dải tần số rộng và độ không đồng đều của đáp tuyến tần số thấp Màng loa lớn giúp tăng cường độ rõ của âm trầm.

Loa điện từ có dải tần số đáp ứng từ 200 đến 2000Hz với độ chênh lệch 18dB Loa điện động cỡ nhỡ hoạt động trong khoảng tần số từ 150 đến 6000Hz, cũng với độ chênh lệch 18dB Trong khi đó, loa điện động cỡ lớn có tần số bắt đầu từ 100Hz.

 8000Hz, chênh lệch 15dB; loa điện động chất lượng cao: từ 70  10000Hz, chênh lệch 15dB; loa nén 25W: từ 200  4000Hz, chênh lệch 15dB f Độ méo không đường thẳng

Khi đưa vào loa một dòng điện hình sin, âm thanh phát ra lý tưởng sẽ là một đơn âm Tuy nhiên, do cấu trúc của loa không hoàn hảo, âm thanh phát ra thường bị méo, tạo thành âm phức tạp bao gồm âm đơn và nhiều âm hài khác.

Tỷ số giữa biên độ âm hài và biên độ âm cơ bản quyết định độ méo của âm thanh Độ méo càng lớn sẽ khiến âm thanh phát ra từ loa trở nên méo, nghẹt và rè Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng âm thanh mà loa cung cấp.

Loa cũng hưóng tính như micro Các điểm chung quanh loa có cùng mức thanh áp, tạo thành đường đặc tính phương hướng của loa

Loa đơn treo lơ lửng với búp hướng hình cầu phát ra âm thanh đều khắp mọi hướng Trong khi đó, loa cột và loa nén có búp hướng nhọn, cho phép tiếng trầm phát ra từ loa đơn có búp hình cầu, còn tiếng thanh lại có búp hướng nhọn Hiệu suất của các loại loa này mang lại trải nghiệm âm thanh khác nhau.

Hiệu suất loa được xác định bằng tỷ lệ giữa công suất âm thanh phát ra và công suất điện âm tần cung cấp Yếu tố này chịu ảnh hưởng bởi cấu trúc và chất lượng các linh kiện của loa.

1.2 Cấu tạo và các loại loa

Để hiểu cách loa hoạt động, trước tiên cần nắm rõ cơ chế tạo ra âm thanh Trong tai người, màng nhĩ là một lớp da mỏng, chịu tác động của áp suất không khí biến đổi Khi áp suất thay đổi, màng nhĩ sẽ rung lên, và não bộ sẽ chuyển đổi những rung động này thành âm thanh Đây chính là quá trình mà con người nghe được âm thanh.

Khi một vật thể rung động trong không khí, nó tạo ra âm thanh bằng cách làm cho các hạt khí xung quanh di chuyển Sự chuyển động này lan tỏa, khiến các hạt khí lân cận cũng rung động, từ đó truyền tải xung rung động qua không khí đến tai người nghe.

Khi một vật thể rung động, nó tạo ra sóng dao động trong không khí Khi sóng này đến tai người, nó làm cho màng nhĩ rung lên Não bộ sau đó sẽ chuyển đổi các rung động này thành âm thanh của vật thể.

Con người nghe được âm thanh khác nhau từ các vật thể rung động khác nhau bởi những yếu tố sau:

Tần số sóng âm cao là sự dao động nhanh của áp lực không khí trong một khoảng thời gian nhất định, mà não bộ nhận diện dưới dạng âm thanh cao Ngược lại, khi có ít dao động hơn trong cùng một khoảng thời gian, âm thanh sẽ trở nên thấp hơn.

MICRO

Micro là một thiết bị ngược với loa, có nghĩa là chuyển các rung động cơ học của sóng âm thanh thành các dòng điện

2.1 Cấu tạo và phân loại micro

2.1.1 Micro loại điện động ( dynamic )

Micro này được sử dụng phổ biến trong hầu hết các hệ thống âm thanh nhờ vào thiết kế đơn giản, độ tin cậy cao, chất lượng âm thanh trung thực và giá thành hợp lý.

Micro này có cấu tạo tương tự như loa, bao gồm một màng rung mỏng được gắn với cuộn dây đồng nhỏ, cuộn dây này nằm trong khe từ trường của một nam châm.

Hình 1.2.18 Cấu tạo micro điện động

Khi âm thanh tác động lên màng rung, nó sẽ rung động theo tần số của âm thanh, dẫn đến cuộn dây đồng cũng rung theo Sự rung động của cuộn dây trong khe từ trường tạo ra dòng điện xoay chiều, được truyền qua hai đầu dây dẫn và được khuếch đại bởi Mixer và ampli công suất.

Cuộn dây đồng (voice coil) trong micro có điện trở nội dao động từ 10Ω đến vài trăm Ω, được gọi là tổng trở của micro Tổng trở thấp, khoảng vài chục Ω, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của thiết bị.

Ω nó cần có 1 biến áp để tăng số Ω lên khoảng 600Ω để có thể cân bằng với tổng trở vào của mixer

Capsule là cấu trúc quan trọng trong bộ phận tiếp nhận âm thanh, giúp chống rung động từ các tác nhân cơ học bên ngoài Nó được bao bọc bởi lớp cao su giảm chấn theo cả chiều ngang và chiều dọc Một số micro được thiết kế đặc biệt với lò xo giảm chấn theo trục dọc, nhằm giảm thiểu rung động và ngăn chặn âm thanh không mong muốn.

Phần che chắn bên ngoài của thiết bị được cấu tạo từ lưới kim khí hoặc nhựa tổng hợp, với các lỗ tiếp nhận âm thanh được sắp xếp đều đặn Thiết kế này có lớp mouse mỏng bao bọc, giúp sóng âm tác động vào capsule một cách đồng đều, đồng thời giảm thiểu tác động của nhiễu do gió.

Khoảng cách giữa màng rung của capsule và vòm che bên ngoài ảnh hưởng đáng kể đến đáp tần âm thanh Khi khoảng cách này gần nhau, âm thanh phát ra sẽ mạnh mẽ hơn và tần số bass được tăng cường Ngược lại, nếu khoảng cách xa hơn, âm thanh bass sẽ giảm dần.

Nhiều ca sĩ, chủ yếu là nữ, thường có xu hướng hát nhẹ nhàng với giọng thều thào để nâng cao chất lượng âm thanh Để hỗ trợ cho phong cách này, một số loại micro được thiết kế với đầu gần như phẳng, giúp thu âm hiệu quả hơn.

2.1.2 Micro loại điện dung ( condenser )

Micro điện dung là một loại micro phổ biến, hoạt động dựa trên nguyên lý sự thay đổi điện dung của tụ điện khi có sóng âm tác động, từ đó tạo ra tín hiệu âm thanh.

Micro cần nguồn điện áp phân cực để hoạt động, thường được gọi là "phantom power" Nguồn điện này có hiệu điện thế từ 9V đến 48V và được cung cấp trực tiếp từ mixer khi nút phantom được bật ở vị trí "On".

Có nhiều hãng mixer nên nguồn phantom cũng khác nhau

- Mixer khi tắt “ On phantom 48V “ thì tất cả đường Mic input đều được cấp nguồn 48V

- Mixer có loại các đường Mic input được cung cấp riêng biệt bởi các Switch độc lập

- Chúng ta cần phải chú ý điều này để khi sử dụng micro condenser chung với các loại micro khác

Không nên cắm micro unbalance vào jack input của mixer khi nguồn phantom đang bật, vì điều này có thể gây hư hỏng vĩnh viễn cho micro do dòng điện 48V chạy qua cuộn dây voice coil.

Micro condenser có đặc tuyến âm tần rộng và chất lượng cao nhờ vào các thành phần rung động nhẹ, không bị ảnh hưởng bởi khối lượng cuộn dây voice coil Chúng thường được sử dụng trong phòng thu âm và ca đoàn Tuy nhiên, do tính chất mong manh và nhạy cảm với độ ẩm, micro condenser ít được sử dụng trong các buổi biểu diễn sân khấu.

Cấu tạo của micro điện động bao gồm một từ trường được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu, xung quanh là lớp nhôm mỏng, có thể được gấp nhún để cải thiện độ nhạy cơ học.

Loại micro này được coi là nhạy nhất nhưng rất dễ hư hỏng khi gặp chấn động mạnh Ngay cả việc thổi mạnh vào micro cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh, do đó, nó chỉ nên được sử dụng trong các phòng thu âm chuyên nghiệp.

2.2 Tính chất âm học vào biểu đồ búp hướng của micro

Mỗi chiếc micro đều sở hữu những đặc tính riêng biệt về đáp tần âm thanh và hướng tính Hướng nhận âm thanh được phân loại thành nhiều loại khác nhau.

- Omni-directional : có búp hướng nhận sóng âm thanh ở khắp mọi hướng, có thể diễn đạt đơn giản là vùng tiếp nhận sóng âm 360 độ

- Cardioid: chỉ có hướng nhận sóng âm thanh ở phía trước nhưng có góc rộng: 131 độ

- Super-cardioid: có hướng tính gom tụ với góc tiếp nhận âm thanh khoảng

- Hyper-cardioid: có hướng tính rất hẹp phía trước khoảng 105 độ và một ít ở phía sau

- Bi-directional: nhận sóng âm ở cả hai hướng trước và sau cách nhau 90 độ

2.3 Ứng dụng để khai thác tính hướng của micro

NGUỒN ĐIỆN

ĐẶC ĐIỂM NGUỒN ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ÂM THANH

Nguồn điện là thành phần thiết yếu của mọi thiết bị điện tử, với yêu cầu khác nhau tùy thuộc vào loại thiết bị Tuy nhiên, tất cả các nguồn điện cần đảm bảo các tiêu chí tối thiểu về chất lượng điện áp đầu ra, bao gồm giá trị, độ ổn định, độ gợn sóng và dòng điện tải Đặc biệt, độ ổn định của điện áp đầu ra là yếu tố quyết định đến hiệu suất hoạt động của thiết bị.

Nguồn cung cấp cho hệ thống khuếch đại âm thanh là nguồn một chiều DC, với pin hoặc ắc quy là lựa chọn tốt nhất Tuy nhiên, chỉ những thiết bị di động hoặc máy móc trên xe hơi mới thường sử dụng pin hoặc ắc quy Đặc biệt, việc sử dụng điện ắc quy cho ampli có công suất từ 100 W trở lên không phải là phương án kinh tế.

- Thực tế dùng nguồn xoay chiều điện khu vực 110/220 VAC đổi thành điện một chiều gợn sóng

Tùy theo đặc điểm của biến thế nguồn nuôi và lược đồ Ampli cần đến nguồn loại nào mà chọn kiểu mạch thích hợp

CÁC MẠCH NẮN LỌC

2.1 Mạch nắn lọc một nửa chu kỳ

Hình 1.3.1 Sơ đồ mạch nắn lọc một nửa chu kỳ

Trong bán kỳ dương của tín hiệu hình sin, diode D1 được phân cực thuận, cho phép diode dẫn điện và cung cấp dòng iL qua tải RL Kết quả là điện thế hai đầu điện trở tải được tính bằng công thức: vL = iL.RL.

- Ở bán kỳ âm của tín hiệu hình sin: diode phân cực nghịch, nên ngưng dẫn, iL

- Ta có dạng sóng điện thế trên tải như hình vẽ, nên ta tính được điện thế trung bình hay điện thế DC:

1.VP = 0,318.VP = 0,45.Vrms , với VP = 2.Vrms

( Vrms là giá trị hiệu dụng của điện áp vào)

Nếu vi có trị số nhỏ ta phải kể đến điện thế VD = 0,7V khi diode dẫn điện, nên phải thay:

Dòng điện trung bình qua tải:

Chọn diode có: VBR  VP ; IF = I0  ILDC ; IFSM  IP

Khi có tụ lọc với trị số lớn, tụ C nạp điện nhanh từ 0,7V đến đỉnh VP trong bán kỳ dương khi vi > 0 Sau đó, khi điện thế vi giảm, tụ C xả chậm qua điện trở tải RL, trong khi vi tiếp tục giảm trong bán kỳ âm.

C tiếp tục xả cho đến khi vi tăng trở lại, C lại tái nạp đến VP, và cứ tiếp tục nạp, xả cho các chu kỳ tiếp theo

Hình 1.3.2 Quá trình lọc nguồn của tụ

Trong đó C nạp đến trị số đỉnh VP và xả đến trị số VCmin tại thời điểm T2 từ phương trình nạp xả của tụ C ta có: V C ( t )  V P e  t / C R L  V P e  t / T

Vì   R L C  T 2 nên e  T 2 / C R L có trị số nhỏ và ta có thể viết theo cấp số

Vì điện thế trên tải thay đổi từ VP đến Vcmin nên ta có điện thế trung bình trên tải: )

2   nên ta có điện thế và dòng điện qua tải là:

- Thành phần gợn sóng, hay còn gọi là độ gợn sóng có trị số đỉnh đỉnh:

Biên độ đỉnh của gợn sóng:

Khi điện thế đỉnh VP nhỏ, cần xem xét ảnh hưởng của điện thế thuận của diode, thường là 0,7V Do đó, giá trị VP trong công thức cần được điều chỉnh tương ứng.

2.2 Mạch nắn lọc hai nửa chu kỳ

Hình 1.3.3 Sơ đồ mạch nắn lọc hai nửa chu kỳ

Ta có giá trị hiệu dụng của V1 = V2

Trong bán kỳ dương của tín hiệu sin, diode D1 phân cực thuận dẫn điện, trong khi diode D2 phân cực nghịch ngưng dẫn Do đó, điện thế và dòng điện i1 qua tải được xác định bởi công thức: vL1 = i1.RL và i1.

Trong bán kỳ âm của tín hiệu sin, diode D1 phân cực nghịch dẫn đến tình trạng ngưng dẫn, trong khi diode D2 phân cực thuận cho phép dòng điện đi qua Kết quả là điện thế và dòng điện i2 chảy qua tải được xác định bởi công thức vL2 = i2.RL.

Trong một chu kỳ, tổng điện thế trên hai đầu tải gấp đôi so với trường hợp chỉnh lưu một bán kỳ, được biểu diễn bằng công thức: vL = vL1 + vL2 = (i1 + i2).RL = 2.i1.RL.

- Kết quả ta có điện thế ra trung bình trên tải:

Xem trường hợp vi >> VD, ta có: P rm s rm s

2.3 Mạch nắn lọc 2 nửa chu kỳ dạng cầu

Hình 1.3.4 Sơ đồ mạch nắn lọc dạng cầu

Nguyên lý hoạt động của bán kỳ dương là khi D1 và D3 phân cực thuận, dẫn dòng, trong khi D2 và D4 phân cực nghịch, ngưng dẫn Dòng điện i1 chảy qua tải RL, và điện thế ra trung bình trong trường hợp này được tính là: vL1 = i1.RL và i2.

Trong bán kỳ âm, D1 và D2 phân cực nghịch dẫn đến ngưng dẫn, trong khi D3 và D4 phân cực thuận cho phép dòng điện i2 chạy qua tải RL Điện thế ra trung bình trong trường hợp này được tính bằng công thức: vL2 = i2.RL.

Vậy ta có điện thế tổng công qua hai đầu điện trở tải là:

Xem trường hợp vi >> VD ta có: V LDC  0,636.V P  0,636 2 V rms  0 , 9 V rm s

Như vậy trong cả 2 nửa chu kỳ tín hiệu điện áp vào AC đều có dòng điện qua tải

- Nhờ vào quá trình nạp, xả của tụ C1 mà điện áp ra trên tải được lọc phẳng như hình dưới

2.4 Mạch nắn lọc tạo nguồn đối xứng

Dùng để cung cấp cho mạch khuếch đại công suất dạng OCL và BTL

Hình 1.3.6 Sơ đồ mạch chỉnh lưu nguồn đôi đối xứng

- Cặp diode D1 , D3: nắn hai bán dương nạp cho tụ C1 cho ra điện thế +VCC đối với Mass (GND)

- Cặp diode D2 , D4: nắn hai bán kỳ âm cho ra điện thế -VCC đối với Mass (GND) nạp vào tụ C2.

MẠCH ỔN ÁP

Mạch ổn áp 1 chiều có chức năng duy trì sự ổn định của điện áp 1 chiều tại đầu ra, ngay cả khi điện áp đầu vào có sự thay đổi trong một khoảng cho phép.

- Mạch ổn áp một chiều thường đặt sau bộ chỉnh lưu và lọc

3.1 Mạch ổn áp dùng diode zener

Hình 1.3.5 Dạng sóng điện áp DC đầu ra

Các tham số cơ bản của diod Zener:

Điện áp ổn định VZ là giá trị điện áp ngược đo được tại hai đầu của diode Zener (DZ) khi diode này được phân cực ngược Dòng điện qua DZ được ký hiệu là IZ và phải nằm trong khoảng giữa IZmin và IZmax để đảm bảo hoạt động ổn định.

- Nếu IZ < IZmin thì DZ không có tính ổn áp, nếu IZmax Imin để DZ vẫn ổn định điện áp VZ

+ Khi dòng tải cực tiểu It = Itmin, dòng qua DZ là IZ < Imax để DZ không bị phá hỏng vì vượt quá công suất tiêu tán cho phép

Khi hở tải, It = 0 và IZ = Ii, điều này có nghĩa là diode zener (DZ) tiêu thụ dòng điện cực đại Do đó, linh kiện ổn áp DZ phải chịu trách nhiệm cho hầu hết dòng vào trong tình huống này.

3.2 Mạch ổn áp tham số dùng Transistor

Xét mạch điện như hình vẽ, diode zener là phần tử tạo điện thế tham chiếu, ổn định

Transistor được ráp khuếch đại theo phát (C.C) Còn gọi là công suất hay phần tử nối tiếp, nên mạch có tên là mạch ổn áp nối tiếp

Hình 1.3.9 Mạch ổn áp tham số dùng transistor

R1 là điện trở phân cực và giối hạn dòng cho diode zener và transistor ta có:

- Các điện thế ngõ ra: VZ = VBE + V0dc

V0dc = VLDC = VZ – VBE không đổi

- Công suất tiêu tán của các linh kiện: PR1 = R1.I1 2

PZ = VZ.IZ < PZM ( cho bởi nhà sản xuất)

PD = VCE.IC(Q) = (Vidc – V0dc).IE

- Điện trở ngõ ra được tính theo mạch tương đương: e Z e

0 , giá trị này rất nhỏ

Để mạch hoạt động hiệu quả, điều kiện R1 cần được đảm bảo Theo lý thuyết, mạch hoạt động kém nhất khi Vidcmin, trong đó diode zener bắt buộc phải dẫn điện với dòng IZ = IZmin = IZk.

Ngoài ra mạch ổn áp còn có nhiệm vụ làm giảm thiểu thành phần gợn sóng (ac) của điện thế ngõ vào được định nghĩa bằng biểu thức:

Các bộ ổn áp đơn giản thường sử dụng trong các mạch tiêu thụ dòng nhỏ:

Để đạt được hiệu suất ổn áp cao, nhiều hãng đã phát triển các IC ổn áp chất lượng, giúp cải thiện tính ổn định và hiệu quả của mạch điện.

Có nhiều loại IC ổn áp, nhưng phổ biến nhất là các loại có ba chân như 78XXX, 79XXX, LM217, LM237, LM317, LM340, LM320 và các IC ổn áp nhiều chân như µA723.

Để thiết kế bộ cấp điện ổn định với các IC ba chân, chỉ cần thêm một số điện trở và tụ điện, bạn có thể tạo ra một mạch ổn áp hiệu quả.

Về chất lượng ngoài các thông số đặc trưng tốt, các IC ổn áp còn có thêm mạch bảo vệ, chống nhiệt…

Sau đây chúng ta khảo sát về đặc tính và mạch áp dụng của IC ổn áp:

* Giới thiệu vi mạch 78XX và 79XX

- Các vi mạch xx78xx có mức điện ra tiêu chuẩn dương

- Các vi mạch 79xx được có các mức điện áp ra tiêu chuẩn âm

* Mạch nguồn DC dùng IC 78xx và 79xx:

Hình 1.3.11 Vi mạch tạo nguồn DC 78XX và 79XX

- Độ gợn sóng theo thông số kỹ thuật cho: RRRdB = 62dB hay RRR60

 ( với họ IC 78xx, 79xx có Vri = 0,5V)

Nên điện thế ngõ ra vừa ổn định, vừa có độ gợn sóng (thành phần ac) không đáng kể

Để đảm bảo mạch có khả năng chống nhiễu hiệu quả, cần lựa chọn các tụ lọc có trị số lớn và điện trở nội thấp Các tụ lọc có giá trị từ 0,33μF đến 2,2μF, đặc biệt là tụ tantalum, là những lựa chọn lý tưởng.

- Chú ý: đối với IC 79XXX thì vì có Vodc < 0, nên các cực của tụ hoá phải được mắc ngược lại so với trường hợp dùng 78XXX

* Mạch tạo nguồn đối xứng sử dụng vi mạch 78XX, 79XX:

Hình 1.3.12 Mạch ổn áp nguồn đôi dùng 78xx/79xx

3.4 Một số mạch nguồn hoàn chỉnh trong máy tăng âm

THỰC HÀNH LẮP RÁP VÀ SỬA CHỮA NGUỒN

3.1 Lắp ráp mạch nguồn a Sơ đồ nguyên lý

Dụng cụ, thiết bị Vật tư

+ Nguồn cung cấp + Sơ đồ nguyên lý

+ Máy phát tín hiệu + Loa và dây tín hiệu + Đồng hồ đo

+ Linh kiện lắp mạch + Mạch in

* Bước 2: Lắp ráp và hàn các linh kiện trên các board mạch in

* Bước 3: Kiểm tra nguội mạch điện

+ Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngược lại + Đo kiểm tra an toàn: kiểm tra nguồn cấp

* Bước 4: Cấp nguồn, đo thông số mạch

Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tượng của mạch ta thấy đèn led sáng bình thường thì tiến hành đo các thông số mạch điện

- Dùng ĐHVN đo điện áp: (chú ý vùng đo và cực tính que đo)

+ Đo điện áp xoay chiều tại đầu vào bộ cầu diode

+ Đo điện áp 1 chiều sau chỉnh lưu tại 2 điểm: trước mạch ổn áp và sau mạch ổn áp

- Dùng máy hiện sóng đo kiểm tra dạng sóng:

+ Bật nguồn máy hiện sóng

+ Thử que đo máy hiện sóng

+ Kẹp dây mass que đo vào mass mạch điện Đo điện áp xoay chiều đầu vào có dạng sóng:

CH2: Đo điện áp 1 chiều trước ổn áp có dạng sóng:

42 c Các dạng sai hỏng của mạch:

* Pan 1 : Đứt cầu chì, thay vào lại đứt

- Do chập 1, 2, 3 hoặc cả 4 diode nắn cầu Khi đó đo điện trở thuận/ngược của chúng đều ~0Ω => thay

- Do chập 1 trong các tụ lọc Đo sẽ thấy trở kháng của chúng bằng 0Ω, thay Tuy nhiên, nguyên nhân này cực kỳ ít xảy ra (xác suất 1%)

* Pan 2: Điện áp ra sau chỉnh lưu thấp hoặc bị lệch

- Do 1 hoặc cả 2 tụ lọc bị khô => kiểm tra, thay thế

* Pan 3: Nguồn ra tăng quá cao

- Nguyên nhân: Chết ổn áp

Để sửa chữa, cần đo kiểm tra transistor công suất hoặc IC ổn áp, kiểm tra diode zener để đảm bảo điện áp chuẩn, và kiểm tra điện trở phân cực để đảm bảo transistor hoạt động hiệu quả.

3.2 Kiểm tra, sửa chữa nguồn

- Bước 1: Xác định vị trí mạch nguồn

Để xác định vị trí mạch nguồn trong máy tăng âm, cần nhận diện các linh kiện chủ yếu như cầu chì, biến áp, diode chỉnh lưu, tụ lọc nguồn và mạch ổn áp.

- Bước 2: Đo các mức điện áp nguồn

Sử dụng VOM để đo các mức điện áp nguồn xoay chiều đầu vào trước và sau biến áp, cũng như điện áp một chiều tại các chân tụ lọc và điện áp một chiều sau ổn áp.

- Bước 3: Đo và vẽ lại các dạng sóng chuẩn

Sử dụng MHS đo các dạng điện áp một chiều tại đầu ra để xem điện áp đã được lọc phẳng hay chưa

- Bước 4: Nhận dạng hư hỏng (pan) Đo điện áp 1 chiều sau ổn áp có dạng sóng:

Từ các bước 2,3 ta dựa trên các kết quả đo để lập lưu đồ kiểm tra để nhận dạng được các hư hỏng của mạch

- Bước 5: Xác định linh kiện hư hỏng và cách sửa chữa

Từ pan hư hỏng ta lập lưu đồ kiểm tra và kiểm tra lần lượt từng linh kiện theo lưu đồ và nếu hỏng thay thế

MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT DÙNG NGUỒN ĐƠN( OTL: Out Put

1.1 Mạch KĐCS dùng transistor BJT

1.1.1 Sử dụng 2 transistor cùng loại:

Hình 1.4.1 Mạch khuếch đại công suất OTL sử dụng hai transistor cùng loại

- Q1 , Q2 thay phiên nhau dẫn điện trong từng nửa chu kỳ

- Tín hiệu tại điểm I gồm hai thành phần :

- Thành phần một chiều điện áp bằng VCC/2 và thành phần dạng Sin biên độ cực đại bằng VCC/2

Tín hiệu ra điểm J là tín hiệu vào loa chỉ còn một thành phần dạng sóng Sin với biên độ cực đại bằng VCC/2 Thành phần một chiều được cách ly khỏi loa thông qua tụ điện, đồng thời tín hiệu này cũng có sự đảo pha.

* Thông thường có 3 loại mạch đảo pha sau đây:

- Loại tăng âm công suất nhỏ hay dùng đảo pha kiểu phân tải (R3  R4):

Hình 1.4.2 Tầng đảo pha kiểu điện trở phân phụ tải

- Khi 2 vế khuếch đại mắc kiểu nối tiếp thì mạch điện mắc theo hình sau

Hình 1.4.3 Mạch đảo pha bằng biến áp có 2 cuộn dây riêng rẽ

Mạch lúc này ghép bằng biến áp, nhưng 2 cuộn dây thứ cấp quấn đảo đầu dây và cho ra 4 đầu dây riêng rẽ

Khi hai vế khuếch đại được kết nối theo kiểu đối xứng, mạch vào được ghép bằng biến áp, với cuộn dây bên thứ cấp quấn cùng chiều và có ba đầu ra với điểm giữa.

Hình 1.4.4 Mạch đảo pha dùng biến áp với 1 cuộn dây có điểm giữa

Mạch khuếch đại công suất ở chế độ B có cấu trúc đặc biệt tại ngõ ra, thường sử dụng biến áp để ghép với tải hoặc ghép trực tiếp qua tụ điện Đối với mạch ra sử dụng biến áp, cặp transistor phải cùng cực tính, có thể là P hoặc N Dưới đây là khảo sát một số mạch khuếch đại công suất chế độ B với biến áp ra.

Ta xét loại mạch điển hình trên và tính toán các giá trị mạch điện

Mạch điện dùng biến áp vào và biến áp ra với tải 4, công suất ra 200mw, dùng transistor 2N109, có hfe = 100 và hie = 0,1k

- Với công suất PL = 200mw, thì hiệu suất biến áp ra khoảng 70%, nên công suất ra trên cuộn sơ cấp biến áp (giữa 2 cực C của BJT) là: mw mw

- Điện áp VVEmax của 2N109 = 25v, bởi vậy VCC phải nhỏ hơn 25v/2 = 12,5v

Ta chọn VCC = 9V theo nguồn accu tiêu chuẩn

- Công suất tiêu tán lớn nhất trên 2N109 lớn nhất:

Giá trị này nhỏ hơn công suất tiêu tán trung bình của 2N109 ở 25 0 C là 165mw, cho phép chịu đựng

- Điện trở R L ' trờn ẵ cuộn dõy biến ỏp T0:     142 

Như vậy trở kháng toàn cuộn dây sơ cấp trên 2 cực góp của 2 transistor RCC

= 4 R L ' = 4.142 = 568, chọn trở kháng tiêu chuẩn là 600 Vậy biến áp T0 là loại hạ áp 600/4, chịu đựng công suất khoảng 0,3w

- Dòng đỉnh collector của mỗi BJT : mA

- Dòng DC chạy qua Collector và Emitter của mỗi BJT là:

Dòng điện chảy qua điện trở RE khoảng 10Ω, tạo ra điện áp định thiên ổn định là 0,2V Khi không có tín hiệu vào, dòng IC gần bằng 0, khiến điện áp trên RE chỉ là điện áp ngược rất nhỏ của tiếp giáp BE, do đó có thể bỏ qua.

Mạch phân cực R1 // R2 để tạo phân cực thuận 0,2v cho 2N109 (Ge)

Biến trở R1 dùng để hiệu chỉnh cho mạch chạy ở chế độ B hoặc AB Từ quan hệ giữa điện áp và trở kháng phân cực, ta có:

Nếu chọn R1 = 10 thì R2 = 440 (ta chọn 470), còn chọn R1 = 100 thì chọn R2 = 4,4k (chọn 4,7k)

Trở kháng của cuộn thứ cấp biến áp kích cho tầng công suất được chọn dựa trên trở kháng vào của mạch Base Trong mạch khuếch đại CE, không có tụ bypass ở RE, do đó điện trở vào của mỗi transistor được tính là Ri = hie + hfe.RE, với giá trị cụ thể là 1,1kΩ.

Lưu ý rằng đối với transistor khuếch đại tín hiệu lớn thì hie rất nhỏ, ở đây hie

Trở kháng giữa hai base của BJT là 4,4kΩ, tương ứng với trở kháng của cuộn thứ cấp biến áp có điểm giữa Đường tín hiệu vào sơ cấp biến áp kích thường có trở kháng khoảng 500Ω đến 600Ω, trong khi trở kháng cuộn thứ cấp theo tiêu chuẩn là 5kΩ.

Tiếp tục xác định hiệu suất của mạch Ta tìm công suất nguồn cung cấp một chiều: Pdc = VCC = 9v.(2.20)mw = 360mw

Trong thực tế, hiệu suất ở chế độ B chỉ đạt từ 65% đến 70% b Mạch khuếch đại công suất chế độ B không dùng biến áp

Sau đây sẽ giới thiệu 1 số mạch thực tế với công suất từ 1 đến 15w

* Tăng âm từ 1 đến 2w dùng nguồn thấp từ 6v đến 12v

Hình 1.4.5 Mạch tăng âm 1 đến 2w dùng nguồn thấp

Transistor Q1: 2SB75, Q2 và Q3: 2SB370 Các thông số mạch điện theo bảng: Điện áp nguồn VCC(v) 9 12

Công suất ra max (Dist – 5%) P0max(w) 0,7 2 Độ khuếch đại công suất PG(dB) 27 28

Sơ cấp Trở kháng vào Zi(k) 4,5 3,5 Điện trở DC Rdc() 300 100

Thứ cấp Trở kháng ra Z0(k) 0,36 0,3 Điện trở DC Rdc() 30 30

Tải RL() 8 4 Điện trở phân cực và ổn định nhiệt

Dòng trung bình Iavg(mA) 134 320

Hình 1.4.6 Mạch tăng âm dùng cặp D718

1.1.2 Sử dụng 2 transistor khác loại:

Tầng công suất cuối push-pull hoạt động ở chế độ B cần sử dụng cặp transistor đồng loại và yêu cầu có tầng đảo pha ở đầu vào Khi công suất ra vượt quá 5W, việc sử dụng biến áp đảo pha trở nên cần thiết, tuy nhiên điều này gây ra nhiều phiền phức liên quan đến biến áp, bao gồm kích thước lớn, trọng lượng nặng và khó khăn trong việc tính toán các thông số của biến áp đảo pha.

Để tránh việc sử dụng tầng đảo pha ở ngõ vào, cặp transistor công suất cần phải là loại khác cực tính, được gọi là cặp transistor bù Trong trường hợp này, hai transistor sẽ hoạt động luân phiên trong hai nửa chu kỳ để cung cấp dòng điện cho tải.

Hình 1.4.7 Mạch tăng âm sử dụng 2 transistor khác loại

* Dạng tín hiệu ngõ ra :

Vậy công suất ra của mạch được xác định bởi công thức : t

- Công suất tiêu tán cực C của Transistor : PC = 0,2.P0

* Tầng ra cần công suất lớn nên thường dùng 2 transistor ghép trực tiếp để tăng công suất, gọi là mạch Darlington

Hình 1.4.8 Dạng tín hiệu ngõ ra

Khi tầng ra push pull làm việc ở chế độ AB hoặc B thì sẽ có dạng mạch Darlington đối xứng

Mạch Darlington có thể được thiết kế theo hai cách: nếu mỗi vế là cặp transistor cùng cực tính và khác cực tính với cặp transistor kia, sẽ tạo ra mạch Darlington bù đối xứng (Hình 4.1.9a) Ngược lại, nếu cặp transistor ở một vế cùng cực tính trong khi cặp transistor ở vế còn lại khác cực tính, sẽ hình thành mạch Darlington giả bù đối xứng (Hình 4.1.9b).

Hình 1.4.10 Tầng công suất Push pull chế độ AB hoặc B

Tầng khuếch đại Push pull dựng nguồn đơn cực VCC thỡ cú điện ỏp ra = ẵ

VCC Lỳc đú cần phải cõn bằng điện ỏp điểm giữa sao cho đỳng bằng ẵ VCC để giảm méo do mất cân bằng

- Mạch này loại bỏ biến áp đảo pha , biến áp xuất âm

- Khắc phục được đáng kể hiện tượng méo phi tuyến có các thành phần hài bậc cao gây ra

- Có thể làm việc ở chế độ AB nên cho hiệu suất cao

- Tụ xuất âm ngăn dòng điện 1 chiều, chỉ cho thành phần xoay chiều đi qua

- Mạch đơn giản, ổn định, chất lượng cao

- Phù hợp với loa có tổng trở thấp

- Mạch yêu cầu dùng dây loa có điện trở thấp

- Tổn hao lớn ở tần số thấp

- Nếu ZC = ZL thì công suất ra đạt 50 %

- Cần phải có thêm tầng đảo pha phía trước

- Điện áp càng cao thì tụ xuất âm càng lớn

- Q1 hoạt động theo mạch CC, còn Q2 hoạt động theo mạch EC, vì vậy 2 vế không đối xứng

- Khó phối hợp trở kháng ngõ ra mạch công suất với tải nên hiệu suất truyền đạt kém

- Khó cân chỉnh điểm giữa

1.1.4 Một số mạch khuếch đại công suất OTL thông dụng

* Mạch công suất với tầng khuếch đại điện thế là transistor:

Hình 1.4.11 Mạch công suất với tầng khuếch đại điện thế là transistor

+ Q1 là transistor khuếch đại điện thế và cung cấp tín hiệu cho 2 transistor công suất

D1 và D2 không chỉ ổn định điện thế phân cực cho hai transistor công suất, đảm bảo rằng điện thế giữa hai chân B không vượt quá 1.4V, mà còn có vai trò quan trọng trong việc cung cấp tín hiệu cho Q2, với D1 và D2 được phân cực thuận.

+ Hai điện trở 3.9 (để ổn định hoạt động của 2 transistor công suất về phương diện nhiệt độ)

+ Tụ 47μF tạo hồi tiếp dương cho Q2, mục đích nâng biên độ của tín hiệu ở tần số thấp (thường được gọi là tụ Boostrap)

+ Việc phân cực Q1 quyết định chế độ làm việc của mạch công suất

* Mạch push pull kiểu bù công suất 20w

Mạch khuếch đại RCA hoạt động với nguồn điện đơn cực VCC = +44V, cung cấp công suất hiệu dụng Prms = 20W cho tải 8Ω và có độ méo tổng hài chỉ 1% Đáp tuyến tần số của mạch từ 20Hz đến 20kHz giảm -3dB, trong khi tiếng ù ở 50Hz và tạp nhiễu tại công suất 20W nhỏ hơn 82dB.

Hình 1.4.12 Mạch khuếch đại công suất 20w

- Mạch lọc nguồn R12, C2 lọc cho 2 tầng tiền khuếch đại, để chống tự kích do xung gợn sóng của mạch nắn điện toàn chu kỳ ở tần số 50Hz

- Tầng đầu và tầng thứ 2 khuếch đại được ghép trực tiếp kết hợp với vòng hồi tiếp RC về base Q1

Tại ngõ vào của transistor Q1, có điện trở R1 nhằm tăng cường điện trở vào và hai vòng hồi tiếp từ emitter của transistor Q2 cũng như từ mạch phân áp trên tải loa 8Ω Nhánh hồi tiếp âm được thực hiện từ emitter của Q2.

Q2 đưa về Q1 có mắt lọc R5, C4 để nâng tần số rất thấp

- Nhánh hồi tiếp từ mạch phân áp R15, R16 ở ngõ ra của tải qua C3 nhằm chống tự kích ở tần số cao do sự ghép liên tầng gây nên

- Q3 dùng làm tầng đệm, giảm ảnh hưởng của tầng công suất với các tầng đầu

Vòng hồi tiếp từ điểm giữa (điểm A) về tầng đệm Q3 vừa để giảm méo xuyên tâm không đường thẳng và chống tự kích ở tần số cao nhờ C6

- Tầng kích Q4 và công suất bù Q5, Q6 chạy chế độ B, làm việc như sau:

+ Điểm giữa cú điện ỏp bằng ẵ VCC và cần phải được duy trỡ ổn định

+ Tải của Q4 gồm R13, R14, còn C7 là tụ lọc Bootstrap dùng để duy trì dòng chạy qua Q4 không thay đổi

Khi không có tín hiệu vào, các transistor không hoạt động và không tiêu thụ công suất Khi có tín hiệu vào, các transistor Q5 và Q6 sẽ hoạt động luân phiên, cung cấp dòng tín hiệu ra loa khi được phân cực thuận.

+ Ta xét trường hợp phân cực cho Q5, Q6 ở chế độ AB (hình 1.4.13)

Trong chế độ tĩnh, điện áp tại điểm trung tâm A là 20v, với phân cực của Q5 là 20,4v và Q6 là 19,6v so với mass Q5 và Q6 được phân cực BE là 0,4v, tạo ra dòng tĩnh nhỏ, giúp mạch hoạt động ở chế độ AB khi tín hiệu nhỏ Dạng sóng tín hiệu ra được nâng lên mức 20v, với biên độ dao động xung quanh trục hoành 20v.

Khi nhiệt độ môi trường tăng, dòng điện chạy qua diode và lớp tiếp giáp của transistor sẽ tăng lên do phân cực thuận, dẫn đến hiện tượng gọi là hiệu ứng nhiệt dương Hiệu ứng này có thể gây ra sự gia tăng nhiệt độ đến mức phá hủy lớp tiếp giáp Do đó, ứng dụng hiệu ứng nhiệt dương là cần thiết khi lắp diode phân cực cho mạch base.

MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT DÙNG NGUỒN ĐÔI (OCL:Out Put Capacitor Less)

2.1 Mạch khuếch đại công suất dùng transistor

2.1.1 Mạch khuếch đại OCL dùng hai transistor khác loại:

Hình 1.4.30 Mạch khuếch đại OCL dùng hai transistor khác loại

+ Q1 và Q2 giống nhau hoàn toàn về tính năng nhưng khác loại:

+ Q1 dẫn trong bán kỳ dương tín hiệu , Q2 dẫn trong bán kỳ âm tín hiệu

Công suất lý thuyết trung bình tín hiệu Sin biên độ lớn nhất bằng : t rm s t R

2.1.2 Mạch khuếch đại OCL dùng 2 transistor cùng loại :

Hình 1.4.32 Mạch khuếch đại OCL dùng hai Transistor cùng loại

Hình 1.4.31 Dạng tín hiệu ngõ ra

+ Q1 và Q2 hoàn toàn giống nhau về đặc tính và cùng loại NPN

+ Sử dụng nguồn đối xứng

+ Dùng mạch đảo pha phía trước

- Loại bỏ tụ xuất âm

- Có thể làm việc ở chế độ AB nên hiệu suất cao

- Nâng cao hiệu quả truyền dẫn tần số thấp

- Khắc phục được đáng kể hiện tượng méo phi tuyến do các thành phần hài bậc cao gây ra

- Dễ cân chỉnh và vận hành

- Mạch điện đơn giản , gọn nhẹ, chất lượng cao và ổn định

- Hiệu suất cao , công suất lớn, độ méo không đường thẳng tương đối nhỏ

- Hệ số khuếch đại thấp

- Sử dụng nguồn đối xứng

- Phải có mạch đảo pha

- Phải sử dụng hệ thống bảo vệ loa

- Khó phối hợp trở kháng ngõ ra mạch công suất với tải

- Phù hợp với loa có tổng trở thấp nhất định

- Mạch yêu cầu phải dùng dây loa có điện trở càng thấp càng tốt

- Các transistor đòi hỏi phải giống nhau về đặc tính kỹ thuật

2.1.4 Tính toán thiết kế mạch công suất OCL a Tạo dòng tĩnh ban đầu

- Như đã trình bày ở phần mạch công suất OTL thì để nâng cao công suất ta thường dùng cặp Darlington kiểu bù hoặc giả bù

Nguyên tắc hoạt động của mạch bù và giả bù tương tự nhau, chỉ khác biệt ở điện áp phân cực tạo dòng tĩnh ban đầu Không nên cho hai cặp transistor đối xứng hoạt động ở chế độ AB do hiệu suất thấp và ổn định nhiệt phức tạp Nếu hai cặp đối xứng làm việc ở chế độ B, sẽ gây ra méo xuyên tâm lớn và có nguy cơ phá hủy transistor khi tín hiệu tăng đột biến hoặc khi tín hiệu vào ở tần số thấp Do đó, các transistor trong cấu hình Darlington bù hay giả bù thường hoạt động ở chế độ AB với dòng nhỏ, trong khi transistor cuối sẽ hoạt động ở chế độ B.

- Chúng ta sẽ phân tích dạng mạch cơ bản như sau:

Hình 1.4.33 Mạch Darlington bù đối xứng

Để đảm bảo transistor Q1 và Q2 hoạt động ở chế độ AB với dòng tĩnh nhỏ, cần phân cực VBE đạt 0,7V Trong khi đó, transistor Q3 và Q4 sẽ được phân cực với VBE bằng 0,4V, gần ngưỡng dẫn Do đó, trong mạch Darlington bù, định thiên trên hai base của Q1 và Q2 sẽ được thiết lập theo cách này.

Điện trở R1 và R2 giữa BE của Q3, Q4 tạo ra phân cực tĩnh cho Q3, Q4 nhờ dòng IC Q1, Q2 hoạt động ở chế độ AB Điều này giúp thoát dòng base nhanh, cho phép Q3, Q4 khóa nhanh chóng trong thời gian chuyển trạng thái đóng mở ở dải tần thấp của tín hiệu Nhờ vậy, transistor được bảo vệ khỏi tình trạng dẫn đồng thời trong quá trình chuyển trạng thái và khi tín hiệu vào nhỏ.

Giá trị R1, R2 càng nhỏ sẽ giúp cho Q3, Q4 khóa nhanh Điều này đặc biệt quan trọng và có thể giải thích như sau:

+ Giả sử ở ẵ chu kỳ dương của tớn hiệu đặt vào base Q3 thỡ Q3 dẫn, Q4 khúa + Qua ẵ chu kỳ õm, trong lỳc Q4 dẫn mà Q3 chưa kịp khúa, lỳc này cả Q3,

Q4 đều dẫn, dòng nguồn VCC lập tức chảy qua Q3, Q4 từ +VCC đến –VCC sẽ phá hủy cả hai transistor

Nếu dòng IC(Q3) chưa đủ lớn để phá hủy tải, một phần nhỏ dòng này sẽ chạy qua tải, gây ra méo tín hiệu và giảm băng thông khi tín hiệu vào lớn Do đó, cần chọn giá trị R1 và R2 nhỏ, thường từ 10 đến 100 ôm, tùy thuộc vào công suất.

Khi tín hiệu vào nhỏ, điện áp phân cực trên R1, R2 chưa đủ để Q3, Q4 dẫn, khiến mạch hoạt động ở chế độ AB thông qua Q1, Q2 Khi tín hiệu vào tăng, dòng IC của Q1, Q2 định thiên base trên R1, R2 đủ để Q3, Q4 dẫn, tạo ra điện áp phân cực base-emitter Q3, Q4 khoảng 0,8V cố định Chế độ làm việc của Q3, Q4 sẽ được duy trì ở mức tín hiệu lớn, với điện áp phân cực base gấp đôi so với khi không có tín hiệu.

Phương pháp tạo thiên áp ban đầu để xác định dòng tĩnh bằng diode là một kỹ thuật đơn giản và hiệu quả Nguồn tín hiệu có thể được kết nối vào một đầu hoặc giữa bộ phân áp, như minh họa trong hình 1.4.34a.

Để đảm bảo diode không bị khóa khi biên độ tín hiệu vào lớn, nguồn dòng chạy qua diode cần lớn hơn 10 lần dòng base của transistor phân cực Nguồn dòng không nên sử dụng điện trở, vì khi tín hiệu vào tăng, dòng qua điện trở sẽ giảm, gây ảnh hưởng đến hoạt động của diode.

- Nhược điểm của cách phân cực bằng diode là trở kháng vào nhỏ, nếu tăng tổng trở vào thì thay vào đó bằng transistor mắc như hình 1.4.34b

Hình 1.4.34 a) Tạo thiên áp bằng diode; b) tạo thiên áp bằng transistor

Mạch ra ghép trực tiếp với các tải, dù là đơn giản hay Darlington đối xứng, thường gặp vấn đề tự kích ở tần số cực đại của dải âm thanh do tải nhỏ Tuy nhiên, nhờ vào hồi tiếp âm sâu, mạch có khả năng làm việc với tải thay đổi từ 4 đến 16 ohm Việc sử dụng tải nhỏ cũng dễ dẫn đến quá tải khi tín hiệu vào tăng đột biến, có thể gây hỏng transistor công suất cuối.

72 đề phòng trường hợp chập tải do bất cẩn hoặc đấu nhầm loa làm giảm trở kháng tải quá giá trị cho phép

Để đảm bảo an toàn cho tầng công suất ra trong trường hợp quá tải, cần thiết phải có mạch hạn dòng Có hai phương pháp phổ biến để thực hiện việc này: sử dụng diode và sử dụng transistor nối ở mạch base của BJT Các mạch hạn dòng này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị.

- Mạch hạn dòng bằng diode như hình 1.4.35a

Khi các diode D3 và D4 không dẫn, dòng IE qua tải sẽ ổn định Tuy nhiên, khi bị quá tải, dòng IE tăng lên, dẫn đến sụt áp trên các điện trở RE và làm cho các diode dẫn Khi diode dẫn, điện áp giữa cực base và điểm giữa được duy trì cố định, ngăn không cho dòng IC tăng Đồng thời, nội trở của diode giảm, làm giảm tổng trở vào mạch base của transistor công suất, dẫn đến dòng IB yếu và dòng IC giảm Việc chọn loại diode phù hợp phụ thuộc vào giá trị RE ổn nhiệt ở emitter, và nếu không tìm được diode thích hợp, có thể điều chỉnh lại RE một chút Mối quan hệ giữa chúng có thể được xác định theo công thức nhất định.

( Trong sơ đồ thì R1 = RE1, R2 = RE2)

Để Q1 và Q2 hoạt động hiệu quả, cần thiết lập định thiên VBE = 0,7V Điều này yêu cầu điện áp thuận của các diode D3 và D4 phải lớn hơn 0,7V Để đạt được điều này, nên sử dụng hai diode phát quang, vừa dễ dàng chọn điện áp thuận phù hợp, vừa có khả năng kiểm tra màu sắc phát quang khi bị quá tải.

Mạch hạn dòng bằng diode có nhược điểm là độ nhạy kém với các đột biến dòng nhanh hơn thời gian đóng mở của nó, đồng thời làm giảm tổng trở ngõ vào.

Để giảm các khuyết điểm trong quá trình chuyển tiếp, người ta sử dụng mạch hạn dòng bằng transistor kết nối giữa các cực base-emitter của Q1 và Q2, như thể hiện trong hình 1.4.35b Trong chế độ bình thường, Q3 và Q4 không hoạt động, có thể coi như không tồn tại Q3 và Q4.

Transistor Q3 và Q4 chỉ dẫn điện khi áp phân cực BE đạt 0,6V Khi mạch quá tải, dòng ICmax chạy qua RE tạo ra điện áp 0,6V trên RE Với giá trị giới hạn dòng cực đại ICmax đã biết, có thể tính toán giá trị của RE1 và RE2.

Khi dòng chạy qua tải vượt quá ICmax, sụt áp trên RE1 sẽ khiến Q3 dẫn, với dòng càng tăng, Q3 sẽ dẫn mạnh hơn, làm giảm nội trở và tổng trở vào của Q1, dẫn đến giảm IB và IC, từ đó chống lại sự tăng dòng IC do quá tải Các điện trở R3 và R4 được sử dụng để bảo vệ tiếp giáp BE của Q3 và Q4 trong trường hợp dòng tăng đột biến Điện trở ổn nhiệt RE cần được chọn sao cho cân bằng giữa độ ổn nhiệt và ngưỡng hạn dòng, thường có giá trị nhỏ hơn tải RL, trong khoảng từ 0,1Ω đến 10Ω tùy theo dòng tải Điện trở bảo vệ base cho Q3 và Q4 thường được chọn với giá trị R3, R4 trong khoảng (30 ÷ 100)Ω.

CÔNG SUẤT TIÊU TÁN VÀ TỎA NHIỆT

Transistor công suất hoạt động với dòng tín hiệu lớn, dẫn đến việc tăng nhiệt độ ở các mối tiếp giáp và vỏ bọc của nó Khi nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép, có thể xảy ra hiện tượng hư hỏng hoặc giảm hiệu suất của transistor.

88 cho phép thì sẽ làm hư transistor Bởi vậy cần phải có biện pháp tỏa nhiệt cho vỏ bọc, giữ cho nhiệt độ ở trong phạm vi cho phép

- Hai thông số đặc trưng là nhiệt độ cực đại của lớp tiếp giáp và nhiệt độ môi trường mà nó đang làm việc

- Nhiệt độ cực đại cho phép ở mối tiếp giáp Collector – Base của transistor silicon từ 150 0 C ÷ 225 0 C, còn transistor germanium từ 60 0 C ÷ 100 0 C

Transistor germanium 2N217 có nhiệt độ làm việc từ -65°C đến +71°C, với nhiệt độ bảo quản tối đa là 85°C, và có thể chịu được 10 giây ở nhiệt độ 255°C khi có dòng chạy qua Công suất tiêu tán cho phép đạt 165mW tại nhiệt độ phòng tiêu chuẩn 25°C (77°F) Nhiệt độ phòng 25°C được sử dụng làm chuẩn để so sánh tỷ lệ tổn hao cho phép đối với nhiệt độ vỏ bọc của từng loại transistor.

Nhiệt độ vỏ bọc của BJT thường cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, tuy nhiên, đối với các BJT nhỏ, nhiệt độ này gần như tương đương Ví dụ minh họa được thể hiện trong hình 1.4.55.

+ Xác định tổn hao cho phép của 2N217 ở nhiệt độ xung quanh (vỏ) 50 0 C

(122 0 F), nếu tổn hao 165mw cho phép ở 25 0 C Cho phép nhiệt độ làm việc tối đa cho phép là 71 0 C

Để xác định khả năng tản nhiệt của transistor 2N217, ta kéo một đoạn thẳng từ nhiệt độ vỏ 50°C song song với trục tung, cắt đặc tuyến nhiệt độ làm việc 71°C Từ đó, vẽ đường thẳng song song với trục hoành để tính toán % tổn hao tại nhiệt độ làm việc so với nhiệt độ phòng 25°C, cho kết quả là 45/100 của 165mW, tương đương 74mW Điều này cho thấy, tại 71°C, transistor 2N217 không còn khả năng tản nhiệt hiệu quả Đồ thị thể hiện trục tung là công suất tiêu tán tối đa tính theo %, trong khi trục hoành là nhiệt độ vỏ tính theo °C.

Hình 1.4.55 Đặc tuyến tổn hao cho phép của BJT với nhiệt độ môi trường làm việc

Các đặc tuyến đẳng nhiệt độ tổn hao không thể áp dụng cho tất cả các loại transistor Chẳng hạn, transistor 2N104 có nhiệt độ làm việc tối đa là 70°C và tổn hao 150mW ở 25°C, do đó ở 70°C, transistor này vẫn có thể tản nhiệt an toàn 30mW, chứ không phải là 0.

Công suất tổn hao cực đại mà transistor có thể chịu đựng trong suốt quá trình hoạt động được thể hiện qua hình 1.4.56, với đường cong hyperbol giới hạn bởi giá trị VCC và dòng IC/VCE của transistor.

Hình 1.4.56 Đường cong giới hạn công suất tản nhiệt cho phép

Giá trị tổn hao cực đại được xác định tại điểm giao nhau giữa đường tải xoay chiều và đường hyperbol, tương ứng với công suất tổn hao trong chế độ tĩnh (điểm Q2) khi không có tín hiệu Khi có tín hiệu vào, dòng IC có thể tăng giảm nhưng không vượt quá công suất tổn hao ở trạng thái tĩnh Đối với tầng ra sử dụng biến áp, với điện trở DC cuộn dây rất nhỏ, ta có thể coi VCE gần bằng VCC, do đó đặc tuyến tổn hao nhiệt sẽ được xác định với VCE gần VCC song song với tung độ IC.

Mô hình trong hình 1.4.57 thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ lớp tiếp giáp bên trong transistor (Tj) và nhiệt độ môi trường không khí xung quanh (TA), cùng với công suất làm nóng của transistor (PD) Đặc biệt, nhiệt độ tiếp giáp Collector – Base (Tj) luôn lớn hơn nhiệt độ môi trường (TA).

Hình 1.4.57 Mô hình nhiệt tiếp giáp T j , nhiệt môi trường T A và công suất tiêu tán P D

Rõ ràng nếu công suất tiêu tán PD tăng thì sự khác biệt giữa nhiệt độ Tj và TA cũng tăng theo hệ số tỷ lệ : Tj – TA = .PD

Giá trị  gọi là điện trở nhiệt, biểu thị cho từng chủng loại transistor, được tính theo đơn vị 0 C/w

Giá trị nhiệt trở  của transistor thay đổi tùy thuộc vào công suất Đối với transistor công suất lớn, giá trị  nhỏ, khoảng 0,2 °C/w, trong khi với transistor công suất thấp hoạt động ở tín hiệu nhỏ, giá trị  lớn, khoảng 1000 °C/w.

- Ví dụ: cho transistor có  = 10 0 C/w, làm việc ở nhiệt độ phòng TA = 25 0 C Hãy tìm nhiệt tiếp giáp nếu transistor tản nhiệt 2w

Ta có: Tj = TA + .PD = 25 0 C + (10 0 C/w).2w = 45 0 C

Tất cả các transistor đều được bảo vệ bởi một lớp vỏ bọc, do đó, nhiệt độ từ lớp tiếp giáp phải truyền qua vỏ bọc để tiếp xúc với môi trường không khí xung quanh Điều này tạo thành các lớp điện trở nhiệt, bao gồm lớp điện trở nhiệt từ lớp tiếp giáp đến vỏ bọc (θj-C) và lớp điện trở nhiệt từ vỏ bọc đến không khí (θC-A) Mối quan hệ giữa các lớp điện trở nhiệt này được thể hiện qua một công thức cụ thể.

Ví dụ: 2N1701 có j-A = 100 0 C/w, j-C = 7 0 C/w thì C-A = j-A - j-C = 93 0 C/w 3.3 Nhiệt độ và công suất tiêu tán của transistor

Khi dòng điện chạy qua các lớp tiếp giáp, vỏ bọc và môi trường có điện trở, nhiệt độ của chúng sẽ tăng lên, dẫn đến việc phát tán công suất nhiệt Mối quan hệ giữa nhiệt độ và công suất được thể hiện qua các công thức: Tj = TA - θj-A.PD và Tj = TC - θj-C.PD.

Từ đó rút ra các hệ thức sau: hoặc

- Ví dụ: tìm công suất tiêu tán của 2N1701 ở nhiệt độ TA = 50 0 C khi cho biết

3.4 Đặc tính nhiệt và cấu trúc heat sink

- Từ các công thức trên ta viết lại công suất tổn hao trên transistor như sau:

Điện trở nhiệt của transistor, ký hiệu là j-C, được cung cấp trong các sổ tay, trong khi đó điện trở nhiệt giữa vỏ và không khí, ký hiệu là C-A, phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc Diện tích bề mặt lớn sẽ dẫn đến điện trở nhiệt C-A nhỏ hơn Để tối ưu hóa yếu tố này, vỏ bọc transistor cần được gia tăng bề mặt bằng cách sử dụng heat sink bằng kim loại có khả năng dẫn nhiệt tốt, như đồng hoặc nhôm Điện trở nhiệt của heat sink với môi trường không khí được ký hiệu là HS-A Cần lưu ý rằng điện trở nhiệt của vỏ bọc và heat sink không mắc nối tiếp mà mắc song song.

91 song với nhau Nếu như điện trở nhiệt HS-A nhỏ hơn điện trở vỏ bọc C-A nhiều thì có thể bỏ qua

Hình 1.4.58 Mạch điện trở nhiệt tương đương a) Giữa tiếp giáp – không khí có sự tham gia của heat sink; b) Coi  C-HS

Khi heat sink tiếp xúc hiệu quả với vỏ bọc transistor, điện trở nhiệt giữa chúng trở nên rất nhỏ và có thể được bỏ qua Trong trường hợp này, chỉ cần xem xét điện trở nhiệt từ j đến A, được tính theo công thức: j-A = j-C + C-A // HS-A.

- Ví dụ: Xác định công suất tổn hao cho phép của 2N1701 khi dùng heat sink có điện trở nhiệt HS-A = 10 0 C/w Cho biết các giá trị:

Như vậy nhờ có heat sink mà điện trở nhiệt tiếp giáp không khí j-A giảm, 2N1701 tăng được công suất tiêu tán mà nó chịu đựng được từ 1,5w lên 9,4w

- Để tiện dụng cho việc tản nhiệt transistor, các chủng loại heat sink cũng được tiêu chuẩn hóa trong công nghệ sản xuất

Transistor công suất thấp và transistor hoạt động ở tín hiệu nhỏ thường có vỏ bọc tiếp xúc trực tiếp với chassis máy Ngoài ra, có thể sử dụng mũ chụp theo các tiêu chuẩn quốc tế hoặc theo quy định của từng quốc gia Các model thường được ký hiệu là NZ… hoặc TO….

Vật liệu dẫn nhiệt nhưng cách điện như keo silicon và long đền đệm bằng oxide beryllium hoặc oxit kẽm thường được sử dụng để chèn giữa long đền và chassis Ngoài ra, teflon cũng được sử dụng để bọc transistor với các kiểu hình trụ hoặc sao xẻ rãnh, điển hình là các ký hiệu TO-5, NZ1C, 5C, 7C Các dạng fin type heat sink được mô tả trong hình 1.4.59, với loại fin heat sink TO-5 có điện trở nhiệt tiêu chuẩn là HS-A = 50 0 C/w.

Hình 1.4.59 Một số hình dạng tản nhiệt tiêu chuẩn TO-5

THỰC HÀNH MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

4.1 Mạch khuếch đại công suất dùng nguồn đơn (OTL)

4.1.1 Lắp ráp, kiểm tra, sửa chữa mạch KĐCS dùng transistor a Lắp ráp mạch KĐCS OTL dùng transistor

Dụng cụ, thiết bị Vật tư

+ Nguồn cung cấp + Máy phát tín hiệu + Loa và dây tín hiệu + Đồng hồ đo

+ Sơ đồ nguyên lý + Linh kiện lắp mạch + Mạch in

- Bước 2: Lắp ráp và hàn các linh kiện trên các board mạch in

- Bước 3: Kiểm tra nguội mạch điện

- Bước 4: Cấp nguồn, cấp đường tín hiệu, đo thông số mạch

Trước khi gắn sò công suất và loa, cần phải đo lại điện áp tại các điểm chuẩn, đặc biệt là điện áp tại điểm giữa bằng VCC.

Sò công suất phải được gắn vào các lá nhôm tản nhiệt và lót cách điện

+ Dùng đồng hồ vạn năng (VOM) đo:

Đo điện áp phân cực tại các tầng khuếch đại

Đo biên độ tín hiệu vào và ra

Đo và ghi lại kết qủa đo tại các điểm đo đặc trưng trên mạch

Khi điều kiện DC đã được xác định, tín hiệu từ máy phát sóng sẽ được đưa vào đầu vào Sử dụng máy hiện sóng để theo dõi và quan sát dạng sóng ngõ ra.

+ Cấp tín hiệu ở đầu VCD vào mạch, loa phải có tiếng lớn, rõ lời, không bị méo

* Hiện tượng sai hỏng mạch:

Mạch bị tự kích xảy ra khi chưa có tín hiệu đầu vào nhưng đã phát ra tiếng rú ở đầu ra Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng này là do các nhiễu ký sinh tần số cao tác động vào mạch.

+ Khắc phục: Lắp thêm các tụ hồi tiếp âm tần số cao tại cực CB của TZT

KĐ hoặc lắp các mạch thoát tần số cao

- Tín hiệu bị xén cả 2 biên

+ Nguyên nhân: Do tín hiệu vào quá lớn làm cho Q1 rơi vào trạng thái bão hoà

+ Khắc phục: Giảm tín hiệu đầu vào

- Tín hiệu xén biên trên hoặc biên dưới

+ Nguyên nhân: Chọn điểm công tác của Q1 không đúng

+ Khắc phục: Định thiên lại cho transistor Q1 b Lắp ráp, kiểm tra mạch OTL khác:

95 c Cách kiểm tra, sửa chữa mạch KĐCS trong Ampli

* Bước 1: Xác định vị trí mạch KĐCS

Xác định vị trí của mạch khuếch đại công suất trong máy tăng âm là rất quan trọng Các linh kiện chủ yếu trong mạch bao gồm transistor công suất và transistor đảo pha Ngoài ra, cần xác định rõ các đường nguồn cấp, đường tín hiệu vào và đường tín hiệu ra của mạch để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

* Bước 2: Đo các mức điện áp

Sử dụng VOM đo điện áp cấp cho mạch, kiểm tra điện áp điểm giữa, điện áp phân cực cho các transistor

* Bước 3: Đo và vẽ lại các dạng sóng chuẩn

Nếu điện áp điểm giữa chuẩn thì cấp tín hiệu, sử dụng MHS đo các dạng sóng tín hiệu đầu vào và đầu ra của mạch

* Bước 4: Nhận dạng hư hỏng (pan)

Từ các bước 2,3 ta dựa trên các kết quả đo để lập lưu đồ kiểm tra để nhận dạng được các hư hỏng của mạch

* Bước 5: Xác định linh kiện hư hỏng và cách sửa chữa

Từ pan hư hỏng ta lập lưu đồ kiểm tra và kiểm tra lần lượt từng linh kiện theo lưu đồ và nếu hỏng thay thế

4.1.2 Lắp ráp, kiểm tra, sửa chữa mạch KĐCS dùng IC a Lắp ráp mạch KĐCS dùng IC TDA2030 ( các bước tương tự như mạch dùng transistor)

In b Mạch KĐCS đơn dùng TEA2025

C4 100uF c Kiểm tra, sửa chữa Ampli dùng IC (tương tự như mạch dùng transistor)

4.2 Mạch KĐCS dùng nguồn đối xứng (OCL)

4.2.1 Lắp ráp, kiểm tra, sửa chữa mạch KĐCS dùng transistor BJT a Lắp ráp mạch KĐCS dùng transistor

Dụng cụ, thiết bị Vật tư

+ Nguồn cung cấp + Máy phát tín hiệu + Loa và dây tín hiệu

+ Sơ đồ nguyên lý + Linh kiện lắp mạch + Mạch in

+ Đồng hồ đo + Dao động ký

- Bước 2: Lắp ráp và hàn các linh kiện trên các board mạch in

- Bước 3: Kiểm tra nguội mạch điện

- Bước 4: Cấp nguồn, cấp đường tín hiệu, đo thông số mạch

Trước khi gắn sò công suất và loa, cần phải đo lại điện áp tại các điểm chuẩn, đặc biệt là điện áp tại điểm giữa phải đạt 0V Việc này rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất cho hệ thống âm thanh.

Sò công suất phải được gắn vào các lá nhôm tản nhiệt và lót cách điện + Dùng đồng hồ vạn năng (VOM) đo:

Đo điện áp phân cực tại các tầng khuếch đại

Đo dòng qua từng tầng khuếch đại

Đo biên độ tín hiệu vào và ra

Đo và ghi lại kết qủa đo tại các điểm đo đặc trưng trên mạch

Khi xác định điều kiện DC, hãy đưa tín hiệu từ máy phát sóng vào đầu vào và sử dụng máy hiện sóng để quan sát dạng sóng đầu ra.

+ Cấp tín hiệu ở đầu VCD vào mạch, loa phải có tiếng lớn, rõ lời, không bị méo b Lắp ráp, kiểm tra mạch OTL khác:

R6 2,2/5w C3 470uF c Cách kiểm tra, sửa chữa mạch KĐCS trong Ampli

* Bước 1: Xác định vị trí mạch KĐCS

Xác định vị trí mạch khuếch đại công suất trong máy tăng âm rất quan trọng Các linh kiện chính trong mạch bao gồm transistor công suất và transistor đảo pha Cần xác định rõ các đường nguồn cấp, đường tín hiệu vào và đường tín hiệu ra của mạch để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

* Bước 2: Đo các mức điện áp

Sử dụng VOM đo điện áp cấp cho mạch, kiểm tra điện áp điểm giữa, điện áp phân cực cho các transistor

* Bước 3: Đo và vẽ lại các dạng sóng chuẩn

Nếu điện áp điểm giữa chuẩn thì cấp tín hiệu, sử dụng MHS đo các dạng sóng tín hiệu đầu vào và đầu ra của mạch

* Bước 4: Nhận dạng hư hỏng (pan)

Từ các bước 2,3 ta dựa trên các kết quả đo để lập lưu đồ kiểm tra để nhận dạng được các hư hỏng của mạch

* Bước 5: Xác định linh kiện hư hỏng và cách sửa chữa

Từ pan hư hỏng ta lập lưu đồ kiểm tra và kiểm tra lần lượt từng linh kiện theo lưu đồ và nếu hỏng thay thế

4.2.2 Cách lắp ráp, kiểm tra, sửa chữa mạch KĐCS dùng IC a Lắp ráp mạch KĐCS dùng IC TDA 7294

( Quá trình làm tương tự như mạch dùng transistor)

22k b Cách kiểm tra, sửa chữa mạch KĐCS dùng IC trong Ampli

( Quá trình làm tương tự như mạch dùng transistor)

MẠCH TIỀN KHUẾCH ĐẠI

MẠCH KHUẾCH ĐẠI NỐI TẦNG KHÔNG HỒI TIẾP

- Một máy tăng âm cần phải khuếch đại tín hiệu rất nhỏ ở ngõ vào để cho ra một công suất danh định ở tải

Tín hiệu ngõ vào nhỏ, như tín hiệu từ micro, cần được khuếch đại qua nhiều bước, bắt đầu từ việc kiểm định micro, sau đó là tầng tiền khuếch đại, tiếp theo là tầng kích, và cuối cùng là tầng khuếch đại công suất.

Khi thiết kế KĐ nhiều tầng, việc sử dụng tụ và biến áp ghép tín hiệu có thể dẫn đến sự suy giảm tín hiệu tần số thấp Điều này ảnh hưởng đến các tụ tiếp giáp BJT, gây ra sự giảm biên độ tín hiệu tần số cao.

1.1 Ghép tầng bằng tụ điện

Hình 1.5.1 Mạch khuếch đại ghép tầng bằng điện dung dùng BJT

Cũng như ở FET, mục đích của mạch này là để gia tăng độ lợi điện thế

- Ðộ lợi điện thế của hệ thống: i

- Tổng trở vào của toàn mạch: Zi = Zi1= R1 // R2 // β1.re1

- Tổng trở ra của toàn mạch: Z0 = Z02 = RC2

Ở miền tần số trung bình, có thể loại bỏ ảnh hưởng của tụ điện trong bộ khuếch đại và không cần xem xét sự phụ thuộc của các tham số transistor vào tần số.

Ở miền tần số thấp, tụ ghép tầng có ảnh hưởng đáng kể đến hệ số khuếch đại của mạch Khi này, các tụ có trở kháng lớn, dẫn đến việc sụt áp trên tụ cũng gia tăng, làm cho điện áp giảm.

Khi tín hiệu đầu vào là 100 từ, điện áp ra ở tầng sau sẽ bị giảm Điều này dẫn đến biên độ điện áp ra của từng tầng cũng như toàn bộ mạch bị suy giảm.

- Ở miền tần số cao các tụ ghép sẽ làm dải thông của mạch rộng ra và hệ số khuếch đại của mạch tăng lên

Kiểu ghép tầng bằng tụ điện gặp nhược điểm trong việc phối hợp trở kháng lớn của tầng trước với trở kháng nhỏ của tầng sau Hơn nữa, trở kháng của tụ liên kết tầng ở tần số thấp lớn hơn ở tần số cao, dẫn đến tín hiệu ở tần số thấp bị suy giảm nhiều hơn tín hiệu ở tần số cao Điều này khiến cho trong mạch khuếch đại âm thanh, tiếng trầm bị thiệt hơn so với tiếng thanh.

1.2 Ghép tầng trực tiếp Ðây cũng là một dạng ghép tầng khá phổ biến trong các mạch khuếch đại nhất là trong kỹ thuật chế tạo vi mạch

Hình 1.5.2 mô tả một mạch khuếch đại hai tầng liên lạc trực tiếp dùng BJT

Hình 1.5.2 Mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp dùng BJT

Ta thấy mạch liên lạc trực tiếp có các lợi điểm:

- Tránh được ảnh hưởng của các tụ liên lạc ở tần số thấp, do đó tần số giảm 3dB ở cận dưới có thể xuống rất thấp

- Tránh được sự cồng kềnh cho mạch

- Ðiện thế tĩnh ra của tầng đầu cung cấp điện thế tĩnh cho tầng sau

Tuy thế, mạch cũng vấp phải một vài khuyết điểm nhỏ:

- Sự trôi dạt điểm tĩnh điều hành của tầng thứ nhất sẽ ảnh hưởng đến phân cực của tầng thứ hai

Nguồn điện thế phân cực thường có trị số lớn khi sử dụng cùng một loại BJT Vấn đề chính của liên lạc trực tiếp là đảm bảo sự ổn định của phân cực Cách tính phân cực cần được thực hiện một cách chính xác để duy trì hiệu suất hoạt động của mạch.

101 phân cực thường được áp dụng trên toàn bộ mạch mà không thể tính riêng từng tầng Thí dụ như ở hình 1.5.2 ta có:

Thông số mạch khuếch đại:

* Đặc điểm ghép tầng trực tiếp :

Liên kết trực tiếp mang lại lợi ích với hệ số khuếch đại lớn và không gây ra hiện tượng méo tần số như liên kết bằng tụ điện Tuy nhiên, việc điều chỉnh mạch trong phương pháp này lại phức tạp và kém ổn định.

MẠCH KHUẾCH ĐẠI NỐI TẦNG HỒI TIẾP

2.1 Mạch hồi tiếp điện thế nối tiếp

Mạch khuếch đại 2 tầng mắc nối tiếp có độ lợi AV1 và AV2, trong đó tín hiệu hồi tiếp được lấy từ ngõ ra của tầng thứ 2 qua hệ thống R1, R2 và đưa ngược lại tín hiệu ngõ vào vS.

Hình 1.5.3 a) Hồi tiếp điện thế nối tiếp; b) Mạch tương đương không hồi tiếp

- Ðặc tính chủ yếu như đã thấy là tổng trở vào tăng, tổng trở ra giảm và độ lợi điện thế ổn định

- Ta xem mạch cụ thể như hình 1.5.4

Hình 1.5.4 Cặp hồi tiếp từ cực C(Q 2 ) về cực B(Q 1 )

Mạch vào của mạch căn bản được xác định khi đặt v0 = 0, dẫn đến R10 xuất hiện song song với R5 Để tìm ngõ ra, ta đặt Ii = 0 (I' = 0), từ đó ngõ ra R5 được nối tiếp với R10 Điện thế hồi tiếp vf qua R5 tỉ lệ thuận với điện thế lấy mẫu v0.

+ Ta thử xác định AVf, Rof, Rif Ðầu tiên ta tính độ lợi toàn mạch khi chưa có hồi tiếp: AV = AV1 AV2

Dùng cách tính phân cực như các chương trước ta sẽ tìm được: re1  35Ω, re2  17Ω β.re1 =1,75k; β.re2 = 850Ω

Từ hình 1.5.3b ta thấy rằng tải R’L2 của Q2 là R8 //(R1+R2)

Cũng từ hình 1.5.3b, ta thấy tổng trở cực phát của Q1 là RE với:

RE = R1 //R2 = 98Ω Độ lợi điện thế: AV1 = Độ lợi điện thế AV2 của Q2 là: AV2

Và ’.AV = 17  F = 1 + ’.AV = 18 AVf = AV / F = 45,1

+ Ðiện trở ngõ vào của mạch không hồi tiếp:

+ Khi có hồi tiếp: Rif = Ri.F = 121.5k

+ Ðiện trở ngõ ra khi chưa có hồi tiếp: R’0 = R’L2 = 2,37k

+ Ðiện trở ngõ ra khi có hồi tiếp: với F = 1 + ’.AV

2.2 Mạch hồi tiếp dòng điện song song

Hình 1.5.5 Mạch hồi tiếp dòng điện song song

Mạch dùng 2 transistor liên lạc trực tiếp dùng hồi tiếp từ cực phát của Q2 về cực nền của Q1 qua điện trở R’

Dựa trên các lý luận đã trình bày, ta nhận thấy rằng mạch trộn sóng sử dụng tín hiệu hồi tiếp Xf, trong đó dòng điện If chảy qua R’ được kết nối từ nút vào đến mạch ngõ ra.

- Đầu tiên ta đổi nguồn tín hiệu vS thành nguồn norton gồm có nguồn dòng điện chạy vào nút vào song song với RS

- Ðể xác định loại lấy mẫu, ta cho v0 = 0 (RC2 = 0), điều này không làm giảm

I0 và không làm cho dòng qua RE của Q2 xuống 0 và dòng If không giảm xuống

Mạch này không phải là mạch lấy mẫu điện thế, mà là mạch lấy mẫu dòng điện khi I0 = 0 (RC = ∞), dẫn đến dòng If bằng 0 Mạch hình 1.5.6 là một mạch hồi tiếp dòng điện song song Chúng ta sẽ chứng minh rằng hồi tiếp âm điện thế vB2 rất lớn do Q1 khuếch đại.

VB2 lệch pha 180 độ so với pha của vi do tác động của Emitter follower, khiến vE2 thay đổi rất ít so với vB2, dẫn đến hai điện thế này có cùng pha Do đó, vB2 có biên độ lớn hơn vi (là vB1) và pha lệch 180 độ so với vi Khi tín hiệu vào tăng, IS và If cũng tăng, làm cho Ii = IS - If nhỏ hơn trong trường hợp không có hồi tiếp, điều này thể hiện đặc tính của mạch hồi tiếp âm.

- Mạch khuếch đại không có hồi tiếp:

Mạch vào của mạch không hồi tiếp tìm được bằng cách cho I0 = 0 Vì dòng

IB2 không đáng kể, do đó cực phát của Q2 có thể xem như hở (IE2 ≈ 0) Kết quả là R’ được mắc nối tiếp với RE ở cực nền của Q1 Mạch ngõ ra được xác định bằng cách nối tắt nút ngõ vào (cực nền của Q1), dẫn đến việc R’ được coi là mắc song song với RE tại cực phát của Q2 Tín hiệu hồi tiếp là dòng điện, vì vậy mạch nguồn được tái hiện bằng nguồn tương đương Norton với IS = vS / RS Cuối cùng, mạch tương đương được trình bày như sau:

Hình 1.5.6 Mạch khuếch đại không hồi tiếp

+ Tín hiệu hồi tiếp là dòng điện If chạy qua điện trở R’ nằm trong mạch ngõ ra Từ hình 1.5.6 ta có:

Ta có: Độ lợi điện thế:

Nếu RE, R’, RC2, RS ổn định thì Avf ổn định (độc lập với thông số của BJT, nhiệt độ hay sự dao động của nguồn điện thế vS).

MẠCH KHUẾCH ĐẠI MICRO

- Điện áp đưa ra của Micro thông thường nhỏ hơn điện áp đưa ra của của đầu máy Video hay đầu đĩa mấy chục lần

Để đảm bảo độ lớn của tín hiệu từ micro và máy quay đĩa xấp xỉ nhau khi phát ra loa, tín hiệu từ micro cần được khuếch đại nhiều hơn Việc khuếch đại tín hiệu micro sẽ giúp nó đạt được mức độ tương đương trước khi được đưa vào tầng pha trộn cùng với các tín hiệu khác.

Tầng khuếch đại Micro cần được thiết kế để giảm thiểu tạp âm và tiếng ù, nhằm đảm bảo chất lượng âm thanh đạt yêu cầu Nếu tín hiệu ở tầng Micro bị nhiễu tạp âm và tiếng ù lớn, chúng sẽ được khuếch đại nhiều hơn ở tầng khuếch đại, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng âm thanh.

Muốn vậy phải cho tầng này làm việc ở chế độ A, phải lựa chọn những linh kiện tốt , phải có biện pháp chống ù hiệu quả

- Các chiết áp dùng để điều chỉnh âm lượng thường là nguồn tạo ra tạp âm nên rất ít được đặt ở tầng khuếch đại tín hiệu Micro

Tầng khuếch đại tín hiệu Micro nên được đặt xa biến áp cung cấp để tránh ảnh hưởng từ điện xoay chiều gây ra tiếng ù, và tốt nhất là lắp đặt trong khung máy riêng với vỏ bọc kim loại cẩn thận Mạch ghép tầng thường sử dụng điện trở và tụ điện để đảm bảo gọn nhẹ và có đáp tuyến tần số tốt Hiện nay, có hai dạng KĐ Micro.

3.1.1 Khuếch đại micro điện động:

Hình 1.5.7 Các dạng mạch khuếch đại micro điện động

3.1.2 Khuếch đại micro điện dung :(là loại Mic có trở kháng vài trăm Ω )

Hình 1.5.8 Mạch khuếch đại micro điện dung

Tầng khuếch đại trộn có chức năng nâng cao biên độ điện áp tín hiệu từ micro hoặc thiết bị phụ Yêu cầu cơ bản của tầng này là đảm bảo trở kháng nhập xuất được kết hợp tốt, có khả năng kháng nhiễu cao, và đồng thời các đường tín hiệu ở ngõ vào không gây ảnh hưởng tiêu cực lẫn nhau trong quá trình hoạt động.

3.2.1 Mạch khuếch đại trộn dùng transistor

Hình 1.5.9 Mạch khuếch đại trộn tín hiệu Mic và Aux

* Chức năng và nhiệm vụ linh kiện trong mạch:

- Q1, Q2: Transistor khuếch đại tín hiệu từ Micro đưa đến

- Q3: Transistor khuếch đại tín hiệu từ các nguồn tín hiệu phụ khác đưa đến

- R1, R2: Phối hợp trở kháng ngõ vào

- R3, R6, R10: Phân cực cho cực C của Q1,Q2,Q3

- R4, R7, R9: Phân cực hồi tiếp áp cho cực B của Q1,Q2,Q3

- VR: Điều chỉnh biên độ tín hiệu ngõ ra

* Nguyên lý hoạt động của mạch:

Khuếch đại micro nhận tín hiệu có biên độ nhỏ khoảng vài mV qua R2 và C1 vào cực B của Q1 Tín hiệu được khuếch đại và lấy ra ở cực C, sau đó tiếp tục qua tụ liên lạc C2 vào cực B của Q2 Tín hiệu tiếp tục được khuếch đại và lấy ra ở cực C qua tụ liên lạc C3, được điều chỉnh biên độ ngõ ra bởi VR trước khi chuyển sang tầng tiếp theo.

Khuếch đại Aux nhận tín hiệu từ các nguồn như CD, cassette và radio với biên độ vài chục mV Tín hiệu này được đưa vào ngõ vào Aux qua tụ liên lạc C4 vào cực B của transistor Q3 Sau đó, tín hiệu được khuếch đại và lấy ra ở cực C qua tụ liên lạc C5 để chuyển sang tầng khuếch đại tiếp theo.

3.2.2 Mạch trộn 3 ngõ vào dùng ic op – amp

Hình 1.5.10 Mạch mixer 3 ngõ vào

THỰC HÀNH CÁC MẠCH TIỀN KHUẾCH ĐẠI

4.1 Khảo sát mạch tiền khuếch đại

4.1.1 Đo các thông số ở trạng thái tĩnh:

- Đo điện áp phân cực: Cho các transistor Q1, Q2, Q3 hoạt động

- Thiết bị đo: Đồng hồ VOM thang đo DCV

- Tiến hành đo: Nối tắt tín hiệu ngõ vào xuống mass (hoặc tháo tụ liên lạc ra khỏi mạch)

- Dùng VOM đo điện áp VC, VB, VE, VBE, VCE của Q1, Q2, Q3 Điền các thông số đo được vào bảng

4.1.2 Đo các thông số ở trạng thái động: a Đo hệ số khuếch đại của mạch:

+ Máy phát sóng âm tần 20 Hz ÷ 20 kHz, biên độ 1VAC

- Tiến hành đo: Nối thiết bị như hình vẽ

- Nối ngõ vào mạch khuếch đại Micro qua biến trở để chỉnh biên độ điện áp cấp cho mạch

- Điều chỉnh máy phát sóng âm tần ở tần số 1 KHz

Để xác định điện áp ngõ ra của mạch, cần tăng dần điện áp tín hiệu ngõ vào bằng cách điều chỉnh VR Khi điện áp tín hiệu ngõ ra đạt cực đại mà không bị méo, điện áp đo được trên máy hiện sóng chính là điện áp ngõ ra của mạch.

- Dùng công thức: AV = VO/Vi tính ra được hệ số khuếch đại của mạch (Ghi lại kết qủa) b Đo đáp tuyến tần số của mạch

+ Máy phát sóng âm tần 20Hz – 20kHz, biên độ 1VAC

Nối mạch theo hình vẽ và giữ nguyên biên độ trong quá trình đo, chỉ thay đổi tần số Điện áp ra ở các dải tần số khác nhau được thể hiện trên đồ thị Chỉnh VR để đạt được biên độ ngõ ra 1,8V và cấp điện cho mạch khuếch đại Micro và Aux, giữ nguyên biên độ này trong quá trình đo Thay đổi tần số máy phát trong dải tần từ 20Hz đến 20kHz.

Tần số ngõ vào Biên độ ngõ vào Biên độ ngõ ra

Máy phát sóng Mạch khuếch đại

Mic, Aux Dao động ký

+ Dựa vào bảng số liệu vẽ ra đáp tuyến tần số của mạch c Đo băng thông của mạch khuếch đại Micro và Aux:

+ Máy phát sóng có tần 20Hz – 20kHz

- Trình tự đo: Nối mạch như hình vẽ

Để bắt đầu, điều chỉnh tần số máy phát đạt 1 kHz cho mạch khuếch đại Micro và Aux, đây là tần số trung tâm Tiến hành đo điện áp đầu ra tương ứng với điện áp đầu vào Vi = 1,8V và tần số f = 1 kHz Điện áp đo được trên máy hiện sóng sẽ cho giá trị Avmax.

Để xác định tần số cắt dưới của mạch, bước 2 là giữ nguyên biên độ ngõ vào và điều chỉnh tần số máy phát theo chiều giảm cho đến khi biên độ ngõ ra giảm xuống còn 70% giá trị tối đa Avmax Tần số tại thời điểm này sẽ được xem là tần số cắt dưới của mạch.

Để điều chỉnh tần số máy phát, giữ nguyên biên độ ngõ vào và tăng tần số cho đến khi biện độ ngõ ra của mạch giảm xuống 70% Avmax Tần số tại điểm này sẽ là tần số cắt trên của mạch.

+ Bước 4: Dựa vào thông số đo được vẽ băng thông của mạch

Máy phát sóng Mạch khuếch đại

Mic, Aux Dao động ký

+ Bước 5: Từ tần số cắt trên và cắt dưới ta tìm ra băng thông của mạch

Tần số Biên độ ngõ vào Biên độ ngõ ra

Tần số cắt trên 1,8mV

Tần số trung tâm: 1kHz 1,8mV

Tần số cắt dưới: 1,8mV

4.2 Những hư hỏng thường xảy ở mạch tiền khuếch đại

- Hiện tượng: Khi cắm Micro nói nghe tín hiệu trên loa còn khi sử dụng ngõ vào Aux không nghe tín hiệu trên loa

- Nhận định: Mạch âm sắc, công suất, khuếch đại Micro vẫn tốt hư hỏng thuộc về khuếch đại Aux

- Cách kiểm tra và sửa chữa: Kiểm tra jack cắm Aux, nguồn cấp cho Aux, dây nối tín hiệu, tụ liên lạc, phân cực transistor

- Hiện tượng: Khi cắm Micro nói không nghe tín hiệu trên loa còn khi sử dụng ngõ vào Aux nghe tín hiệu trên loa

- Nhận định: Mạch âm sắc, công suất, khuếch đại Aux vẫn tốt hư hỏng thuộc về khuếch đại Micro

- Cách kiểm tra và sửa chữa: Kiểm tra Micro, jack cắm Micro, nguồn cấp cho mạch Micro, dây nối tín hiệu, tụ liên lạc, phân cực transistor

- Hiện tượng: Khi cắm Micro vào thì nghe tiếng ù trên loa, không nghe được tín hiệu

- Nhận định: Do mạch khuếch đại Micro vẫn họat động nên khi cắm Micro vào mới nghe tiếng ù Vậy hư hỏng thuộc phần ngõ vào của mạch Micro

- Cách kiểm tra và sửa chữa: Kiểm tra micro, jack cắm Micro xem có bị chạm dây tín hiệu và mass

CÁC MẠCH BỔ TRỢ

MẠCH ĐIỀU CHỈNH ÂM SẮC

1.1.1 Khái niệm điều chỉnh âm sắc

- Mạch điều chỉnh âm sắc là một mạch lọc thông dải

Mạch điều chỉnh âm sắc có nhiệm vụ thay đổi đáp tuyến tần số của máy tăng âm, giúp cắt bỏ hoặc làm nổi bật âm thanh cao và âm thanh trầm Điều này tạo ra trải nghiệm âm thanh phù hợp với từng loại chương trình truyền thanh, mang lại sự thích thú cho người nghe.

- Với mạch điều chỉnh âm sắc sẽ giúp cho người nghe có thể chọn ưu tiên một số tiết tấu, âm điệu của từng loại nhạc cụ

Để nghe một buổi nhạc giao hưởng qua truyền thanh, yêu cầu đáp tuyến của máy phải ổn định trong khoảng từ 30Hz đến 12kHz hoặc 15kHz Điều này giúp đảm bảo truyền tải đầy đủ âm thanh của tất cả các nhạc cụ, tức là đáp tuyến cần phải rộng.

Để hiểu và phân biệt giọng nói của từng người trong một buổi nói chuyện thông thường, đáp tuyến âm thanh chỉ cần nằm trong khoảng từ 150 Hz đến 4 kHz, nghĩa là đáp tuyến có thể hẹp.

Để truyền thanh những bài hát thu vào đĩa, cần tăng cường âm trầm nhiều hơn vì âm này bị giảm đáng kể khi ghi vào đĩa Ngược lại, âm cao cần được giảm bớt để đảm bảo chất lượng âm thanh tốt hơn.

Vì vậy tất cả các máy chất lượng khá đều có núm thanh trầm, máy tốt có núm thanh riêng, núm trầm riêng

Có nhiều loại mạch điều chỉnh âm sắc dựa vào nguyên lý của các bộ lọc tổ hợp từ tụ điện, điện trở và cuộn cảm Tuy nhiên, trong thực tế, cuộn cảm ít được sử dụng do dễ bị ảnh hưởng bởi từ trường, đặc biệt là từ trường của bộ phận cung cấp điện, gây ra hiện tượng ù Nếu cần sử dụng cuộn cảm, cần bọc sắt cẩn thận để giảm thiểu tác động này.

- Tùy theo cách đấu các tụ điện và điện trở mà người ta làm yếu các âm cao hay âm thấp

Các mạch điều chỉnh âm sắc thường làm giảm điện áp tín hiệu Do đó, sau khi điều chỉnh âm sắc, cần phải thêm một tầng khuếch đại để bù đắp cho sự giảm sút điện áp tín hiệu do mạch điều chỉnh gây ra.

1.1.2 Nguyên tắc điều chỉnh và phân loại mạch âm sắc a Nguyên tắc điều khiển :

Nguyên tắc mạch điều chỉnh âm sắc là dựa trên cơ sở mạch lọc thông dải và điều chỉnh mức hồi tiếp b Phân loại mạch âm sắc :

- Chỉ dùng các linh kiện thụ động như điện trở, tụ điện, điện cảm để làm thay đổi nút âm sắc bằng tính chất cộng hưởng

- Ưu điểm : Mạch đơn giản , gọn và dễ điều chỉnh và lắp ráp

+ Chịu ảnh hưởng lớn của tải

- Là mạch dùng các phần tử không đường thẳng như IC, transistor có trở kháng thay đổi theo tần số đã chọn

+ Mạch gọn nhẹ và đơn giản khâu lắp ráp

+ Độ ổn định của mạch cao

- Nhược điểm: Làm suy giảm biên độ ngõ ra của mạch

1.1.3 Các dạng mạch điều chỉnh âm sắc căn bản a Mạch thụ động

* Mạch triệt tần số cao

Hình 1.6.1 Sơ đồ mạch triệt tần số cao

+ Đây là dạng mạch điều chỉnh âm sắc chỉ có hai vị trí thanh và trầm + Q là transistor khuếch đại âm tần đầu

Khi chuyển mạch K sang vị trí 1, máy phát ra âm thanh đầy đủ với cả tiếng thanh và tiếng trầm Tuy nhiên, khi chuyển mạch K ở vị trí 2, tụ C sẽ rẽ âm tần cao ra mass, dẫn đến việc tiếng thanh bị mất do trở kháng của tụ C giảm khi âm tần tăng cao Tụ C thường có trị số khoảng từ 0,1 đến 0,22 µF.

* Mạch điều chỉnh tần số thấp

Hình 1.6.2 Sơ đồ mạch điều chỉnh tần số thấp

Khi VR1 ở vị trí cao nhất, âm tần cao sẽ bị rẽ mạch qua tụ C xuống mass do trở kháng của tụ C rất nhỏ Khi VR1 được điều chỉnh xuống gần mass, trở kháng của mạch RC tăng lên, dẫn đến việc âm tần cao bị rẽ mạch xuống mass ít hơn Ngược lại, âm tần thấp luôn có trở kháng lớn trong mạch RC, vì vậy âm tần càng thấp thì trở kháng càng lớn, khiến chúng không bị rẽ mạch ra mass.

Mạch này có khả năng điều chỉnh tiếng thanh, với việc điều chỉnh VR1 lên phía cực gốc Transistor sẽ làm tiếng thanh bị rẽ ra mass nhiều hơn và âm thanh trở nên trầm hơn Tụ C được sử dụng có giá trị khoảng từ 0,01 đến 0,1 μF Mạch tích cực sử dụng hồi tiếp âm điện áp theo kiểu hồi tiếp song song.

Hình 1.6.3 Sơ đồ mạch điều chỉnh dùng hồi tiếp âm điện áp song song

Tụ C có khả năng khử hồi tiếp âm cho âm tần cao nhưng không hiệu quả với âm tần thấp Khi VR ở vị trí cao nhất, âm tần cao không bị hồi tiếp âm do tụ C nối tắt, trong khi âm tần thấp lại chịu nhiều hồi tiếp âm hơn Điều này dẫn đến việc độ khuếch đại của Transistor cho âm tần thấp bị giảm, làm cho âm thanh trở nên yếu và mất đi sự rõ nét.

Khi VR hạ xuống, phần trên của biến trở có hồi tiếp âm cho cả âm tần cao và thấp, trong khi phần dưới chỉ hồi tiếp âm tần thấp Âm tần thấp luôn hồi tiếp qua toàn bộ biến trở, dẫn đến độ khuếch đại giảm nhiều, trong khi âm tần cao chỉ hồi tiếp qua một phần, nên độ khuếch đại giảm ít Khi VR di chuyển lên, âm thanh cao giảm nhiều hơn, cho thấy mạch này ưu tiên âm trầm và điều chỉnh âm thanh hiệu quả.

1.2.1 Nguyên tắc điều chỉnh bass – treble a Mạch bass

Hình 1.6.4a: Mạch bass; b: Đáp ứng tần số mạch bass

Mạch chọn âm trầm riêng biệt được mô tả trong hình 1.6.4a, trong khi hình 1.6.4b thể hiện đáp ứng tần số của mạch Để xác định khoảng tần số, các trị số của tụ điện và điện trở trong mạch đã được lấy và loại bỏ.

- Mạch bass là mạch lọc thông thấp có tần số cắt:

- Ở tần số cao từ 10f1 trở lên thì hai tụ xem như nối tắt và tần số cao (âm bổng) bị loại bỏ vì có đáp ứng biên độ:

Tần số tín hiệu trên được chọn làm cơ sở để so sánh nên quy chuẩn là 0(dB)

Ở tần số thấp từ 0,1f1 trở xuống, hai tụ được coi là hở mạch, dẫn đến biên độ âm trầm phụ thuộc vào vị trí điều chỉnh của biến trở.

+ Khi biến trở ở vị trí thấp nhất, đáp ứng biên độ:

Tính theo dB ứng với độ giảm so với tần số cao:

+ Khi biến trở ở vị trí cao nhất, đáp ứng biên độ:

Tính theo dB ứng với độ tăng so với tần số cao:

Khoảng điều chỉnh tín hiệu âm trầm là ± 20dB, với tần số thấp gấp 10 lần tần số cao Để đạt được hiệu quả điều chỉnh theo đáp ứng tần số, cần sử dụng biến trở loại logarit.

Ví dụ: chọn f1 = 1kHz thì mạch có tác dụng chọn biên độ âm trầm từ 100Hz đến 10kHz

Nếu dùng biến trở trị số nhỏ hơn 100kΩ (20kΩ hay 50kΩ) thì mức tăng giảm âm trầm so với âm bổng sẽ không đạt đến ±20dB b Mạch treble

Hình 1.6.5a) Mạch treble ; b: Đáp ứng tần số mạch treble

Hình 1.6.5a minh họa mạch chọn âm bổng riêng biệt, trong khi hình 1.6.5b thể hiện đáp ứng tần số Các trị số của tụ điện và điện trở trong mạch được sử dụng để tính toán và chọn khoảng tần số cần thiết đã được lấy và loại bỏ.

- Mạch treble là mạch lọc thông cao có tần số cắt:

+ Ở tần số thấp từ 0,1f2 trở xuống thì hai tụ xem như hở mạch và tần số thấp (âm trầm) bị loại bỏ vì có đáp ứng biên độ:

MẠCH TẠO HIỆU ỨNG ÂM THANH

Âm nhạc được tạo nên từ các hài âm đặc trưng, mang đến sắc thái riêng cho từng nhạc cụ, giọng hót của chim và giọng hát của ca sĩ Để tạo ra âm hưởng ngân vang, du dương hay sôi nổi, các mạch điện tử như Tremolo, Vibrator và Reverb đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường màu sắc âm thanh.

- Mạch Tremolo tạo độ ngân thay đổi bằng cách dùng điều chế tần số âm thanh với biên độ ổn định

- Mạch Vibrato tạo rung bằng kiểu dùng điều chế biên độ âm thanh với tần số không đổi

- Mạch Echo tạo vang bằng kiểu dùng mạch trễ (delay) giữa đường chính và đường phụ

Mạch Reverb là một công nghệ âm thanh độc đáo, sử dụng hồi tiếp âm từ ngõ ra trở lại ngõ vào để thay đổi màu sắc âm thanh Thực tế, mạch Reverb được tổng hợp từ các hiệu ứng như Echo, tremolo và vibrator, nhằm tăng cường trải nghiệm âm thanh Reverb.

Mạch tremolo là một loại mạch dao động hoạt động ở tần số từ 6Hz đến 8Hz, có chức năng điều biến biên độ âm thanh của lời ca hoặc nhạc cụ Hình 1.6.15 minh họa cấu trúc mạch điện của bộ tremolo hoàn chỉnh.

Hình 1.6.15 Đàn điện tử có mạch Tremolo

Đàn điện tử sử dụng op amp 741 để tạo âm thanh nhạc cụ thông qua mạch dao động kiểu tích thoát, kết hợp với tụ C1 và hộp biến trở trong vùng hồi tiếp âm Tần số âm thanh được điều chỉnh bằng phím, với bát độ cao từ 2200Hz đến 8800Hz nhờ biến trở R27, trong khi bát độ thấp dao động từ 220Hz đến 880Hz Để tăng cường âm lượng, tầng công suất Q1 và Q2 được điều chỉnh bằng biến trở R29.

Mạch Tremolo sử dụng Op-amp 741 để tạo ra mạch dao động với tần số 8Hz, được thiết kế theo kiểu cầu Wien Để ổn định biên độ ra, mạch sử dụng diode zener 4,7V (Z1, Z2) Mức điều biên (Depth) có thể được điều chỉnh thông qua biến trở R35.

- Mạch điện dùng nguồn lưỡng cực ± 9v, công suất ra 200mw/(8÷16)Ω

- Các giá trị điện trở từ R1 đến R25 tạo ra các nốt nhạc tương ứng cho một bát độ

Trong mạch tremolo điều biên tín hiệu một tầng khuếch đại thông thường, diode có thể được sử dụng để điều chỉnh tổng trở vào Đối với tầng khuếch đại op-amp kiểu không đảo, cần mắc một diode song song với ngõ vào tại ngõ ra của tremolo, với một đầu nối mass Nội trở của diode sẽ thay đổi theo điện áp ra của mạch tremolo, ảnh hưởng đến nội trở ngõ hồi tiếp âm, từ đó làm thay đổi độ lợi của mạch theo tần số của tremolo.

- Mạch Vibrator dùng phương pháp điều biến tần số âm thanh cho nhạc cụ

- Dạng mạch điển hình tạo ra tiếng “Waa – Waa” được mô tả ở hình 1.6.16

Hình 1.6.16 Mạch Vibrator “Waa – Waa”

Mạch sử dụng tầng khuếch đại băng thông hẹp với cầu T kép, trong đó Q1 đảm nhiệm vai trò khuếch đại và Q2 làm đệm ngõ ra Cầu T kép nằm trong vòng hồi tiếp từ ngõ ra về ngõ vào, với điều kiện C7 và C8 bằng C6, cùng với R9 và R10 bằng 2R của LDR2 để Q1 hoạt động hiệu quả Biến trở R5 được dùng để điều chỉnh độ lợi ban đầu, trong khi R11 điều chỉnh mức ra Các photo resistor LDR1 và LDR2 giúp điều chỉnh độ lợi và tần số thông qua ánh sáng chiếu vào, nhờ bàn đạp điều khiển.

- Ngõ vào J1 được nối với ngõ ra của đàn guitar điện hoặc harmonica… Ngõ ra J2 được đưa đến ngõ vào của mạch ampli

Mạch Echo và Reverb được sử dụng để nâng cao hiệu ứng âm thanh, tạo ra không gian vang vọng và sâu lắng, mang đến màu sắc âm hưởng đa dạng theo thời gian và không gian.

Echo là hiện tượng âm thanh vang vọng, trong đó các âm phụ phải được phát ra với độ trễ từ vài ms đến 50ms để tạo ra âm thanh nguyên thủy Nếu độ trễ vượt quá 50ms, lên đến vài trăm ms, âm thanh sẽ trở thành âm dội, giống như âm vọng vang lên trong các vách núi.

- Nguyên tắc tạo âm vang là:

+ Một đường tín hiệu nguyên thủy đưa thẳng đến ampli

+ Một đường tín hiệu phụ đưa qua mạch làm trễ mới đến ampli

- Cả hai đường tín hiệu phải đi qua mạch trộn mixer bằng bộ phận điện trở rồi mới đến ngõ vào ampli

Mạch làm trễ tín hiệu trong thời gian đầu dựa vào sự truyền tín hiệu qua vật liệu kim loại, thường sử dụng dây lò xo từ hai loại kim loại khác nhau Dây mai đơ so có độ trễ 28ms và hợp kim crom nikel có độ trễ 37ms đã được áp dụng trong các thiết bị của TOA và SHARP Tuy nhiên, Echo sử dụng lò xo kim loại với thời gian trễ ngắn, nhưng gặp phải vấn đề tạp nhiễu S/N lớn và méo sóng hài cao, do đó hiện nay không còn được sử dụng nữa.

Tiếp theo, người ta phát triển thời trễ thông qua việc dịch chuyển điện tích bằng tụ điện (CCD) theo phương pháp "chuyển thùng nước" Tuy nhiên, phương pháp này vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu về Echo, dẫn đến việc các hãng điện tử phải giới thiệu linh kiện trễ mới được làm từ Mosfet và tụ (Bucket Brigade).

Phương pháp BBD sử dụng công tắc điện tử Mosfet (loại n hoặc loại p) kết hợp với tụ điện để tạo ra thời gian trễ, thay vì sử dụng tụ tích điện dịch chuyển như trong kiểu “chuyền thùng nước”.

Loại này vượt trội hơn loại CCD nhờ độ dịch chuyển chính xác và khả năng điều chỉnh thời gian trễ thông qua xung nhịp điều khiển bên ngoài Với tỷ số S/N lớn và méo sóng hài nhỏ, tần số xung nhịp tối ưu là 40kHz, giúp đảm bảo dải thông lên đến 20kHz và nâng cao tỷ số S/N ở tần số cao.

Như vậy linh kiện BBD coi như thanh ghi dịch có nhớ theo kiểu điện tích, dạng tương tự (Analog) Mạch kết cấu và tương đương như hình 1.6.19

Hình 1.6.17 a) Kết cấu mạch cơ bản BBD ; b) Mạch điện tương đương BBD

Có nhiều hãng chế tạo linh kiện BBD, nhưng loại thông dụng là của hãng National, theo 3 họ MN 3000, MN 3200, MN 3300

Họ MN 3000 là loại tiếp giáp nền P, dùng điện áp cao (VDD = - 15v)

Họ MN 3200 và MN 3300 là loại tiếp giáp nền N, dùng điện áp thấp (+5v/3200, +3v/3300)

Xung nhịp thời gian Xung nhịp thời gian

+ Mạch công nghệ của MN3207 như hình 1.6.18

Hình 1.6.18 Mạch điện bên trong và chân ra của MN3207

Linh kiện BBD được sử dụng để tạo mạch Echo với các sơ đồ khác nhau Đối với trường hợp chỉ thuần túy Echo, khi thời gian trễ không vượt quá 50ms, cần chọn các BBD có số tầng lưu trữ 1024 và tần số xung nhịp từ 10 đến 12kHz Thời gian trễ  liên quan đến số tầng chuyển dịch điện tích (n) và tần số xung nhịp (fcp).

Ví dụ: MN 3207 có n = 1024, fcp = 10kHz, ta có:

Sơ đồ khối của mạch Echo như hình 1.6.19

Tín hiệu nguyên thủy được đưa vào ngõ cộng pha và qua mạch lọc thông thấp (LPF1) để loại bỏ tần số cao (khoảng 7 đến 7,5 kHz) trước khi đến mạch BBD (MN 3207) Bộ tạo xung nhịp (MN 3102) cung cấp 2 xung ngược pha để mở khóa chuyển dịch điện tích BBD Tại ngõ ra, mạch lọc thông thấp (LPF2) giúp loại bỏ các xung nhiễu trong quá trình chuyển dịch điện tích Tín hiệu từ BBD cung cấp hồi tiếp đồng pha về mạch cộng pha, tạo hiệu ứng Echo Việc tăng tần số xung nhịp sẽ kéo dài thời gian trễ, và tín hiệu được làm trễ sau khi qua LPF thứ 2 sẽ trộn với tín hiệu nguyên thủy, tạo ra âm thanh có Echo.

Thông thấp OUT Hồi tiếp

MẠCH GIẢM TẠP ÂM DOLBY

Tín hiệu đầu vào từ các thiết bị như CD và VCD rất nhỏ, vì vậy cần nén tạp âm khi khuếch đại bằng phương pháp Dolby – nén dải động Tín hiệu ra từ ampli được truyền đến các thiết bị tạo âm hưởng, đặc biệt là hệ thống Dolby Pro Logic Surround, nhằm tạo hiệu ứng stereo định vị trong không gian 3 chiều Do đó, việc hiểu biết cơ bản về hệ thống Dolby là rất cần thiết.

Tạp nhiễu phát sinh trong các thiết bị điện tử gồm 2 dạng:

Tạp âm xuất hiện do các gợn sóng (ripple) từ những dao động có chu kỳ, dẫn đến hiện tượng tiếng ù (hum) Để loại bỏ loại tạp âm này, có thể sử dụng tụ lọc.

Tiếng ồn hay tiếng “xì” là tạp âm dao động không chu kỳ, chủ yếu phát sinh từ tạp âm nhiệt trong các linh kiện điện tử như BJT, FET và các linh kiện thụ động R, L, C do quá trình lão hóa Để loại bỏ loại tiếng ồn này, không thể chỉ sử dụng tụ lọc hay hồi tiếp thông thường, mà cần áp dụng biện pháp nén – dãn Dolby.

Ngưỡng tạp nhiễu được xác định là tạp âm nền, với mức nền quy định là -50dB, tương ứng với tổng trở đường dây 600Ω và 7,5µV Khi mức tín hiệu nhỏ hơn hoặc không vượt quá 2 lần mức nền, tạp nhiễu cũng sẽ được khuếch đại cùng với tín hiệu Tuy nhiên, khi mức tín hiệu lớn hơn 2 lần tạp nhiễu (S/N ≥ 2), tín hiệu mạnh sẽ nén tạp nhiễu, lúc này preampli chỉ khuếch đại các thành phần tín hiệu.

Trong thực tế, tín hiệu đầu vào của tầng micro hoặc trước tầng preampli thường có mức độ tạp âm gần bằng hoặc thấp hơn mức tạp nền Do đó, việc sử dụng hệ thống giảm tạp âm Dolby (Dolby Noise Reduction System) là cần thiết để cải thiện chất lượng âm thanh.

Nguyên tắc hoạt động của mạch nén và dãn dải động 100dB in/out theo biểu đồ hình 1.6.23 là nén tín hiệu đầu vào nhỏ để vượt qua mức tạp nền -50dB Đồng thời, khi tín hiệu vượt quá ngưỡng bão hòa, nó sẽ được nén xuống dưới mức bão hòa để duy trì chất lượng âm thanh.

Mức tín hiệu nhỏ sẽ bị nén mạnh, với mức 0dB không có nén dãn Dải động 100dB được nén xuống còn 50dB theo tỷ lệ 2/1 để truyền qua kênh truyền (bộ khuếch đại thông thường) Sau khi qua kênh truyền, dải động 50dB sẽ được dãn ra trở lại 100dB, hoàn nguyên về trạng thái ban đầu Tạp nhiễu nội bộ của kênh truyền sẽ không bị khuếch đại, do đó không xuất hiện ở ngõ ra.

Hệ thống Dolby trước đây bao gồm ba loại chính: Dolby A và C, nổi bật với khả năng giảm tạp âm trên toàn dải tần âm thanh, mang lại tính đa năng và chất lượng cao, thường được sử dụng trong các thiết bị chuyên dụng Trong khi đó, Dolby B chỉ tập trung vào việc giảm tạp âm ở dải tần số cao, chủ yếu là tạp âm nhiệt từ 2000Hz trở lên.

- Tiêu biểu Dolby B là hệ ANRS (Automatic Noise Reduction System) và hệ DNL (Dynamic Noise Limiter)

Kênh truyền tín hiệu và khuếch đại Vào

Vào Nén Kênh truyền Dãn Ra

Mức tạp âm nền (tope noise)

Mức bão hòa (tape saturation)

Hình 1.6.23 Đặc tính nén – dãn Dolby

Hệ ANRS, hay còn gọi là Dolby – NR, bao gồm hai đường tín hiệu: đường chính và đường phụ Đường chính truyền tín hiệu nguyên thủy trực tiếp đến ngõ ra, trong khi đường phụ truyền tín hiệu qua mạch thông cao (HPF) trước khi đến ngõ ra Tại ngõ ra, hai tín hiệu này được cộng pha Quá trình nén diễn ra trong lúc ghi âm, với các tín hiệu yếu được khuếch đại, trong khi quá trình dãn được thực hiện trong lúc phát, giúp phục hồi các tín hiệu yếu đã bị nén trước đó.

Hệ Dolby – NR thường có khóa ON – OFF để có thể dùng hay không dùng hệ Dolby – NR

Hệ DNL hoạt động theo nguyên tắc rằng khi tín hiệu vào yếu, sẽ không có tín hiệu ở ngõ ra, ngược lại, khi tín hiệu vào mạnh, tín hiệu ở ngõ ra sẽ xuất hiện Mạch điện của hệ thống bao gồm hai đường chính và phụ, hoạt động theo kiểu cộng pha tại ngõ ra.

Vào giữa những năm 80, công nghệ Dolby Prologic Surround Stereo ra đời nhằm đáp ứng yêu cầu về âm hưởng của Dolby B Hệ âm thanh này được thiết kế với cấu trúc đặc biệt, như được thể hiện trong sơ đồ khối hình 1.6.24.

LOA TRÁI LOA GIỮA LOA PHẢI

Hình 1.6.24 Mô hình hệ Dolby Prologic Surround

Âm thanh Prologic Surround khác biệt so với stereo thông thường, vì nó không chỉ có 2 kênh trái và phải mà còn bao gồm 5 kênh âm thanh Cụ thể, Prologic Surround bao gồm 2 kênh trái và phải, 1 kênh giữa, cùng với 2 kênh Surround trái và phải, tạo ra trải nghiệm âm thanh sống động hơn.

+ Quá trình thực hiện mã hóa như sau:

Khi thu âm bằng kênh giữa, tín hiệu được ghi nhận giống như hai kênh trái và phải với biên độ và pha đồng nhất Đối với kênh Surround, cần kết nối hai loa theo kiểu nối tiếp và ngược chiều để đạt được hiệu ứng âm thanh tối ưu.

Khi phát lại bằng kênh giữa cần phải cộng 2 kênh L và R Kênh Surround cần phải mắc 2 loa nối tiếp ngược pha nhau

Hệ thống âm thanh 4 chiều trong không gian dịch chuyển mang lại trải nghiệm âm thanh phong phú hơn Mặc dù Dolby A đã được áp dụng, nhưng vẫn tồn tại nhược điểm khi cách cộng 2 kênh L và R để tạo kênh giữa, làm giảm cảm quan Stereo do trường âm chỉ tập trung ở khoảng giữa Hơn nữa, Prologic Surround vẫn sử dụng thanh ghi dịch tương tự (analog), dẫn đến việc hạn chế dải tần hoạt động của âm thanh, chỉ đạt tối đa 7kHz Kết quả là hiệu ứng âm thanh chưa hoàn hảo, thiếu sự vang vọng, rung cảm và mượt mà.

Hệ thống âm thanh THX là một bước tiến vượt bậc so với hệ Prologic Surround, nhờ vào việc tách biệt hai kênh trái và phải Surround, mang đến hiệu ứng âm thanh sâu lắng và không gian rộng mở hơn Cả hai hệ thống đều hỗ trợ việc sử dụng loa trầm phụ (Sub – Woofer) để tăng cường âm trầm, nâng cao trải nghiệm nghe nhạc.

- Hệ Prologic Surround gọi là hệ “4.1” channel (các kênh L,R, Center và L&R surround) Còn hệ THX là hệ “5.1” (5 kênh L,R, Center và L&R surround) và 1 kênh Sub – Woofer

MẠCH BẢO VỆ LOA

Trong các ampli công suất lớn, việc bảo vệ transistor công suất cuối và loa là rất quan trọng Transistor này hoạt động với dòng tín hiệu lớn và có giá thành cao Nếu tầng công suất bị quá tải do nhiệt độ, mắc loa có tổng trở nhỏ hơn mức cho phép, hoặc xảy ra ngắn mạch ngõ ra, sẽ dẫn đến hỏng hóc cho cả transistor và loa.

Khi điểm giữa của mạch OCL ở ngõ ra không cân bằng (không bằng 0) hoặc khi nguồn +VCC không bằng -VCC, điều này có thể gây hỏng BJT và loa Đặc biệt, việc bảo vệ loa trong quá trình bật/tắt nguồn cung cấp VCC cho ampli là rất quan trọng, vì trong thời gian này, các xung ripple từ nguồn VCC có thể được ampli khuếch đại mạnh mẽ, dẫn đến nguy cơ đứt cuộn cảm loa Do công tắc ON/OFF thường xuyên được sử dụng, cần có biện pháp bảo vệ loa an toàn trong khoảng thời gian vài giây khi chuyển đổi.

Các mạch bảo vệ có thể được sử dụng cho cả ampli lắp linh kiện rời và vỉ mạch tích hợp công suất lớn Dưới đây, chúng ta sẽ phân tích một số mạch bảo vệ này.

4.1 Mạch bảo vệ loa và cải thiện chế độ khi mở máy a Sơ đồ mạch:

SP L to power amp out R

Hình 1.6.25 Sơ đồ mạch bảo vệ loa b Tác dụng linh kiện

D1, D2, D3, D4: bộ cầu diode dùng để lấy điện áp sai lệch tại điểm giữa cấp cho mạch bảo vệ

C1, C2 được mắc tạo thành một tụ không phân cực nhằm lọc những xung nhiễu tác động lên mạch

Q1: khuếch đại đệm vào đảo pha điện áp sai lệch

Q2, Q3: bộ khuếch đại Darlington điều khiển Relay

D5: chống dòng ngược cho cuộn dây Relay

C3: tụ cải thiện chế độ mở/tắt máy

138 c Mạch bảo vệ lệch điện áp điểm giữa

Khi điện áp đầu ra của mạch công suất R, L bằng 0, Q1 không nhận được điện áp phân cực và bị khóa, dẫn đến điện áp tại chân C(Q1) khoảng +24V Điều này khiến Q2 và Q3 dẫn bão hòa, tạo ra dòng điện chạy qua cuộn dây Relay, làm các tiếp điểm Relay đóng lại và kết nối đầu ra mạch công suất với loa.

Khi mạch công suất R hoặc L bị lệch điện áp điểm giữa, nếu điện áp kênh R lớn hơn 1,7V, thì D1 và D3 sẽ dẫn, khiến Q1 dẫn bão hòa Điều này làm giảm điện áp tại chân C của Q1 xuống gần 0V, dẫn đến việc không có điện áp phân cực cho Q2, làm cho Q2 và Q3 khóa lại Kết quả là không có dòng điện qua cuộn dây Relay, khiến Relay không đóng và loa bị ngắt khỏi đầu ra của mạch công suất.

- Khi đầu ra mạch công suất bị âm xuống thì D2, D4 sẽ dẫn  Q1 dẫn bão hòa, Q2, Q3 khóa  Relay không đóng d Mạch cải thiện chế độ khi đóng, mở máy

Khi khởi động máy, relay không đóng ngay lập tức do tụ C3 đang được nạp điện Sau khoảng vài giây, tụ sẽ đạt điện áp 0,6V, đủ để Q2 dẫn bão hòa, dẫn đến Q3 cũng dẫn bão hòa Kết quả là relay đóng lại và kết nối loa với mạch công suất.

Khi tắt máy, Relay không nhả ngay lập tức do tụ C3 vẫn còn tích điện, giúp Q2 tiếp tục dẫn trong một khoảng thời gian Chỉ khi tụ C3 xả hết điện, Relay mới ngắt kết nối.

4.2 Mạch bảo vệ trong Ampli Pioneer – DC X21Z a Sơ đồ mạch

Hình 1.6.26 Sơ đồ nguyên lý mạch bảo vệ loa Pionner – DC X21Z b Đặc điểm mạch

- Tầng công suất của Pioneer DC – X21Z dùng IC công suất STK 4171-2S

Vi mạch này có mạch bảo vệ loa trong lúc tắt mở máy (ON/OFF POWER) Linh

139 kiện rời được đưa vào chân số 6 đặt vào BJT điều khiển IC hoạt động lúc tắt mở máy

Mạch bảo vệ loa không chỉ hoạt động khi tắt mở máy mà còn bảo vệ loa trong trường hợp quá tải hoặc khi điểm zero lệch cân bằng Một số thiết bị không tích hợp mạch bảo vệ trong IC mà sử dụng mạch bảo vệ đa năng ở ngõ ra Ví dụ, ampli Pioneer DC – X21Z không có mạch bảo vệ trong IC, mà kết nối chân 6 với mass và sử dụng mạch bảo vệ tại ngõ ra.

- Bao gồm Relay điện tử Q103 , thời trễ R135 – C118 và mạch nắn điện AC/DC qua diode D103, D104

- Khi mở khóa ON, tụ lọc C138 nạp đến mức +40v, đồng thời tụ định thời

C118 cũng được nạp điện qua R135, R136 Sau khoảng thời gian trễ 2 giây, tụ nạp đầy đến mức 15,8v mở diode zener D101 (zener 15v), định thiên 0,8v cho base

Relay RY101 hoạt động khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, khiến các tiếp điểm hút lại và mở đường cho loa Q103 giữ trạng thái dẫn nhờ dòng phân cực IB chạy qua zener và tiếp giáp BE, dẫn đến việc nó kết nối xuống mass.

Khi nguồn +40V bị tắt, điện áp trên tụ C118 sẽ xả nhanh qua zener và BE của Q103 xuống mass Khi điện áp giảm xuống dưới ngưỡng khóa của zener (nhỏ hơn 15V), zener sẽ không dẫn, dẫn đến việc Q103 ngưng dẫn, làm nhả má tiếp điểm RY101 và ngắt đường ra loa Mạch bảo vệ này giúp duy trì sự ổn định và an toàn cho thiết bị.

Mạch bảo vệ loa bao gồm hai điện trở R121, R122 và R123, cùng với tụ lọc nhiễu C117 và hai BJT Q101, Q102 để phát hiện sự lệch âm hoặc dương so với mass Khi có sự lệch, một trong hai transistor Q101 hoặc Q102 sẽ dẫn, dẫn đến tụ C118 không nhận dòng nạp, vì dòng sẽ đi qua CE của transistor Điều này khiến zener bị khóa, Q103 ngưng dẫn, và tiếp điểm RY101 sẽ nhả, ngắt đường ra loa.

4.4 Mạch bảo vệ loa bổng (treble)

- Thùng loa HIFI thường bao gồm 3 loa theo mạch lọc phân đường tiếng để tách ra 3 dải âm thanh cho loa trầm, loa trung, loa bổng

Loa bổng hoạt động ở dải tần số cao, từ 6kHz hoặc 8kHz trở lên, và có thể gặp phải tình trạng méo dạng sóng do ampli quá tải, dẫn đến nhiễu nghiêm trọng Ngoài ra, nhiễu tần số cao có thể xảy ra khi mạch Zobel không còn hiệu quả trong việc chống tự kích tần số cao Những yếu tố này đều có khả năng gây hại cho loa bổng, đặc biệt khi công suất của loa bổng trong thùng loa HIFI thường chỉ bằng hoặc nhỏ hơn một nửa công suất của ampli.

Do đó cần phải bảo vệ loa bổng Mạch bảo vệ như hình 1.6.28

Hình 1.6.28 Mạch bảo vệ loa bổng

Mạch điện kết nối tụ phân đường tiếng cho loa bổng thông qua đèn hiệu ứng nhiệt dương hoặc điện trở, giúp giảm dòng xung và tạo điện áp mẫu cho cầu nắn DC định thiên BJT Mạch bảo vệ được mắc song song với loa, nhằm rẽ mạch khi có xung nhiễu với biên độ lớn.

Khi có xung nhiễu lớn, dòng điện chạy qua loa qua đèn 12v/18w làm tăng nội trở, từ đó cản bớt biên độ xung điện áp đến loa Khi dòng điện đạt ngưỡng cho phép, dòng định thiên phân áp cho BJT sẽ tăng, kích thích nó dẫn, làm giảm nhanh nội trở CE(Q1) và cho phép dòng chạy qua loa Nếu điện áp nhiễu vượt quá 12v, loa sẽ bị méo đến 10%.

Hình 1.6.28b hoạt động hiệu quả hơn với độ méo chỉ khoảng 0,2% so với hình 1.6.28a trong cùng điều kiện Mạch này sử dụng tụ C1 để phản ứng nhanh với các xung nhiễu, bảo vệ loa an toàn trước các đỉnh xung lớn Tụ C1 có thể được chọn với giá trị lên đến 470μF, tuy nhiên, giá trị lớn sẽ dẫn đến thời gian đáp ứng chậm hơn với các xung nhọn xả nhanh.

MẠCH CHỈ THỊ MỨC ÂM LƯỢNG

Mạch chỉ thị mức âm lượng (âm lượng kế) được sử dụng để hiển thị mức âm lượng đưa vào máy tăng âm là lớn hay nhỏ

5.1 Mạch sử dụng IC op –amp a Sơ đồ mạch

Hình 1.6.29 Mạch chỉ thị mức âm lượng dùng ic op - amp

- VR2: chỉnh lượng hồi tiếp âm của IC op – amp, có tác dụng điều chỉnh hệ số khuếch đại IC1, làm thay đổi độ nhạy các led hiển thị

- IC2 (LM7812): ổn áp lấy nguồn +12v

- Q1: transistor mắc kiểu C chung, có nhiệm vụ khuếch đại dòng điện điều khiển các Led hiển thị

- Q2 ÷ Q13: các transistor điều khiển led, LD1: hiển thị nguồn

- D3 ÷ D13: tạo điện áp phân cực theo các cấp điều khiển Q2 ÷ Q13 c Nguyên lý hoạt động

Khi tín hiệu vào từ jack Audio in được truyền qua VR vào chân 3 của IC1, tín hiệu tại chân 6 của IC1 sẽ cùng pha với đầu vào Tín hiệu này được ghép qua C3 và được chỉnh lưu bởi C1, C2 để cung cấp điện áp dương cho chân B của Q1 Q1 khuếch đại dòng lớn và cung cấp cho chân B của các transistor Q2 đến Q13, tùy thuộc vào mức tín hiệu vào mà các transistor này được phân cực hoạt động, dẫn đến việc các LED từ LD2 đến LD13 sáng lên theo biên độ tín hiệu đầu vào.

Cơ chế hiển thị mức âm lượng hoạt động dựa trên điện áp tín hiệu vào tại chân 6 (IC1) Khi điện áp này vượt quá 1,3V, Q2 sẽ được phân cực và LD2 sẽ sáng Nếu điện áp tiếp tục tăng, điện áp tại chân E(Q1) sẽ đủ lớn để D3 dẫn, dẫn đến việc Q3 cũng hoạt động, làm cho cả Q2 và Q3 cùng sáng LD2 và LD3 Khi tín hiệu vào đạt mức tối đa, tất cả các đèn LED từ LD2 đến LD13 sẽ sáng đồng loạt.

- Chỉnh VR2 sao cho khi chỉnh VR1 để mức tín hiệu vào cao nhất thì 12 Led phải sáng đồng loạt

5.2 Mạch sử dụng IC LM3914

Hình 1.6.30 Mạch chỉ thị mức âm lượng dùng LM 3914

5.3 Mạch sử dụng IC LM3915 a Sơ đồ mạch

Hình 1.6.31 Mạch chỉ thị mức âm lượng dùng LM 3915 b Linh kiện

5.4 mạch sử dụng IC AN6884

Hình 1.6.32 Sơ đồ mạch chỉ thị âm lượng dùng IC AN6884

THỰC HÀNH CÁC MẠCH BỔ TRỢ

6.1.1 Lắp ráp, kiểm tra mạch Baxandall a Lắp ráp mạch điều chỉnh âm sắc 3 dải điều chỉnh

R13 1k b Kiểm tra, sửa chữa mạch

* Các bước kiểm tra, sửa chữa

- Bước 1: Xác định vị trí mạch âm sắc

Để xác định vị trí mạch banxadall trong máy tăng âm, cần dò ngược từ đầu vào mạch công suất đến đầu ra mạch âm sắc Ngoài ra, có thể nhận diện thông qua các biến trở như Volume, bass, treble và mid Đồng thời, cần xác định các đường nguồn cấp, đường tín hiệu vào và đường tín hiệu ra của mạch.

- Bước 2: Đo các mức điện áp

Sử dụng VOM đo điện áp cấp cho mạch, nối với mạch công suất, can nhiễu mạch

- Bước 3: Nhận dạng hư hỏng (pan)

Từ các bước 2 ta dựa trên các kết quả đo để lập lưu đồ kiểm tra để nhận dạng được các hư hỏng của mạch

- Bước 4: Xác định linh kiện hư hỏng và cách sửa chữa

Từ pan hư hỏng ta lập lưu đồ kiểm tra và kiểm tra lần lượt từng linh kiện theo lưu đồ và nếu hỏng thay thế

* Một số hư hỏng thường gặp

- Đầu ra không điều chỉnh được tiếng bass – treble hoặc điều chỉnh kém

+ Nguyên nhân: do biến trở VR kém hoặc chết, hoặc lắp tụ lọc chưa chính xác

+ Khắc phục: kiểm tra, thay thế các biến trở, thay thế các tụ lọc dải khác

- Đầu ra mạch công suất không có tín hiệu ra

Nếu mạch công suất hoạt động tốt nhưng mạch âm sắc không hoạt động, nguyên nhân có thể là do nguồn cấp cho mạch âm sắc không ổn định Để khắc phục, cần kiểm tra lại nguồn cấp, IC op-amp, transistor và các tụ ghép tín hiệu để đảm bảo mọi linh kiện đều hoạt động bình thường.

6.1.2 Lắp ráp, kiểm tra mạch Equalizer a Lắp ráp mạch equalizer 5 nút điều chỉnh b Khảo sát, kiểm tra, sửa chữa mạch

( Tương tự như mạch baxandall)

6.2 Mạch tạo hiệu ứng âm thanh

(Khảo sát, kiểm tra, sửa chữa mạch tạo hiệu ứng âm thanh tương tự như trên) 6.3 Mạch bảo vệ loa a Lắp ráp mạch bảo vệ loa

SP L to power amp out R

Q3 C1815 b Các bước kiểm tra, sửa chữa

(Các bước kiểm tra, sửa chữa tương tự như trên)

* Hiện tượng sai hỏng mạch:

- Mạch không bảo vệ khi điện áp điểm giữa bị lệch

+ Nguyên nhân: Do các diode ở bộ cầu diode bị đứt, R1 bị đứt, Q1 đứt CE

+ Khắc phục: kiểm tra lại mạch từ các điện trở, diode đầu vào đến các transistor Q1, Q2, Q3

- Điện áp ra mạch công suất bằng 0 nhưng Relay vẫn không đóng

+ Nguyên nhân: do Q1 luôn luôn dẫn bão hòa

+ Khắc phục: kiểm tra, thay thế các diode đầu vào mạch và transistor Q1

- Mạch không bảo vệ được quá trình quá độ khi đóng/mở máy

+ Nguyên nhân: do tụ C3 hoạt động chưa tốt

+ Khắc phục: kiểm tra lại tụ C3 xem có nạp xả điện tốt không

6.4 Mạch chỉ thị mức âm lượng a Lắp ráp mạch chỉ thị mức âm lượng

Lắp ráp mạch chỉ thị âm lượng dùng IC AN6884, IC LM 3914 b Các bước kiểm tra, sửa chữa

( Các bước thực hiện tương tự như bài trước)

KỸ THUẬT CD – VCD – DVD

CẤU TRÚC VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐĨA CD

CD (Compact Disc) là một phương tiện lưu trữ âm thanh số, sử dụng các tín hiệu nhị phân 0-1 Thông tin âm thanh được ghi trên đĩa dưới dạng các hố (Pit) và mặt phẳng (Plat), cho phép phát lại âm thanh chất lượng cao.

Diode laser được sử dụng để đọc các pit và plat trên đĩa, sau đó tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện tương ứng với các tín hiệu nhị phân 0-1 thông qua một bộ phận mạch điện.

1.2 Cấu trúc của đĩa CD:

- Hình dáng: Là tấm phẳng tròn có đường kính D = 12cm (Hình 2.1.1)

Hình 2.1.1 Cấu trúc đĩa CD

Vùng kẹp đĩa là phần trung tâm có lỗ tròn đường kính 15mm, với phần trong suốt bên ngoài có đường kính từ 26mm đến 33mm, được sử dụng để giữ đĩa cố định trên bàn xoay (Turntable) Bề mặt đĩa chứa dữ liệu, với lớp bốc hơi bề mặt kim loại nhôm có bề rộng từ 46mm đến 117mm, đóng vai trò quan trọng trong việc phản chiếu tia laser.

Bảng nội dung của đĩa, hay còn gọi là phần dẫn nhập, nằm ở vị trí trong cùng của đĩa Phần này cung cấp các thông tin quan trọng như tổng số bài hát, tổng thời gian phát, và thời gian phát cho từng bài hát.

Bề mặt chứa dữ liệu Phần dẫn nhập

Thông tin kết thúc chế độ phát (End of play) nằm ở phía ngoài cùng của đĩa, với bề rộng khoảng 1mm, thường được gọi là phần dẫn xuất (Lead Out).

Nội dung chính của đĩa hay phần chứa chương trình (Program area) nằm trong giới hạn giữa phần dẫn nhập và phần dẫn xuất, bao gồm thông tin về âm nhạc và thời gian phát sóng.

- Các chuỗi vệt hố (pit) với các chiều dài khác nhau, có 9 loại vết hố khác nhau với chiều dài biến động từ 0.87m 3.18m với chiều rộng của hố là 0.5

m, pit ngắn nhất có chiều dài là 0.87 m gọi là pit 3T và pit dài nhất là 3.18

- Các vệt hố trên được sắp xếp một cách liên tục hình thành một Track, khoảng cách giữa các Track là 1.6 m

1.3 Các thông số kỹ thuật của đĩa CD:

- Thời gian phát: 60 phút; tối đa 75phút

- Tia laser được sử dụng có bước sóng 780nm

- Tốc độ quay đĩa: Thay đổi và tốc độ giảm dần từ trong vùng tâm đĩa cho đến mép ngoài cùng của đĩa

+ Khi ở trong cùng: Tốc độ 500 vòng/ phút

+ Khi ở ngoài cùng: Tốc độ 200 vòng/phút

- Đáp ứng tần số (đối với âm thanh): 5Hz ÷ 20Khz

- Số bit dùng cho biến đổi D/A: 16bit

- Tần số lấy mẫu : 44.1Khz

- Lượng tử hoá tín hiệu: 16 bit tuyến tính

- Phương thức điều chế: biến điệu 8 bit ÷ 14 bit (Eighteen – Fourteen Modulation)

- Công suất bức xạ của tia laser: 0.2mmW

PHÂN LOẠI MÁY CD VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

Thực tế có các loại sau:

- Máy CD loại nhỏ (Mini CD player): Là loại bỏ túi, không có loa, chỉ nghe bằng head phone và dùng pin tiểu hoặc Adapter

-Máy xách tay (Portable CD player): loại xách tay như

Radio-cassette, có thể dùng điện AC, Pin Và có hệ thống loa đi kèm (Hình 2.1.3)

- Loại để bàn (Table top CD player): Đây là loại thường dùng điện AC mà không dùng qua Adaptor và không có hệ thống loa đi kèm (Hình 2.1.4)

- Loại dùng cho xe hơi (Car CD Player).

- Loại dùng kết hợp (combination CD Player): Dùng kết hợp CD với Radio- cassette

Có loại kiểu xách tay hoặc kiểu giàn được bố trí nhiều thớt (ngăn) và có cả tăng âm công suất lớn-(Hình 2.1.5).

SƠ ĐỒ KHỐI, CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ CÁC KHỐI TRONG CD

Hình 2.1.6 Sơ đồ khối đầu CD

3.2 Chức năng, nhiệm vụ các khối

3.2.1 Khối quang (Laser Pick-up hay Optical Pick-up): Xem (Hình 2.1.7)

Có các nhiệm vụ sau:

- Hội tụ và phản xạ chùm tia laser

- Giám sát cường độ phát xạ tia laser

- Thu nhận tia laser và biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện

3.2.2 Khối cơ khí : Xem (Hình 2.1.8)

Có các nhiệm vụ sau:

- Nâng và dịch chuyển khối Laser Pick-up, kẹp đĩa

- Dịch chuyển khay đĩa vào \ ra

- Định vị các cơ cấu truyền động, các môtơ, thực hiện di chuyển khối Laser Pick-up , trục quay đĩa và cơ cấu khay đĩa

Có các nhiệm vụ sau:

- Thu hiệu điện từ khối laser pick-up, cụ thể là từ các photodiode

- Biến đổi tín hiệu dòng điện sang tín hiệu điện áp (I-V), đây là dữ liệu cao tần nên người ta gọi là tín hiệu RF hay HF

- Khuếch đại tín hiệu RF để cấp cho:

+ Khối xử lý âm thanh (Data Strobe): Để cấp cho khối này thì trong khối RF có tầng RF.Amp đảm trách

Khối Servo bao gồm hai thành phần chính là Focus Servo và Tracking Servo, được cung cấp năng lượng bởi các tầng Focus.Amp và Tracking.Amp trong khối RF Ngoài ra, khối tách dữ liệu Data Strobe cũng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống này.

Có các nhiệm vụ sau:

- Nhận tín hiệu RF để tách (cắt) dữ liệu cần xử lý (Data slice)

- So pha và tạo dao động bằng vòng khoá pha để tái tạo lại các bit clock (Phase-locked loop for reproducing the bit clock)

- Nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung, giữ và chèn tín hiệu đồng bộ khung (Frame synchronization detection, holding, and insertion)

- Giải điều chế 14bit - 8 bit (EFM demodulation) để trả lại mã nhị phân 8 bit nguyên thuỷ

Tất cả các tín hiệu trên đều cấp cho khối Xử lý tín hiệu số (DSP)

3.2.5 Khối Xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processor-DSP)

Nhận tín hiệu từ khối Data Stroble và có các nhiệm vụ sau:

- Xử lý dữ liệu mã phụ (Subcode data processing)

- Phát hiện lổi và Sửa lỗi (CIRC error detection and correction)

- Giải đan xen dữ liệu Audio (Audio data interpolation)

- Xử lý các dữ liệu số trợ động hiệu chỉnh tốc độ quay của đĩa một cách hợp lý cấp cho khối Servo (CLV digital servo for spindle motor)

- Trao đổi dữ liệu với khối vi xử lý (Microcontroller Interface) để thực hiện các nhiệm vụ trên một cách đồng bộ …

Khối DSP bao gồm nhiều tầng và khối chức năng, chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu số, trong đó dữ liệu chủ yếu là các bit thông tin liên quan đến nội dung bài hát và âm thanh Những dữ liệu này sau đó được cung cấp cho mạch ADC trong khối Audio Processor.

Ngoài ra, để khối Audio Processor thực hiện được thì nó phải nhận các tín hiệu đồng bộ từ khối DSP

3.2.6 Khối xử lý âm thanh (Audio Processor)

Nhận tín hiệu âm thanh dưới dạng tín hiệu số từ khối DSP và có các nhiệm vụ sau:

- Chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (D/A Converter)

- Lọc và khuếch đại đệm tín hiệu âm thanh tương tự

Các máy có loa đi kèm thường được trang bị các mạch điện bổ sung, bao gồm mạch Âm sắc (Equalizer), mạch tạo âm thanh Stereo và âm thanh vòng (3D), cùng với mạch khuếch đại công suất âm tần để nâng cao chất lượng âm thanh.

Bao gồm các khối và có các nhiệm vụ tương ứng như sau:

+ Nhận tín hiệu phản hồi từ khối DSP (CLV digital servo)

Cấp điện áp điều khiển cho mạch khuếch đại thúc mô tơ quay đĩa (MDA spind) tự động giúp duy trì vận tốc dài của đĩa ổn định trong chế độ Play.

+ Nhận tín hiệu từ khối RF.Amp

Cấp áp điều chỉnh tự động cho cuộn dây hội tụ trên khối Laser Pikup giúp điều chỉnh cụm quang học theo phương thẳng đứng, đảm bảo tia laser hội tụ một cách chính xác nhất.

+ Nhận tín hiệu từ khối RF.Amp

Cấp áp điều chỉnh tự động cho cuộn dây Tracking trên khối Laser Pikup giúp điều chỉnh cụm quang học theo phương ngang, đảm bảo tia laser chiếu chính xác vào track cần đọc.

+ Nhận tín hiệu từ khối Tracking Servo

Cấp điện áp điều khiển cho mạch khuếch đại mô tơ dịch chuyển khối Laser pickup (MDA Sled) là quá trình tự động hóa, giúp điều chỉnh từ trong ra ngoài khi thiết bị hoạt động ở chế độ phát nhạc và chế độ nhảy track.

3.2.8 Khối MDA Đó là các mạch khuếch đại công suất cấp điện áp cho các mô tơ bao gồm:

- Mô tơ quay đĩa (Spind Motor)

- Mô tơ dịch chuyển đầu đọc (Sled Motor)

- Cuộn dây chỉnh hội tụ (Focus coil)

- Kể cả mô tơ đóng mở khay đĩa (Tray Motor)

- Tổng số bài hát trên đĩa

- Số thứ tự và thời gian của bài đang phát

- Số bài phát theo chương trình

- Chế độ hoạt động hiện tại như : chế độ âm thanh (Stereo, mono…), chế độ dò nhanh hay chậm

3.2.10 Khối điều khiển và xử lý hiển thị (Microcontroller)

- Nhận các tín hiệu từ hệ thống phím ấn hoặc từ mắt nhận tín hiệu từ xa

Nhận tín hiệu từ cảm biến và phản hồi từ các khối chức năng như DSP và nguồn cấp để thực hiện điều khiển một cách hợp lý và kịp thời.

Tạo ra các tín hiệu dữ liệu và xung clock cho các khối chức năng như Servo, DSP, bộ xử lý âm thanh và nguồn điện là cần thiết để thực hiện các chức năng điều chỉnh, điều khiển và đồng bộ hóa.

Nhiệm vụ chính của hệ thống là cung cấp nguồn điện cho các khối chức năng trong máy, bao gồm cả điện áp DC và AC với các mức khác nhau Nguồn điện có thể được ổn áp hoặc không, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng khối chức năng.

4 SƠ ĐỒ KHỐI, CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ CÁC KHỐI TRONG VCD

4.1 Sơ đồ khối, chức năng đầu VCD: ( xem hình 2.1.9)

Hình 2.1.9 Sơ đồ khối đầu VCD

4.2 So sánh giữa máy CD và VCD

* Từ 2 sơ đồ khối của máy CD và máy VCD ta thấy được sự giống nhau ở các khối:

* Nhưng bên cạnh đó mày đọc đĩa hình VCD cũng khác với máy đọc đĩa tiếng CD ở những phần sau:

− Mạch giải mã nén tín hiệu hình (MPEG - VIDEO Decoder)

− Mạch giải mã nén tín hiệu tiếng (MPEG - AUDIO Decoder)

− Mạch giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp

− Bộ nhớ RAM và ROM

− Mạch vi xử lý chủ (Host àP)

NGUỒN ĐIỆN

NGUỒN ỔN ÁP TUYẾN TÍNH

1.1 Sơ đồ khối nguồn và nhiệm vụ các khối a Sơ đồ khối

Hình 2.2.1 Sơ đồ khối nguồn ổn áp tuyến tính b Nhiệm vụ các khối

- Biến áp hạ áp: có nhiệm vụ nhận điện áp nguồn từ điện áp lưới hạ xuống mức điện áp cần thiết tùy máy

- Bộ chỉnh lưu: Chuyển điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều

- Bộ lọc B + chưa ổn: Làm nhiệm vụ lọc sơ bộ điện áp đầu ra chỉnh lưu

- Bộ ổn áp: Dùng để ổn định điện áp ra 1 chiều khi điện áp vào thay đổi

- Bộ lọc B + đã ổn: Dùng để san phẳng điện áp đầu ra sau khi ổn áp

1.2 Mạch nguồn ổn áp tuyến tính a Sơ đồ mạch điện

Hình 2.2.2 Sơ đồ mạch ổn áp tuyến tính

Bộ lọc áp B + đã ổn

Kiể m tra sửa chữ a bộ cầu dio de

- Biến áp: Hạ điện áp lưới xuống các mức điện áp cần thiết cung cấp cho máy

- D1, C1: Chỉnh lưu và lọc điện áp chưa ổn lấy từ cuộn (3,4)

- IC 7805: IC ổn áp nguồn +5V

- C3: Tụ lọc điện áp đã ổn cho nguồn +5V

- D2, C5, C6: Chỉnh lưu và lọc điện áp chưa ổn lấy từ cuộn (5,6,7) lấy ra nguồn đôi

- IC 7812, 7912: IC ổn áp nguồn +12V và -12V

- C7, C8: Tụ lọc điện áp đã ổn nguồn +12V, -12V

- Q1, R1, DZ1: Bộ ổn áp rời lấy nguồn +9V

- Q2, R2, DZ2: Bộ ổn áp rời lấy nguồn +3,3V

- C2, C4: tụ lọc nguồn đã ổn +9V, +3,3V

- D3, C7: Chỉnh lưu và lọc lấy điện áp -22V từ cuộn dây (8,9)

- (1, 2): Cuộn thứ cấp lấy ra điện áp AC 3,6V c Nguyên lý làm việc

Khi cấp điện, dòng điện được đưa vào biến áp hạ áp, sau đó đưa ra 4 mức điện áp:

- Mức 1: lấy ra mức điện áp 3,6V xoay chiều cung cấp cho sợi đốt màn hiển thị

- Mức 2: Đưa qua bộ cầu chỉnh lưu D1 lấy ra điện áp một chiều cấp cho mạch ổn áp tuyến tính Q1 và IC 7805 lấy ra các mức điện áp:

+ 9V cấp cho mạch giải nén, motor

+ 5V cấp cho VXL, mạch giải mã, mạch chuyển đổi DAC, ADC và mạch hiển thị

- Mức 3: qua bộ chỉnh lưu cầu D2, lấy ra các mức điện áp 1 chiều cấp cho

IC 7812, 7912 lấy ra mức điện áp ± 12V cung cấp cho các motor, mạch điều khiển motor, mạch KĐTT

Một phần điện áp + 12V được đưa vào mạch ổn áp tuyến tính dùng Q2 lấy ra mức điện áp +3,3V cấp cho cụm quang học

- Mức 4: qua D3 lấy ra mức điện áp - 22V cung cấp cho mạch hiển thị.

NGUỒN ỔN ÁP DẢI RỘNG

2.1 Sơ đồ khối và chức năng các khối a Sơ đồ khối

Hình 2.2.3 Sơ đồ khối nguồn ổn áp xung b Chức năng các khối

- Mạch lọc nhiễu: Có chức năng lọc bỏ nhiễu cao tần bám theo đường dây

- Mạch chỉnh lưu: Có chức năng đổi điện áp AC 220V thành điện áp DC 300V cung cấp cho nguồn xung hoạt động

Mạch dao động có nhiệm vụ tạo ra xung dao động cao tần, điều khiển đèn Mosfet để ngắt mở, từ đó tạo ra dòng biến thiên chạy qua cuộn biến áp xung.

- Đèn công suất: Ngắt mở dưới sự điều khiển của xung dao động để tạo ra dòng điện sơ cấp chạy qua biến áp xung

Mạch hồi tiếp là hệ thống lấy mẫu điện áp đầu ra và tạo ra điện áp sai lệch hồi tiếp cho mạch dao động, nhằm tự động điều khiển hoạt động của đèn công suất.

Biến áp xung là thiết bị điện tử kết hợp giữa cuộn sơ cấp, hồi tiếp và cuộn thứ cấp, cho phép điều khiển điện áp và cung cấp nhiều mức điện áp khác nhau theo nhu cầu sử dụng.

2.2 Sơ đồ mạch điện a Sơ đồ mạch

Hình 2.2.4 Sơ đồ mạch ổn áp xung b Nguyên lý hoạt động

* Đặc điểm của nguồn ngắt mở là dùng IC dao động (KA3842) kích Mosfet ngắt mở

- Nhiệm vụ các chân trên IC KA3842 được mô tả như sau:

Hình 2.2.5 Hình dáng và sơ đồ chân IC KA3842

+ Chân 1 (Comp): Ngõ vào so sánh

Chân 2 (Feedback) đảm nhận vai trò hồi tiếp ổn định độ rộng xung ra của mạch dao động Chân 3 (RC) được sử dụng để kết nối điện trở (R) và tụ điện (C) bên ngoài, nhằm định thời hằng cho mạch dao động Chân 5 (GND) được nối với mass để hoàn thiện mạch.

+ Chân 6 (Output): ngõ ra tín hiệu xung điều rộng

+ Chân 7 (Vcc): Điện áp nguồn nuôi ( +12V ÷ +18V)

+ Chân 8 (VREF): Tạo điện áp chuẩn +5V cho mạch dao động

Hình 2.2.6 Hoạt động ngắt mở nguồn xung

- Khi mới cấp điện, điện áp DC kích nguồn từ 1 nhánh diode cầu cấp cho

IC KA3842 thông qua điện trở R2, mạch bắt đầu dao động

- Khi mạch đã đi vào trạng thái quá độ, điện áp cảm ứng từ biến áp ngắt mở được nắn, lọc bởi D6, C4 tăng cường dòng cấp cho chân 7 IC

- Tín hiệu dao động xuất hiện tại chân 6 IC cấp cho cực G (Q1) hình thành dòng ngắt mở cảm ứng trên các cuộn thứ cấp

- Hoạt động ổn áp được thực hiện nhờ các thành phần Q2, Q3 kết hợp với chân 2 IC KA 3842 (hình 2.2.7)

Hình 2.2.7 Hoạt động ổn áp nguồn xung

- Q2: phần tử ghép quang (optron coupler) có nội trở CE của transistor quang thay đổi theo điện áp ra

- Q3 (TLP4312): khuếch đại sai biệt (Error Amp) phát hiện sự thay đổi điện áp ra, điều khiển Q2

Khi điện áp ra tăng, chân 1 (Q3) sẽ tăng lên, khiến Q3 dẫn mạnh và làm LED kết nối tại chân 1, 2 (Q2) phát sáng rực rỡ Điều này dẫn đến việc transistor kết nối tại chân 3, 4 cũng dẫn mạnh, làm tăng điện áp tại chân 2 Mạch so sánh bên trong sẽ tác động vào mạch dao động, tạo ra xung điều chế độ rộng với độ rộng xung giảm, dẫn đến sự giảm điện áp ra.

- Khi điện áp ra giảm thì quá trình diễn ra ngược lại

* Mạch bảo vệ quá dòng:

- Mạch bảo vệ quá dòng được hình thành nhờ sự kết hợp Q1, R12, R13 và chân 3 IC KA3842 (hình 2.2.8)

Khi hiện tượng quá dòng tải xảy ra, dòng ID qua Q1 tăng đột biến, dẫn đến áp tại chân S của Q1 gia tăng Sự gia tăng này thông qua điện trở R12 làm tăng áp tại chân 3 của IC KA3842, kích hoạt mạch so sánh và mạch chốt bên trong IC, từ đó cắt nguồn dao động tại chân 6.

IC làm mất nguồn ra

Hình 2.2.8 Mạch bảo vệ quá dòng

THỰC HÀNH SỬA CHỮA MẠCH NGUỒN

3.1 Kiểm tra, sửa chữa mạch nguồn ổn áp tuyến tính

3.1.1 Các bước kiểm tra, sửa chữa nguồn ổn áp tuyến tính

- Bước 1: Xác định vị trí mạch nguồn

Xác định vị trí mạch nguồn trong máy VCD bao gồm các linh kiện chủ yếu như cầu chì, biến áp, diode chỉnh lưu, tụ lọc nguồn và IC ổn áp Những linh kiện này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp và ổn định nguồn điện cho máy VCD hoạt động hiệu quả.

- Bước 2: Đo các mức điện áp nguồn

Sử dụng VOM đo các mức điện áp trên mạch nguồn:

+ Đo điện áp vào, ra trên các khối

+ Đo điện áp xoay chiều trên các cuộn dây của biến áp

+ Đo điện áp một chiều sau bộ chỉnh lưu

+ Đo điện áp một chiều trước bộ ổn áp

+ Đo điện áp một chiều tại đầu ra

- Bước 3: Nhận dạng hư hỏng (pan)

Từ bước 2 ta dựa trên các kết quả đo để lập lưu đồ kiểm tra để nhận dạng được các hư hỏng của mạch

- Bước 4: Xác định linh kiện hư hỏng và cách sửa chữa

Từ pan hư hỏng ta lập lưu đồ kiểm tra và kiểm tra lần lượt từng linh kiện theo lưu đồ và nếu hỏng thay thế

3.1.2 Một số hiện tượng sai hỏng mạch a PaN 1: Đĩa không đưa vào được, màn hiện số hiển thị tốt

* Nguyên nhân: Mất nguồn +12V cấp cho IC Loading (nạp đĩa)

Để kiểm tra và sửa chữa, trước tiên cần kiểm tra nguồn +12V, đo điện áp AC thứ cấp, và kiểm tra các điện trở cầu chì cũng như các IC ổn áp Nếu các chức năng không hoạt động, hãy xác định nguyên nhân và thực hiện các biện pháp khắc phục cần thiết.

* Nguyên nhân: Mất nguồn +5V cấp cho IC VXL

Để kiểm tra và sửa chữa mạch +5V, cần đo điện áp AC cung cấp, kiểm tra các điện trở cầu chì và các tụ lọc liên quan Nếu màn hình hiện số không hoạt động, đây có thể là dấu hiệu cho thấy mạch +5V gặp sự cố.

* Nguyên nhân: Mất nguồn +5V, nguồn âm, nguồn AC cấp cho tim đèn

* Cách kiểm tra và sửa chữa: Đo AC tại các cuộn thứ cấp, kiểm tra các mức

DC tại ngõ ra sau đó truy ngược lại để tìm linh kiện hỏng

3.2 Kiểm tra, sửa chữa nguồn dải rộng

3.2.1 Các bước kiểm tra, sửa chữa nguồn ổn áp dải rộng ( tương tự như nguồn tuyến tính)

3.2.2 Một số hiện tượng sai hỏng mạch a Pan 1: Mạch nguồn ngắt mở hoàn toàn không hoạt động

- Mất điện áp 300 VDC bên sơ cấp

+ Nếu chập các diode trong cầu diode chỉnh lưu sẽ dẫn đến nổ cầu chì hoặc đứt điện trở nhiệt, làm mất điện áp 300 VDC

+ Tụ lọc nguồn 300 VDC bị chập

- Nguồn không có dao động

Khi IC dao động KA3842 không hoạt động, cần kiểm tra điện áp nguồn cấp cho chân 7 của IC, đảm bảo khoảng +15V; nếu điện áp này mất, có thể do IC hỏng Đồng thời, kiểm tra điện áp chuẩn tại chân 8, cần đạt khoảng +5V; nếu không có điện áp này, cũng có khả năng IC đã hỏng.

Tín hiệu dao động tại chân 6, khi có dao động khoảng 2 ÷ 3V DC

+ Hỏng Mosfet ngắt mở, chạm D-S làm đứt điện trở nối mass với cực S

+ Hỏng diode D6 và tụ C6 lấy điện áp hồi tiếp

* Lưu đồ kiểm tra: b Pan 2: Nguồn đã chạy nhưng chưa hoàn hảo, quá cao hoặc quá thấp

* Nguyên nhân: do lỗi của mạch khuếch đại sai biệt Cần kiểm tra:

- Các điện trở cầu phân áp sai trị số

- Tụ lọc ngõ ra khô hoặc phù

* Lưu đồ kiểm tra: tương tự như trên

Kiểm tra sửa chữa dao động

Kiểm tra sửa chữa bộ cầu diode

Thử lại máy Kết thúc

Kiểm tra sửa chữa mosfet, R13

Kiểm tra biến áp xung

162 c Pan 3: Đĩa không đưa vào được, mà hiển thị số tốt

* Nguyên nhân: mất nguồn +12V cấp cho IC Loading

* Cách sửa chữa: kiểm tra nguyên nguồn +12V d Pan 4: Đĩa quay ngược chiều

* Nguyên nhân: thường lệch nguồn ± cấp cho Op amp điều khiển motor quay đĩa

* Cách sửa chữa: kiểm tra nguyên nguồn ± e Pan 5: Các chức năng không hoạt động

* Nguyên nhân: mất nguồn +5V cấp cho IC VXL

* Cách sửa chữa: đo AC ngõ ra cấp cho mạch nắn điện 5V

Kiểm tra các điện trở cầu chì, tụ lọc, diode nắn … của nguồn +5V f Pan 6: Màn hiện số không hoạt động

* Nguyên nhân: mất nguồn +5V, nguồn âm, nguồn Ac cấp cho tim đèn

* Cách sửa chữa: đo AC tại các nguồn thứ cấp

Kiểm tra các mức DC ở ngõ ra liên quan với đèn báo từ đó tìm ngược lại tìm linh kiện hỏng

HỆ CƠ VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

HỆ CƠ

1.1 Sơ đồ kết cấu của hệ cơ

1.1.1 Sơ đồ kết cấu của hệ cơ

- Khối cơ khí tổng thể : ( Hình 2.3.1)

Bao gồm các bộ phận phận chính:

+ Khối hệ cơ chính (Base Unit ) là hệ cơ căn bản nhất (hình 2.3.2), nó chứa các chi tiết liên quan đến sự điều khiển khối đầu đọc

+ Bệ đỡ hệ cơ chính (Holder BU) – (Hình 2.3.3)

+ Khay đĩa (Tray), cơ cấu đóng mở khay đĩa và mô tơ đóng mở khay đĩa – (Hình 2.3.4) và (hình 2.3.5)

+ Khung hệ cơ: Để chứa tất cả các bộ phận trên và nó được gắn cố định với vỏ máy CD/VCD – (Hình 2.3.4)

1.1.2 Tên gọi của các chi tiết của hệ cơ chính

Chi tiết số Tên goi

201 Optical Pick up khối đầu đọc Phát và thu tia laser, điều chỉnh hội tụ và Track

202 Wire - Dây dẫn Dẫn các tín hiệu và nguồn cấp giữa khối đầu đọc và mạch RF hoặc bo mạch chính

203 Gear - Bánh răng Truyền động làm dịch chuyển khối đầu đọc

204 Insulator Đệm cao su hoặc lò xo

Giảm xóc cho hệ cơ

205 Shaft (Sled) - Thanh dẫn hay trục dẫn động

Dẫn hướng dịch chuyển cho khối đầu đọc

206 Gear (Platness) Bánh răng trung gian

Là bánh răng trung gian dẫn lực quay từ mô tơ dịch Track (Sled Motor) cho bánh răng 203

207 Bo mạch điện mô tơ Cấp áp cho các mô tơ quay đĩa và dịch chuyển đầu đọc

208 Screw ốc vit Cố định bo mạch mô tơ

209 Turntable bàn xoay Cùng với vành nam châm trên cần kẹp đĩa ép chặt đĩa để quay đĩa nhờ Spindle

210 Mecha Base sườn cơ hay sườn máy

Dùng làm định vị cho các bộ phận cơ khí

M101 Spindle Motor Mô tơ quay đĩa Quay đĩa

M102 Sled Motor Mô tơ dịch chuyển đầu đọc

Di chuyển đầu đọc thực hiện dịch track

1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ cơ trong máy CD/VCD

Khi máy CD/ VCD hoạt động của hệ cơ diễn ra như sau :

Mô tơ đóng mở khay đĩa hoạt động thông qua dây đai cao su hoặc bánh răng, truyền động đến thanh răng ghép chặt trên khay đĩa để đưa khay vào hoặc ra Quá trình dừng hoạt động của mô tơ khi khay đĩa vào/ra được giám sát và báo về CPU thông qua công tắc giám sát (SW.open/close) đặt ngay bên cạnh khay đĩa, nhằm tránh gây quá tải cho mô tơ.

Khi khay đĩa được đưa vào hoặc ra, cơ cấu dẫn hướng sẽ điều chỉnh hệ cơ chính lên xuống, cho phép khay đĩa di chuyển vào trong hoặc ra ngoài Khi khay vào bên trong, hệ cơ chính được nâng lên và đĩa được kẹp chặt nhờ hệ thống kẹp đĩa, bao gồm bàn xoay 209 và cần kẹp đĩa gắn trên khung hệ cơ.

Khi đĩa được đưa vào, mô tơ quay đĩa M101 bắt đầu hoạt động, khối đầu đọc 201 thực hiện dò hội tụ và tìm kiếm nội dung của đĩa để tiến hành phát (Play) Đầu đọc di chuyển để dò hội tụ nhờ cuộn Focus và cuộn tracking bên trong thấu kính, đồng thời dịch chuyển vào hoặc ra khỏi tâm đĩa thông qua cơ cấu truyền động với thanh răng gắn trên đầu đọc và bánh răng trung gian 203, 204 Bánh răng dẫn động 206 gắn trên mô tơ dịch chuyển đầu đọc M102 (Sled mô tơ) giúp dẫn hướng cho đầu đọc nhờ trục dẫn hướng 205.

Trong quá trình máy Play, chỉ có đầu đọc và hệ thống truyền động quay đĩa cùng với việc dịch chuyển đầu đọc hoạt động, trong khi hệ thống đóng mở khay đĩa không hoạt động Hệ thống này chỉ hoạt động khi đưa đĩa vào hoặc ra.

KHỐI LASER PICK – UP

2.1 Cấu trúc của khối Laser - pickup:

2.1.1 Cấu trúc của loại 3 tia: a Sơ đồ cấu trúc: (Hình 2.3.7) b Chức năng cđa các khối:

* Laser Diode – LD : Bộ phận này dùng để tạo ánh sáng Laser, bước sóng của ánh sáng Laser là  = 780nm

- Hình dạng Diode Laser: Diode Laser có hình dạng ba chân, trong đó gồm một chân chung, một chân dành cho Diode LD, một chân dành cho Diode MD

- Ký hiệu Diode Laser: LD

Laser Diode: Dùng để phát ra tia Laser cung cấp cho cụm quang học và Diode MD

* Monitor Diode - MD: là Diode giám sát, nhận ánh sáng từ Diode Laser tới, cấp cho mạch APC (Automatic Power Control: Tự động điều chỉnh công suất tia sáng)

* Lưới nhiễu xạ (Ddiffraction Grating):

Khi tia sáng Laser đi qua lưới nhiễu xạ, hiện tượng nhiễu xạ tạo ra một tia chính và hai tia phụ.

* Bán lăng kính và lăng kính phân tia:

- Bán lăng kính (Half Prism) được sử dụng cho phân cực thẳng Lăng kính phân tia (Beam Splitter) được dùng cho phân cực vòng

- Bán lăng kính cho phép truyền ánh sáng theo tỷ lệ 50% theo hướng truyền đi và 50% theo hướng vuông gốc Thấu kính phân tia có nhiệm vụ truyền toàn

Ánh sáng phân cực ảnh hưởng đến 168 bộ 100% ánh sáng, với ánh sáng phân cực thẳng giảm 50% khi xuyên qua bán lăng kính và tiếp tục giảm 25% khi đến Photo Detector Ngược lại, trong trường hợp sử dụng phân cực vòng, sự thay đổi góc phân cực do tán xạ đôi dẫn đến việc giảm lượng ánh sáng tới Photo Detector.

Thấu kính chuẩn trực (Collimator Lens) có chức năng biến đổi ánh sáng đi qua bán lăng kính hoặc bộ tách tia thành một chùm tia song song, giúp cải thiện độ chính xác trong các ứng dụng quang học.

* Phiến đổi hướng ( Wave Lens Plate):

Phiến đổi hướng được chế tạo từ tinh thể dị hướng, với khả năng thay đổi chiết xuất theo hướng ánh sáng Khi ánh sáng đi qua phiến này, nó sẽ bị lệch pha 90 độ so với thành phần ban đầu Kết quả là ánh sáng phân cực thẳng được chuyển đổi thành phân cực vòng, và ngược lại, ánh sáng phân cực vòng sẽ trở thành phân cực thẳng.

Thấu kính này hội tụ tia Laser trên bề mặt đĩa và được điều khiển bởi hai cuộn dây: cuộn Focus và cuộn Tracking Khoảng cách giữa thấu kính và bề mặt đĩa được điều chỉnh bởi cuộn hội tụ, cho phép thấu kính di chuyển theo tín hiệu từ bề mặt đĩa.

* Thấu kính lõm (Concave Lens):

Thấu kính này giúp giảm thiểu ảnh hưởng của sự biến đổi chiều dài đường dẫn ánh sáng trên bộ tách quang, do khoảng cách giữa vật kính và bề mặt đĩa thay đổi.

* Các thấu kính hình trụ (Cylinder Lens):

Thấu kính trong khối nhận diện Focus biến đổi tia sáng từ hình Elip theo chiều dọc sang vòng tròn và cuối cùng thành Elip theo chiều ngang Quá trình này được minh họa rõ ràng, cho thấy sự chuyển đổi của chùm tia qua từng giai đoạn.

Hình 2.3.8 Dạng tia sáng khi đi qua thấu kính hội tụ

Khi khoảng cách giữa vật kính và bề mặt đĩa thay đổi, vị trí này sẽ thay đổi

* Bộ tách quang (Photo Detector) hay ma trận diode:

Photo Detector hoạt động theo phương thức 3 tia sử dụng 6 cảm biến, với cấu trúc được minh họa trong hình 2.3.9 Trong đó, một tia chính đi qua thấu kính hình trụ và chiếu vào tổ hợp các cảm biến A, B, C và D, cho phép nhận diện sự sai lệch Focus một cách chính xác.

Tia phụ rơi trên các cảm biến E và F tạo ra tín hiệu Tracking, trong khi dữ liệu ghi trên bề mặt đĩa là tổng hợp từ các cảm biến A, B, C và D tại vị trí tia chính rơi.

2.1.2 Cấu trúc của loại 1 tia

Cụm quang học loại 1 tia có cấu trúc tương tự như loại 3 tia, được thiết kế để thu gọn kích thước nhằm sử dụng trong các máy CD/VCD xách tay và máy mini Khác với loại 3 tia, loại này không sử dụng lưới nhiễu xạ, do đó ánh sáng laser chỉ tạo ra một tia hội tụ trên đĩa Tia sáng phản hồi sẽ đi vào lăng kính hình trụ và được tập trung trên ma trận diode.

- Trên ma trận diode người ta không sử dụng 2 diode phụ để nhận diện sai lệch Track mà chỉ sử dụng 4 diode ở phần trung tâm (Hình 2.3.10)

Hình 2.3.10 Ma trận diode sử dụng trong cụm quang học 1 tia

Dành cho khôi phục dữ liệu ( Data Recovery)

Nhận diện sai lệch và track

2.2 Cấu tạo, chức năng, nhiệm vụ của khối Laser - pickup

Cấu tạo của khối Laser Pickup trong thực tế như sau:

Hình 2.3.11.Cấu tạo khối Laser-Pickup Hình 2.3.12 Hình dạng thực tế

- Cụm quang học: Đó là khối lăng kính và thấu kính (xem hình 2.3.11)

- Laser diode (LD): Gắn ngay bên hông của khối mắt đọc

Diode giám sát (MD) kết hợp với diode phát sáng (LD) để thu nhận ánh sáng từ LD, cung cấp tín hiệu cho mạch điều khiển tự động (APC) Mạch APC này có chức năng điều chỉnh cường độ phát sáng của LD, đảm bảo rằng nó luôn duy trì ở mức ổn định.

- Cụm diode tách quang (PD): nằm ngay trên khối mắt đọc (Bo mạch)

Mạch tự động điều chỉnh công suất phát xạ quang APC nằm trên khối đầu đọc hoặc được lắp đặt trên mạch chính và kết nối qua dây nối.

- Cuộn dây hội tụ (Focus coil) và cuộn dây chỉnh track (Track coil)

2.3 Nguyên lý hoạt động của khối Laser – pickup: (hình 2.3.13)

Khi cấp nguồn cho lade, nó phát ra ánh sáng hồng ngoại với bước sóng 780μm Ánh sáng này được truyền qua thấu kính chuẩn trực và thấu kính nhiễu xạ, cả hai thấu kính đều nằm trong lưới nhiễu xạ Thấu kính này có tác dụng chia tia lade thành nhiều tia khác nhau.

3 tia riêng biệt như hình 2.3.13

Tia chính (tia giữa) là tia mạnh nhất, được sử dụng để đọc dữ liệu ở vệt pit và flat, trong khi hai tia còn lại có cường độ yếu hơn, phục vụ cho việc giám sát phía trước và sau tia chính Ba tia này tiếp tục đi qua bán lăng kính, hay còn gọi là lăng kính phân tách tia.

Lăng kính này hoạt động như một bộ phận chia quang học, cho phép ánh sáng đi qua hoặc phản xạ dựa vào sự phân cực của ánh sáng laser Mặt phẳng phân cực đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.

MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ TƠ QUAY ĐĨA

3.1 Sơ đồ khối, nhiệm vụ của mạch điều khiển mô tơ quay đĩa ( Spindle motor)

Hình 2.3.13 Thấu kính nhiễu xạ tách tia laser thành nhiều tia nhiều tia

Hình 2.3.14 Sơ đồ khối chức năng mạch điều khiển mô tơ quay đĩa

3.1.2 Chức năng, nhiệm vụ của mạch điều khiển mô tơ quay đĩa

- Mô tơ quay đĩa: Quay đĩa với yêu cầu là tốc độ dài không đổi để đầu đọc truy cập dữ liệu trên đĩa

Mạch khuếch đại thúc (MDA) nhận tín hiệu điều khiển từ mạch Servo và khuếch đại dòng điện lên mức đủ lớn để cung cấp cho mô tơ quay đĩa Dòng ra của MDA luôn biến đổi nhằm đảm bảo vận tốc dài của đĩa duy trì ổn định.

Mạch Servo là một phần quan trọng trong hệ thống điều khiển, có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ khối DSP để điều chỉnh mô tơ quay đĩa Chức năng chính của mạch này là đảm bảo vận tốc dài của mô tơ luôn ổn định, góp phần vào hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống Chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về mạch Servo trong bài viết tiếp theo.

Mạch DSP nhận tín hiệu báo track từ mạch RF và cung cấp tín hiệu cho mạch Servo, giúp điều chỉnh tốc độ quay của mô tơ một cách phù hợp.

3.2 Sơ đồ mạch nguyên lý của mạch điều khiển mô tơ quay đĩa

3.2.1 Mạch điện MDA động cơ quay đĩa loại DC

* Sơ đồ mạch điện: (Hình 2.3.15 )

Hình 2.3.15 Sơ đồ mạch điện nguyên lý MDA động cơ quay đĩa loại DC

- DCM1: Mô tơ quay đĩa

- SP+ và SP- là 2 ngõ ra tín hiệu điều khiển từ mạch Servo:

+ Khi điện áp SP+ = SP- thì ngõ ra mạch khuếch đại OPAMP = 0  transistor công suất T1 và T2 đồng thời không dẫn  Môtơ không quay

+ Khi điện áp SP+> SP- thì ngõ ra mạch khuếch đại OPAMP > 0  transistor công suất T1 dẫn và T2 không dẫn  Môtơ quay

Khi điện áp SP+ lớn hơn điện áp SP-, ngõ ra của mạch khuếch đại OPAMP sẽ tăng, dẫn đến transistor T1 hoạt động mạnh mẽ hơn, khiến mô tơ quay nhanh hơn Điện áp SP+ và SP- từ mạch Servo cung cấp cho OPAMP được điều chỉnh để đảm bảo tốc độ dài của đĩa không thay đổi, với tốc độ góc tối đa đạt 500 vòng/phút khi đầu đọc ở trong cùng và tối thiểu 200 vòng/phút khi đầu đọc ở ngoài cùng của đĩa.

+ Khi cần hãm đĩa để dừng nhanh thì lúc này mạch Servo sẽ cho ra điện áp

SP+ CLOSE(-) thì ngõ ra mạch khuếch đại OPAMP

> 0  transistor công suất T1 dẫn và T2 không dẫn  Môtơ quay theo chiều thuận  Khay đĩa được đưa ra

Tương tự giải thích cho các trường hợp mô tơ quay theo chiều ngược lại, khay đĩa được nạp vào

5.2.2 Mạch khuếch đại thúc mô tơ (MDA) dùng IC (hình 2.3.23)

Hình 2.3.23 Mạch MDA đóng mở khay đĩa dùng vi mạch

* Nguyên lý hoạt động của mạch:

- Rin và Fin là 2 tín hiệu logic từ mạch vi xử lý đưa tới

Ta có bảng trạng thái như sau:

- Out1 và Out2 là 2 ngõ ra nối với mô tơ đóng mở khay đĩa

Cả 2 trường hợp Out1 và 2 đều cùng mức logic (L hoặc H) thì mô tơ không quay

Còn trường hợp Out1=’H’ và Out2=’L’ Mô tơ quay thuận (mở khay đĩa-Open) và trường hợp ngược lại thì Mô tơ quay ngược (Đóng khay đĩa – Close).

THỰC HÀNH HỆ CƠ VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

6.1.1 Khảo sát và tháo ráp hệ cơ:

Nguyên tắc tháo ráp là: Tháo trước – Ráp sau Để thay thế khối đầu đọc 201, cần tiến hành tháo ráp hệ cơ theo các bước được chỉ dẫn trong sơ đồ rã 3 chiều.

- Bước 1: Tháo nắp máy phía trên ra khỏi vỏ máy

Bước 2: Rút các jack liên lạc từ bo mạch chính lên hệ cơ, bao gồm kết nối với mắt đọc 202, mô tơ dịch chuyển đầu đọc và quay đĩa, cũng như mô tơ đóng mở khay đĩa.

- Bước 3: Tháo 4 ốc gắn bệ đỡ hệ cơ vào vỏ máy để tháo toàn bộ khối hệ cơ ra khỏi vỏ máy

- Bước 4: Tháo khay đĩa ra khỏi hệ cơ (chú ý khoá mở khay)

- Bước 5: Tháo hệ cơ chính (8) ra khỏi bệ đỡ (5), bằng cách tháo 4 ốc và 4 lò xò giảm xốc

- Bước 6: Tháo bánh răng trung gian truyền động đầu đọc (202) bằng cách ấn khoá để tháo

- Bước 7: Tháo trục dẫn động (205) để tháo khối đầu đọc (201) ra khỏi cơ hệ

- Bước 8: Tiến hành thay mắt đọc

Quá trình ráp mô tơ quay đĩa M101 được thực hiện theo thứ tự ngược lại với quá trình tháo Để thay thế mô tơ, bạn cần thực hiện từ bước 1 đến bước 5, sau đó tiếp tục với các bước hướng dẫn tiếp theo.

- Bước 6: Tháo bàn xoay 209 ra khỏi trục mô tơ quay đĩa M101

- Bước 7: Tháo 2 ốc gá mô tơ quay đĩa và tiến hành thay mô tơ mới

Quá trình lắp mô tơ quay đĩa diễn ra ngược lại với quá trình tháo Để thay thế mô tơ dịch chuyển đầu đọc M102, cần thực hiện từ bước 1 đến bước 6, sau đó tháo hai ốc gá mô tơ dịch chuyển đầu đọc ra khỏi hệ cơ chính.

Quá trình lắp mô tơ dịch chuyển đầu đọc diễn ra theo trình tự ngược lại với quá trình tháo Để thay thế mô tơ đóng mở khay đĩa, bạn cần thực hiện từ bước 1 đến bước 4, sau đó tháo dây đai và 2 ốc gá mô tơ để tiến hành thay thế.

6.1.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa hệ cơ a Hệ thống đóng mở khay đĩa không hoạt động hoặc không chính xác

Có thể do các nguyên nhân sau:

- Ráp khay đĩa sai làm kẹt khay: Kiểm tra và tháo ráp lại cho đúng

Khi dây đai cao su bị đứt, lỏng hoặc bánh răng truyền động hỏng, cần tiến hành tháo khay đĩa để kiểm tra Quan sát kỹ dây đai cao su và hệ thống truyền động di chuyển khay, bao gồm bánh răng và thanh răng, để phát hiện các hư hỏng như nứt, gãy, trượt hoặc mòn.

…Tiến hành thay dây, bánh răng đúng kích cỡ và khay đĩa nếu thanh răng hỏng đúng kích cỡ

Kiểm tra khoá chuyển mạch giám sát khay đĩa hỏng là một bước quan trọng trong quá trình bảo trì Khoá này thường được đặt cạnh hông của khay và là một chuyển mạch cơ khí Bạn cần quan sát xem khoá có bị gãy hay không, đồng thời kiểm tra bằng cách thông dòng để xác định xem khoá có đóng hay thường đóng khi dịch chuyển khay đĩa vào hoặc ra bằng tay.

Để kiểm tra mô tơ hỏng, cần đo cuộn dây để xác định có bị đứt hay không, kiểm tra trục mô tơ xem có bị kẹt không và thử nghiệm bằng cách cấp áp bên ngoài theo thông số ghi trên thân mô tơ Nếu cần thiết, tháo và thay thế mô tơ bằng loại tương đương Ngoài ra, cần lưu ý đến việc kẹp đĩa và bàn xoay kẹp đĩa, nếu quá chặt hoặc quá lỏng có thể gây ra vấn đề Nguyên nhân thường gặp của sự cố này là do tháo lắp không chính xác.

- Cân chỉnh 4 ốc gá hệ cơ chính quá lỏng, hoặc không đều, hoặc quá chặt Cần phải cân chỉnh lại cho chính xác

- Cần ép đĩa gá quá sát là cọ đĩa vào khay, hoặc quá cao làm đĩa bị trượt do kẹp không chặc

Đĩa gá không cân xứng hoặc bàn xoay gắn vào trục mô tơ quay không đúng cách có thể dẫn đến hư hỏng Cần thay thế và lắp ráp lại một cách chính xác Hệ cơ chính cũng cần được kiểm tra để đảm bảo khả năng nâng hạ đúng cách.

Trường hợp này thường là do các nguyên nhân sau:

- Cân chỉnh 4 ốc gá hệ cơ chính quá lỏng, hoặc quá chặc Cần phải cân chỉnh lại cho chính xác

Kiểm tra khoá và rãnh trượt của hệ cơ chính để đảm bảo hoạt động trơn tru Nếu phát hiện bị gãy, kẹt hoặc mòn, cần bôi mỡ hoặc thay thế bệ nâng và khoá Đặc biệt, nếu đĩa không quay, hãy kiểm tra kỹ lưỡng để khắc phục sự cố kịp thời.

Trường hợp này thường là do các nguyên nhân sau:

- Kẹt đĩa do cọ khay hoặc cần kẹp đĩa quá thấp, kênh

Hỏng mô tơ quay đĩa hoặc mạch điện là nguyên nhân phổ biến cần kiểm tra Để xác định tình trạng mô tơ, hãy đo cuộn dây để kiểm tra có đứt không, thử trục mô tơ xem có bị kẹt hay không, và đo thông số áp trên 2 cực mô tơ khi cấp điện hoặc áp bên ngoài tương ứng Nếu cần thiết, tháo và thay mô tơ bằng loại tương đương Ngoài ra, nếu đầu đọc không dịch chuyển được hoặc có nhưng không chính xác, cần xem xét và khắc phục vấn đề này.

Trường hợp này thường là do các nguyên nhân sau:

Cơ cấu truyền động có thể gặp phải một số sự cố như bánh răng trung gian bị vỡ, không được khóa chặt, thanh răng gắn trên mặt đọc bị gãy, hoặc mắt đọc bị trượt ra khỏi rãnh dẫn hướng.

…Kiểm tra, tháo ráp, cân chỉnh và thay thế đúng loại hoặc tương đương

Khi mô tơ dịch chuyển đầu đọc bị hỏng, cần kiểm tra mô tơ bằng cách đo cuộn dây để xác định xem có bị đứt hay không Tiến hành kiểm tra trục mô tơ để phát hiện có bị kẹt hay không, đồng thời đo thông số áp trên hai cực của mô tơ khi cấp điện cho máy hoặc áp bên ngoài theo thông số ghi trên thân mô tơ Nếu cần thiết, tháo và thay thế mô tơ bằng loại tương đương.

Khoá chuyển mạch giám sát mắt đọc có thể gặp sự cố khi mắt dịch chuyển vào tâm đĩa bị hỏng, dẫn đến tình trạng không đóng hoặc dây kết nối với bo mạch bị đứt Điều này khiến mô tơ dịch chuyển đầu đọc không dừng lại, gây hỏng bánh răng và mô tơ Do đó, cần thực hiện kiểm tra và thay thế kịp thời để khắc phục sự cố.

- Hỏng mạch điện điều khiển mô tơ dịch chuyển đầu đọc ( xem cách sửa chữa ở bài sau)

6.2.1 Khảo sát và tháo ráp khối laser – pick up

Xem hình minh hoạ các bước tháo – ráp khối laser – pick up:

6.2.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa khối Laser - pickup:

Các hiện tượng hư hỏng cơ bản của khối laser- pickup: a Không đọc dữ liệu, máy tự dừng, đèn play tự tắt và báo (No Dics)

* Nguyên nhân: Do mắt hỏng hoặc phát xạ quá yếu hoặc chiết áp APC chỉnh sai

* Cách kiểm tra, sửa chữa:

Quan sát sự phát xạ của mắt để kiểm tra độ sáng của diode laser, bao gồm việc xác định ánh sáng đỏ phát ra nhiều hay ít Khoảng cách an toàn để quan sát là khoảng 12 inch (31 cm) từ thấu kính đến mắt người Ngoài ra, có thể sử dụng máy đo công suất phát xạ của tia laser, thường có công suất dưới 1 mW.

- Nếu mắt không sáng, kiểm tra lại dây nối, chỉnh thử chiết áp APC, tiến hành thay mắt mới

- Nếu mắt có sáng, lau chùi mắt bằng bông thắm dầu lau mắt, chỉnh thử chiết áp APC, thay mắt mới

BOARD ĐA NĂNG

MẠCH RF AMP

1.1 Sơ đồ khối và nhiệm vụ của các khối mạch RF.AMP:

Hoạt động hiệu quả của chùm tia laser tạo ra tín hiệu RF Playback từ photodiode Tín hiệu RF bao gồm nhiều sóng sin với tần số khác nhau Mặc dù lý tưởng là tái tạo chính xác tín hiệu EFM của mạng tại đầu ra, nhưng có thể xảy ra sai lệch do một số nguyên nhân nhất định.

+ Độ bằng phẳng của đĩa: có ảnh hưởng trầm trọng các vấn đề tụ tiêu

+ Bụi bẩn trên bề mặt của đĩa có thể làm cho ánh sáng laser trên bề mặt đĩa sẽ thay đổi

+ Độ mở kích thích chùm tia laser trên bề mặt pit rộng hơn, chính pit đó làm cho đáp tuyến mất lý tưởng

+ Thời gian đáp ứng của servo hội tụ đạt được qua mạch điện tử nên không thể đáp ứng ngay lập tức

+ Hình dạng của pit không phải vuông gốc mà là lượng tròn dẫn đến tín hiệu EFM thu được từ photodiot không còn là sóng vuông

Tín hiệu từ photodiode tạo ra các sóng sin tổ hợp với tần số từ 196 đến 720 KHz, tương ứng với thời gian từ 3T đến 11T, theo định luật 2 đến 10.

Trong đó 4,321MHz là tốc độ truyền bit

Vì do 2 chu kì liên tiếp là 3T hoặc 11T mới hình thành sóng sin đầy đủ

Hình 2.4.1 Sơ đồ khối mạch RF.AMP

1.1.3 Chức năng của các khối

- Khối I-V Comverter: Có nhiệm vụ biến đổi dòng điện chạy qua photodiode thành điện áp ở ngõ ra

- Dạng tín hiệu RF (3T – 11T) hay còn gọi là biểu đồ mắt (Eye – Pattern) có dạng thực tế như (hình 2.4.2):

Hình 2.4.2 Dạng tín hiệu RF

- Khối Adder: Có nhiệm vụ cộng 2 mức điện áp ở đầu vào đưa đến ngõ ra

Khối Wave Shaper và Asymmetry có chức năng chuyển đổi tín hiệu RF tại ngõ ra thành chuỗi số nhị phân, phục vụ cho mạch xử lý tín hiệu số, như được thể hiện trong sơ đồ nguyên lý (hình 2.4.3).

Hình 2.4.3 Khối Wave Shaper và Asymmetry

Trong chế độ phát bình thường, chùm tia laser phản chiếu từ mặt đĩa được thu nhận bởi mạng photodiode trong khối laser pick up Hệ thống này sử dụng ba tia, cho phép dữ liệu được thu nhận qua bốn photodiode A, B, C, D Dữ liệu thu được ở dạng dòng điện chạy qua photodiode, và để dễ xử lý, tín hiệu này được chuyển đổi sang dạng điện áp bởi khối I-V Convert Tại ngõ ra của khối này, tín hiệu là sự tổ hợp của các dạng sóng sin có tần số khác nhau.

196 - 720KHz gọi là dữ liệu RF Để dễ dàng trong việc xử lý, tín hiệu RF được

Khối Wave Shaper chuyển đổi tín hiệu analog sang dạng số, tạo ra chuỗi nhị phân 0 (mass) và 1 (Vcc) Tín hiệu đầu ra sau đó được gửi đến khối hồi tiếp Asymmetry Mục tiêu của quá trình hồi tiếp này là đảm bảo thu nhận dữ liệu một cách chính xác.

KHỐI DSP

2.1 Sơ đồ khối, nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động của khối DSP

Hình 2.4.4 Sơ đồ khối DSP 2.1.2 Chức năng, nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động chung của các khối a Khối tách dữ liệu (Data Stroble)

- Biến đổi tín hiệu nhị phân ở ngõ vào thành dữ liệu EFM ở ngõ ra

- Tách tín hiệu đồng bộ khung

- Tách tín hiệu Bit clock

* Sơ đồ khối chức năng : (hình 2.4.5)

Hình 2.4.5 Sơ đồ khối data strobe

Khối xử lý tín hiệu số (DSP)

EFM Data Bit Clock Sync signal

Giao tiếp Vi xử lý

Khối tách dữ liệu (Data Strobe)

* Hoạt động của từng mạch

Mạch Data Strobe có nhiệm vụ tách các bit clock đồng bộ hóa với dữ liệu từ tín hiệu EFM, đảm bảo rằng mặc dù các mạch Servo hoạt động chính xác, dữ liệu tái tạo trên CD vẫn có thể chứa các thành phần biến động Việc này giúp ngăn ngừa các dao động gây ra lỗi đọc, đặc biệt là đối với nhiều bit 0 liên tiếp Sơ đồ mạch Data Strobe có thể được mô tả như hình 2.4.6.

Hình 2.4.6 Sơ đồ khối của mạch data trobe

Từ sơ đồ trên ta có thể biểu diễn dưới dạng sóng như sau:

Mạch này chuyển đổi dạng sóng EFM thành dữ liệu EFM, giúp tín hiệu được giải mã bởi các bit clock được gửi cùng với tín hiệu EFM từ mạch Data Strobe Hình dạng sóng của mạch này được minh họa trong hình 2.4.8.

- Mạch syncode dectecter: (Mạch tách tín hiệu đồng bộ và mạch bảo vệ)

Tín hiệu từ mạch Data Strobe chứa chuỗi dữ liệu gồm các số “0” và “1” nối tiếp, nhưng không xác định được điểm bắt đầu của dữ liệu Dữ liệu này được tổ chức theo mã 588 bit trong một khung, với tín hiệu đồng bộ được thêm vào phía trước.

Tín hiệu đồng bộ có kiểu mẫu với bề rộng xung là 11T – 11T tín hiệu này không được dùng trong dữ liệu âm nhạc

Tín hiệu tương tự của tín hiệu đồng bộ có thể phát sinh do các yếu tố như trầy xước đĩa Để khắc phục tình trạng mất tín hiệu đồng bộ, mạch bảo vệ tín hiệu đồng bộ hoạt động để lấy ra các tín hiệu tương tự, bổ sung cho phần tín hiệu bị mất Sơ đồ khối của mạch này có thể được mô tả như hình 2.4.9.

Hình 2.4.9 Sơ đồ khối Syncode detecter

Sync Signal Pattem Detector: Mạch nhận dạng mẫu tín hiệu đồng bộ

Supplementary Singnal Genarator: Bộ tạo tín hiệu bổ phụ

Time Gate Generator: Bộ tạo cổng thời gian

Mạch này nhận diện tín hiệu đồng bộ theo mẫu 11T – 11T, với tín hiệu được lấy theo từng khung Từ tín hiệu này, tín hiệu cổng thời gian được tạo ra.

The 191 system is designed to monitor synchronization signals and compensate for any lost or incorrect synchronization data Additionally, it incorporates a Digital Signal Processor (DSP) to enhance signal processing capabilities.

Khối xử lý tín hiệu số đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị như máy CD và VCD Nó thực hiện nhiều chức năng thiết yếu, bao gồm giải mã EFM, giải đan xen (De Interleave), sửa sai và tách mã phụ.

Hình 2.4.10 Sơ đồ khối DSP

- Khối EFM Demodulation: khối này có nhiệm vụ kết hợp với ROM để giải điều chế EFM và tách bỏ các bit trộn

- RAM: Có nhiệm vụ là loại trừ bất ổn, giải đan xen và lưu trữ mã phụ

- Separation Error Correction và sub code: có nhiệm vụ sửa sai các tín hiệu bị sai và tách mã phụ

Dữ liệu EFM tại ngõ ra của khối data Strobe được biểu diễn dưới dạng chuỗi nhị phân 0 và 1 Dữ liệu này sau đó được chuyển vào khối EFM Demodulation, nơi các bit trộn sẽ được loại bỏ Đồng thời, khối EFM Demodulation cũng kết hợp với ROM để thực hiện quá trình giải điều chế EFM.

Để thực hiện việc giải điều biến EFM, tức là chuyển đổi dữ liệu từ 14 bit EFM sang 8 bit thông tin, cần lập bảng chuyển đổi 14-8 bits và nạp bảng này vào ROM nhằm biến đổi dữ liệu hiệu quả.

14 bits thành 8 bits Sau đó đọc dữ liệu tương ứng từ ROM nhưng trong bảng chuyển đổi

Sau khi dữ liệu EFM được tách và loại bỏ các bit trộn, quá trình giải điều chế EFM sẽ diễn ra Dữ liệu thông tin sau đó được chuyển đến khối RAM, nơi dữ liệu sẽ được xử lý tiếp.

192 giải đan xen bằng cách điều khiển khi nào ghi, khi nào đọc bởi CIRC Đồng thời RAM cũng có chức năng lưu trữ mã phụ

Dữ liệu từ RAM được chuyển đến mạch sửa sai để khôi phục lại thông tin chính xác nếu có lỗi trong quá trình truyền Sau đó, dữ liệu sẽ đi qua mạch tách mã phụ trước khi đến hệ thống điều khiển Servo Đối với máy CD, dữ liệu tiếp tục đến khối DAC để chuyển đổi về dạng âm thanh analog ban đầu, trong khi máy VCD sẽ đưa dữ liệu đến mạch giải nén MPEG.

KHỐI DAC

3.1 Sơ đồ khối, nhiệm vụ của khối DAC

3.1.1 Sơ đồ chức năng ( hình 2.4.11)

Hình 2.4.11 Sơ đồ khối DAC

3.1.2 Nhiệm vụ của khối DAC

Mạch DAC có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi dữ liệu âm thanh từ tín hiệu Digital sang tín hiệu Analog, cung cấp cho mạch khuếch đại âm tần Vì âm thanh trong đĩa CD thường là âm thanh Stereo với hai kênh riêng biệt, nên cần có mạch tách kênh để lấy ra hai tín hiệu L và R từ chuỗi tín hiệu nối tiếp.

3.2 Nguyên lý hoạt động của mạch DAC Đối với mạch DAC thì đây là phần đã học ở kỹ thuật số, nên chỉ tóm tắt lại kiến thức cơ bản nhất để có thể phân tích hoạt động của mạch này trong CD

* Trong máy CD yêu cầu của mạch DAC như sau:

- Tốc độ thay đổi : 48kHz/2channel

* Hoạt động của mạch như sau:

- Khối Serial Data Input : Thực hiện đồng thời các nhiệm vụ là tách DATA kênh L và R thành 2 kênh riêng biệt, chuyển đổi Data vào nối tiếp thành song song

+ Quá trình thực hiện tách kênh được thể hiện thông qua dạng sóng như (hình 2.4.12)

Hình 2.4.12 Dạng sóng tách DATA thành 2 kênh tách biệt L, R

BCK - đóng vai trò là xung clock để dịch bit data

LRCK đóng vai trò quan trọng trong việc phân đường dữ liệu giữa kênh trái và kênh phải, tương ứng với mức logic 0/1 Khi LRCK = 1, dữ liệu của kênh trái (L) sẽ được cho qua, trong khi đó khi LRCK = 0, dữ liệu của kênh phải (R) sẽ được truyền.

+ Quá trình chuyển đổi Data nối tiếp thành song song có thể dùng nhiều cách, ví dụ :

Bộ phân kênh sử dụng tín hiệu LRCK để chuyển mạch cho kênh L hoặc R, đồng thời điều khiển mạch DAC tại ngõ vào và ra Tín hiệu BCK đóng vai trò là tín hiệu dịch data trong quá trình này.

Sử dụng các thanh ghi dịch để chuyển đổi từ chế độ nối tiếp sang chế độ song song, trong đó BCK đóng vai trò là tín hiệu dịch dữ liệu Đồng thời, LRCK là tín hiệu điều khiển cho mạch chốt và chuyển mạch vào/ra của khối DAC.

- Khối lọc số (Digital Filter): Có nhiệm vụ khôi phục các bit DATA một cách chính xác hơn

Khối DAC thực hiện chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự sau khi nhận các từ mã (các bit song song) từ các kênh L và R tương ứng với một mức lượng tử.

- Các OPAMP: Đóng vai trò như phần tử khuếch đại đệm Tín hiệu ra của 2

OPAMP sẽ đưa đến 2 mạch lọc thông thấp (LPF) đề khôi phục lại âm thanh tương tự của kênh L và R.

MẠCH FOCUS SERVO

4.1 Khái niệm về mạch servo

Trong hệ thống máy phát lại CD, VCD, có bốn loại mạch Servo chính, bao gồm Focus Servo, Tracking Servo, Sled Servo và Spindle Servo, được trang bị để đảm bảo việc đọc chính xác các pits và flats đã được ghi trên đĩa.

4.2 Nguyên tắc dò sai lệch hội tụ trong máy CD/VCD

Mạch focus servo có nhiệm vụ điều khiển vật kính lên xuống theo chiều thẳng đứng, nhằm đảm bảo chùm tia laser hội tụ chính xác vào các pits và plats trên bề mặt đĩa Việc này được thực hiện thông qua cuộn hội tụ (Focus coil) được lắp đặt trên mắt đọc.

Để nhận biết sự hội tụ, người ta áp dụng biện pháp loạn thị bằng cách sử dụng thấu kính hình trụ, có khả năng biến đổi hình dạng chùm tia từ hình elip dọc sang hình tròn và sau đó là hình elip ngang.

Hình 2.4.13 Nguyên tắc dò hội tụ trong máy CD/VCD

Việc dò sai lệch hội tụ được thực hiện bằng cách sử dụng hai cặp photo diode A - C và B - D, kết hợp với mạch khuếch đại sai biệt sử dụng OPAMP Tín hiệu thu được từ các cặp photo diode (A+C) và (B+D) sẽ được so sánh với nhau để tạo ra tín hiệu sai lệch [(A+C) - (B+D)].

+ Khi vật kính quá gần: thì chùm sáng phản xạ hội tụ trên 4 photo diode nhận dạng A, C và B, D có hình dạng Elip đứng và lúc này cặp photo diode

(A+C) thu ánh sáng nhiều hơn cặp photo diode (B+D), tức tín hiệu điện (A+C)

> (B+D)  ngõ ra OPAM có tín hiệu sai lệch dương (hoặc âm) cấp cho mạch focus servo để đưa tín hiệu điều chỉnh vật kính ra xa

Khi vật kính ở khoảng cách quá xa, chùm sáng phản xạ hội tụ trên bốn photodiode A, C và B, D sẽ tạo thành hình dạng elip ngang Lúc này, cặp photodiode (A+C) sẽ thu nhận ánh sáng ít hơn cặp (B+D), dẫn đến tín hiệu điện (A+C) nhỏ hơn (B+D) Kết quả là ngõ ra OPAM sẽ có tín hiệu sai lệch âm hoặc dương, cung cấp cho mạch focus servo nhằm điều chỉnh vật kính lại gần hơn.

Khi vật kính đạt vị trí hội tụ chính xác, chùm sáng phản xạ sẽ hội tụ trên bốn photodiode A, C và B, D, tạo thành hình dạng tròn Lúc này, cặp photodiode hoạt động hiệu quả trong việc nhận diện ánh sáng.

Cặp photodiode (B+D) thu ánh sáng từ tín hiệu điện (A+C), dẫn đến việc ngõ ra OPAM có tín hiệu sai lệch bằng 0 Điều này khiến cho mạch focus servo không thực hiện việc hiệu chỉnh vật kính.

4.3 Sơ đồ khối chức năng và nhiệm vụ của mạch focus servo

4.3.1 Sơ đồ khối chức năng: (hình 2.4.14)

4.3.2 Chức năng, nhiệm vụ của các khối

* Focus Search: Có chức năng dò điểm hội tụ ban đầu khi có đĩa

* I-V-Convert: Có chức năng đổi dòng điện ngõ vào sang điện áp ở ngõ ra

* FE (Focus Error): Tín hiệu sửa sai hội tụ có chức năng so sánh hai ngõ vào

Khi có sự chênh lệch về mức điện áp ngõ vào giữa A + C và B + D, ngõ ra sẽ xuất hiện một mức điện áp dò hội tụ cho đến khi hai tín hiệu này đạt được sự cân bằng Tín hiệu ngõ ra sau đó được truyền đến mạch IC Servo để thực hiện việc sửa dạng hội tụ.

FOK (Focus OK) là một chức năng quan trọng giúp tạo ra tín hiệu xác định vị trí đầu laser trên bề mặt phản chiếu của đĩa Tín hiệu này đạt mức cao khi chùm tia laser hội tụ chính xác trên đĩa, đảm bảo hiệu suất tối ưu trong quá trình hoạt động.

Mạch FZC (Focus Zero cross) có chức năng theo dõi tín hiệu khi nó gần đạt đến giá trị 0 Mạch này thường được kết hợp với mạch FOK để xác định thời điểm thích hợp cho việc điều chỉnh hội tụ.

Khi bắt đầu Play, mạch Focus Servo cần đạt được điểm hội tụ ban đầu bằng cách dịch chuyển thấu kính theo trục thẳng đứng Khối hoạt động đầu tiên trong mạch này là khối tìm kiếm hội tụ (Focus Search) Vi xử lý sẽ xuất lệnh để điều khiển Switch S1 về vị trí b, sau đó tiếp tục điều khiển khối Focus Search để tạo ra dạng sóng và dịch chuyển thấu kính như hình 2.4.15.

Hình 2.4.14 Sơ đồ hoạt động của mạch Focus servo

Hình 2.4.15 Khối hoạt động dò tìm focus

Khi vi xử lý phát hiện tín hiệu RF hoặc ngõ ra FOK chuyển mức, nó sẽ gửi lệnh chuyển Switch về vị trí a, kích hoạt chế độ phát bình thường Ngược lại, nếu không nhận được tín hiệu FOK chuyển mức, vi xử lý sẽ lệnh hệ thống ngừng hoạt động trong chế độ phát bình thường Tín hiệu nhận từ Photodiode được chuyển đổi qua khối I-V-Convert, biến đổi từ dòng điện sang điện áp, sau đó đưa vào mạch FE để tạo ra tín hiệu điều khiển vật kính dịch chuyển lên hoặc xuống theo chiều thẳng đứng, nhằm đạt được điểm hội tụ tốt nhất.

MẠCH TRACKING SERVO

5.1 Nhiệm vụ của mạch tracking - Servo:

Mạch Tracking Servo có nhiệm vụ dịch chuyển vật kính theo chiều ngang để cho chùm tia lade dịch chuyển đúng ngay trên Track ghi của đĩa

5.2 Sơ đồ khối của mạch Tracking servo

5.2.2 Chức năng, nhiệm vụ của các khối Đây là mạch Tracking của hệ thống 3 tia, trong đó tia chính sử dụng để dò hội tụ và 2 tia phụ phục vụ cho việc dò Track

Các tia phụ chiếu lên đĩa ở vị trí trước và sau tia chính, với độ lệch của các tia phụ so với tia chính bằng 1/2 bề rộng của Track.

- Các phần tử E,F: là các photo diode có nhiệm vụ thu nhận hai chùm tia phụ phản xạ trở về để cấp cho mạch chuyển đổi I/V

- I-V-Converter: Có chức năng đổi dòng điện ngõ vào sang điện áp ở ngõ ra

- Tracking Error Amp: Khối này có chức năng so sánh 2 tín hiệu thu được từ 2 photodiode phụ E,F và khuếch đại tín hiệu sai lệch cấp cho mạch LPF

Hình 2.4.16 Sơ đồ khối chức năng của mạch Tracking Servo

Mạch LPF, hay mạch lọc thông thấp, có chức năng lọc tín hiệu sai lệch từ track thành điện áp trung bình cung cấp cho mạch sửa pha Khi tia laser chiếu đúng vào track, giá trị điện áp trung bình tại ngõ ra của mạch LPF sẽ ổn định, trong khi nếu tia laser không đúng, điện áp trung bình sẽ tăng hoặc giảm.

Mạch sửa pha (Phase Correction) có chức năng chuyển đổi điện áp sai lệch từ mạch LPF, nhằm cung cấp tín hiệu cho mạch MDA Tín hiệu này giúp điều chỉnh cụm thấu kính theo chiều ngang, đảm bảo tia laser được định vị chính xác trên track.

Hình 2.4.17 Minh hoạ sự sai lệch track

5.2.3 Nguyên lý hoạt động nhảy track

Trong máy thu băng nhựa, việc chuyển đổi giữa các chế độ dò tới và dò lui diễn ra thông qua việc điều chỉnh tốc độ Ngược lại, máy CD thực hiện việc nhảy Track bằng cách di chuyển tia sáng laser từ trong ra ngoài, và quá trình này được điều khiển bởi vi xử lý.

Để bắt đầu quá trình, cần xuất lệnh đóng SW1 nhằm cô lập TE, sau đó thực hiện lệnh đóng S1 và S2 để cấp dòng điện âm hoặc dương vào đầu vào của thuật toán Điều này sẽ làm thay đổi dòng điện, từ đó điều chỉnh điện áp và khiến thấu kính dịch chuyển tới hoặc lui Hình 2.4.18 sẽ minh họa sự biến đổi tín hiệu trong quá trình nhảy Track ra phía ngoài.

RF Signal: Tín hiệu RF Jump Pulse: Xung nhảy Brake Signal: Tín hiệu hãm Jump Signal: Tín hiệu nhảy Tracking Error: Sai lệch Tracking Zéro Cross: Xuyên điểm O

Tia laser di chuyển ra ngoài nhờ xung nhảy Track đầu tiên, nhưng do sự dịch chuyển quá mức của tia laser, thời gian cần thiết để khóa mạch Tracking Servo sau khi thực hiện nhảy Track trở nên tốn kém.

Tín hiệu hãm được cung cấp nhằm ngưng các tia laser tại vị trí đang đọc sau khi nhảy Track Trong quá trình này, điểm Zero của tín hiệu sai lệch Track được nhận diện để tạo ra tín hiệu hãm âm.

MẠCH SLED SERVO

6.1 Nhiệm vụ của mạch Sled - Servo

Mạch Sled Servo có vai trò quan trọng trong việc điều khiển động cơ dịch chuyển cụm quang học từ trong ra ngoài đĩa hoặc ngược lại Khi mạch Tracking Servo hoạt động, thấu kính sẽ đạt đến ngưỡng giới hạn, cho phép điều khiển chính xác trong khoảng cách khoảng 80.

Track (± 40 track) Nếu cụm quang học lệch khỏi 80 Track này thì mạch Sled Servo sẽ kéo cụm quang học dịch chuyển tới 1 khoảng 80 Track khác

6.2 Sơ đồ khối của mạch Sled servo

6.2.1 Sơ đồ khối chức năng: (hình 2.4.19)

6.2.2 Chức năng, nhiệm vụ của các khối

* Mạch tích phân( integral): Có chức năng lọc để loại bỏ thông tin TE cao tần

* Mạch so sánh (Comparator): Có chức năng so sánh thông tin TE với điện áp chuẩn để xác định lúc nào cần phải dịch chuyển đầu đọc

Hình 2.4.19 Sơ đồ khối mạch Sled servo

* Sled MDA(Sled Motor Drive Amplifier): Là mạch khuếch đại thúc mô tơ dịch chuyển đầu đọc

Trong chế độ chơi bình thường, tín hiệu TEO tăng liên tục trong khoảng 80 Track, khiến thấu kính dịch chuyển đến ngưỡng tối đa Khi đạt đến điểm này, điện áp trung bình TEO đạt giá trị lớn nhất Đồng thời, thông tin TEO được truyền qua mạch lọc và so sánh, dẫn đến việc ngõ ra của mạch so sánh chuyển mức Kết quả là, động cơ dịch chuyển đầu đọc sẽ di chuyển cụm quang học sang khoảng 80 Track tiếp theo.

- Để truy xuất một bản nhạc bất kỳ, SW2 đóng (On) để cô lập mạch Tracking

Sau khi servo được loại bỏ khỏi hệ thống, mạch Sled MDA sẽ được cấp dòng điện dương hoặc âm, giúp Sled Motor quay theo hướng phù hợp để di chuyển cụm quang học.

Mức độ dịch chuyển của cụm quang học được xác định dựa trên dữ liệu từ bảng nội dung (TOC) của đĩa, bằng cách so sánh sai lệch giữa vị trí hiện tại và vị trí cần truy xuất.

Ta có thể miêu tả hoạt động của mạch này bởi dạng sóng ở (hình 2.4.20) như sau:

MẠCH SPINDLE – SERVO

7.1 Khái niệm về mạch Spindle servo

Hình 2.4.20 Sự tách dò tín hiệu sai lệch điều khiển động cơ dịch chuyển đầu đọc quang học

- Mạch Spindle Servo có nhiệm vụ điều khiển vận tốc quay Motor Disc

Đĩa CD và VCD hoạt động theo chế độ CLV (Tốc độ Đường kính Không đổi), đảm bảo rằng tốc độ ghi lên đĩa là đồng nhất từ trung tâm ra ngoài Điều này có nghĩa là kích thước của các pit và flat trên toàn bộ bề mặt đĩa là giống nhau.

- Ở phần đầu (trong cùng) đĩa vị trí ghi danh mục (TOC) Đĩa quay với tốc độ

Khi cụm quang học đọc dữ liệu ở ngoài rìa đĩa, tốc độ quay đạt 500 vòng/phút, trong khi ở vị trí gần trung tâm, tốc độ giảm xuống còn 200 vòng/phút Điều này cho thấy động cơ quay đĩa hoạt động với tốc độ thay đổi liên tục.

500 xuống 200vòng/phút, khi cụm quang học dịch chuyển từ tâm ra ngoài Do đó việc điều chỉnh tốc độ quay của đĩa đòi hỏi một cách chính xác

Mạch Spindle Servo có vai trò quan trọng trong việc tách tín hiệu đồng bộ khung được chèn trong dòng dữ liệu EFM trong quá trình ghi, nhằm điều chỉnh tốc độ quay của đĩa Sơ đồ và nhiệm vụ của mạch Spindle Servo là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định của thiết bị.

Hình 2.4.21 Sơ đồ khối mạch Spindle Servo 7.2.2 Chức năng, nhiệm vụ của các khối

* Frame Sync Protection Detection: Tách tín hiệu đồng bộ khung, bảo vệ khung

* Frequency Comparison: So sánh tần số

* Bit Clock Separation: Tách xung nhịp đếm bit

* Phase Comparison: So sánh pha

Mạch Spindle Servo có chế độ hoạt động: CLV-Speed và CLV-Phase

Chế độ CLV-S (CLV – Speed) là phương pháp điều chỉnh thô của mạch Spindle Servo, được sử dụng trong các tình huống như khi bắt đầu quay đĩa, chuyển tiếp giữa các khung dữ liệu, và dò tìm bản nhạc hoặc nhảy track Khi phát lại, vi xử lý gửi tín hiệu đến khối Spindle servo để điều khiển motor quay đĩa nhanh chóng đạt tốc độ chuẩn Quá trình này chỉ diễn ra trong thời gian ngắn, đủ để hệ thống quang học nhận diện sự phản xạ từ đĩa và tách một phần dữ liệu RF, trước khi mạch chuyển sang chế độ CLV-S.

Mạch CLV-S có chức năng tách tín hiệu đồng bộ khung (FCK = 7,35kHz) từ tín hiệu EFM và so sánh tần số này với dao động chuẩn OSC - 7,35kHz Qua đó, mạch thực hiện điều chỉnh tốc độ quay của mô tơ đĩa một cách chính xác trong các tình huống cụ thể.

CLV-P (CLV-Phase) là chế độ điều chỉnh tinh cho mạch Spindle Servo, giúp đồng bộ pha và kiểm soát tốc độ mô tơ một cách chính xác Mục tiêu của chế độ này là đảm bảo việc đọc dữ liệu ghi trong một khung trên đĩa được thực hiện chính xác.

Mạch CLV-P tách tín hiệu xung nhịp đếm bit BCK = 4,3218 MHz từ tín hiệu EFM và so pha với dao động chuẩn OSC - 4,3218 MHz Điều này cho phép điều chỉnh tốc độ mô tơ quay đĩa một cách chính xác trong quá trình đọc dữ liệu từng khung Trong quá trình đọc dữ liệu liên tục, có hai chế độ hoạt động được áp dụng.

CLV-S và CLV-P chuyển đổi luân phiên (khi bắt đầu một khung dữ liệu và kết thúc một khung dữ liệu).

GIẢI MÃ TÍN HIỆU RGB VÀ VIDEO.AMP

8.1 Sơ đồ khối, nhiệm vụ của mạch giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp:

Tùy thuộc vào định dạng đầu ra của dữ liệu video từ mạch giải mã nén, là R-G-B hoặc YCrCb, khối giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp sẽ nhận dữ liệu tương ứng Các tín hiệu cấp cho khối giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp luôn ở dạng số.

Do đó, để có tính tổng quát, ta có sơ đồ khối chức năng chung như sau:

8.1.2 Nhiệm vụ của các khối

V id e o O u t D a ta R ,G ,B L ọ c Y C h u yể n đổ i s ố d a n g tư ơ n g tự D A C V à kh u ế c h đ ại đ ệ m

Hình 2.4.22 Sơ đồ khối mạch giải nén RGB

Mạch chốt dữ liệu (Latch) nhận một trong hai dòng dữ liệu song song, bao gồm các tín hiệu (R, G, B) hoặc (Y, Cr, Cb) Số bit của mạch này có thể khác nhau tùy thuộc vào cấu tạo của từng máy cụ thể.

205 cho các tín hiệu Có thể là 24 bit R, G, B (4:4:4) và 16 bit Y Cr Cb (4:2:2) Các Data này được đồng bộ bởi tín hiệu VCLK

- Mạch chuyển đổi R, G, B sang YCrCb: Thực hiện chuyển đổi khi tín hiệu vào là R, G, B

- Mạch RGB_OSD: Cấp tín hiệu hiển thị

- Mach lọc CrCb: Tách lấy Cr Cb

- Mạch điều chỉnh mức Y và tạo tín hiệu màu C: Thực hiện điều chỉnh mức Y và tạo tín ra hiệu màu C từ 2 tín hiệu màu Cr và Cb

- Lọc Y và Lọc C: Lọc C thực chất đây chính là quá trình điều chế tín hiệu màu C

- Trộn Y, C và ghép xung đồng bộ: Đây là quá trình trộn Y+C và ghép xung đồng bộ V.sync, Hsync và Busrt màu

DAC chuyển đổi tín hiệu video từ dạng số sang dạng tương tự, tạo ra các tín hiệu hình tổng hợp (VCBS) cùng với các tín hiệu Y và C để cung cấp cho ngõ vào của máy thu hình.

8.2 Nguyên lý hoạt động của mạch giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp Để hiểu rõ nguyên lý hoạt động của mạch ta hãy xem một mạch thực tế dùng IC_ BU1425AK dùng nhiều trong các máy CD/ VCD của hãng JVC làm ví dụ:

8.2.1 Sơ đồ khối bên trong IC : (hình 2.4.23)

8.2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch giải mã tín hiệu RGB dùng IC _ BU1425AK

* Nhóm nguồn cấp: Gồm các chân

Chân 30, 46 / 9, 21 – Digital Vdd/ GND: cấp nguồn/Mass cho các mạch số Chân 31, 61 / 43– I/O Vdd / GND: cấp nguồn/Mass cho các mạch vào/ra Chân 41 – PVdd: Cấp nguồn cho mạch DAC

Chân 38 – VGND: Mass cho ngõ ra Video (VCBS GND)

Chân 36 – CGND: Mass cho ngõ ra Chroma

Chân 44 – Y GND: Mass cho ngõ ra chói Y

* Nhóm tín hiệu vào bao gồm: Được giới thiệu tóm tắt như bảng dưới (Hình

- 3 tín hiệu RGB, mỗi tín hiệu có 8bit

Tín hiệu Data màu Green từ GD0 ÷ GD7 tương ứng các chân 2-3-4-5-6

Tín hiệu Data màu Blue từ BD0 ÷ BD7 tương ứng các chân (xem mạch) Tín hiệu Data màu Red từ RD0 ÷ RD7 tương ứng các chân (xem mạch)

Hình 2.4.23 Sơ đồ khối IC_ BU1425AK

- 3 tín hiệu YcrCb ứng với chuẩn lấy mẫu (4:2:2)

Tín hiệu chói Y có 8 bit

Tín hiệu chói Cr có 4 bit

Tín hiệu chói Cb có 4 bit

* Nhóm tín hiệu vào hiển thị B-OSD, G-OSD, R-OSD đưa vào các chân 1, 64,

Việc cho phép hiển thị hay không thông qua chân 15 – OSD SW

Việc lựa chọn tín hiệu đầu vào RGB hay YcrCb được thực hiện thông qua chân chọn Mode IM1 và IM0, theo bảng trạng thái Đầu ra tín hiệu TV cung cấp cho mạch DAC có độ phân giải 9 bit, bao gồm 8 bit dữ liệu và 1 bit hiển thị với màu sắc tương ứng.

Bảng 2.4.24 Giới thiệu nhóm Dữ liệu Video vào

Bảng 2.4.25 Điều khiển chọn nguồn dữ liệu vào

Tín hiệu hình VCLK từ mạch MPEG được đưa vào chân 51 để điều khiển mạch chốt đồng bộ dữ liệu RGB in Đồng thời, tín hiệu này cũng cung cấp cho mạch định thời bên trong IC, sử dụng làm tham chiếu để tạo xung CLK với tần số bằng 1/2 VCLK hoặc VCLK Việc chuyển đổi tín hiệu này được thực hiện thông qua chân 53 - CLK SW.

Tín hiệu tạo sóng mang màu phụ (tần số phụ) được phát sinh từ tần số nội bộ bên trong IC, do đó quá trình chuyển đổi hệ màu không phụ thuộc vào nguồn dữ liệu phát như đĩa.

Chân đồng bộ HSY (Hsync) và VSY (Vsync) nằm ở chân 28 và 27, đóng vai trò quan trọng trong việc nhận và cấp tần số quét ngang và dọc Hai chân này tạo ra tín hiệu hình tương ứng với hệ truyền màu PAL/NTSC, với các chuẩn quét khác nhau.

Hai chân HSYin và VSYin nhận tín hiệu từ khối MPEG khi chân 33 – SLABEB ở trạng thái “L” trong chế độ Slave, với HSY là tham chiếu cho VCLK và BCLK (tần số nội bộ của IC) Ngược lại, khi không ở chế độ này, hai chân sẽ hoạt động như chân ra HSY out và VSY out cung cấp tín hiệu cho khối MPEG.

Hình 2.4.27a Xung CLK bên trong = 1/2 VLCK khi CLK SW = “L”

Hình 2.4.27b Xung CLK bên trong = 1/2 VLCK khi CLK SW = “H”

* Nhóm tín hiệu ra gồm các chân:

Chân 37: C Out , ngõ ra tín hiệu màu

Chân 45: Y out, ngõ ra tín hiệu chói

Chân 39: VCBS Out ngõ ra tín hiệu Video tổng hợp

Dạng tín hiệu ra tại các chân này khi dung đĩa phát sọc màu chuẩn có dạng như sau (hình 2.4.28)

Hình 2.4.28 Dạng sóng tại các ngõ ra của các tín hiệu Video out, Y out, Chroma out

* Việc chọn tín hiệu màu ở ngõ ra là PAL hay NTSC được thục hiện thông qua chân 22 (PAL/NTSC).

MẠCH GIẢI MÃ NÉN TÍN HIỆU TIẾNG(MPEG - AUDIO DECODER)

9.1 Khái niệm chung về dữ liệu nén AUDIO MPEG dùng trong máy VCD Trong máy VCD tín hiệu âm thanh được nén theo chuẩn MPEG-1 theo hai loại là Layer I và Layer II Để hiểu nguyên lý hoạt động của mạch giảI nén, ta cần nắm sơ lược các phần sau:

9.1.1 Cấu trúc của chuỗi dữ liệu nén âm thanh

Hình 2.4.29 Cấu trúc của chuỗi dữ liệu nén âm thanh

* Dòng dữ liệu nén âm thanh (MPEG AUDIO) có cấu trúc gồm nhiều gói âm thanh (Audio Packets), mỗi gói có cấu trúc như (hình 2.4.29) Bao gồm:

The Audio Packet Header contains essential information, including the Packet Start Code, which indicates the beginning of the packet, the Length, which specifies the number of bytes in the packet, and the Presentation Time Stamps, which are optional.

Trong gói âm thanh, có nhiều khung liên tục, mỗi khung bao gồm nhiều Slice cùng với một số dữ liệu hỗ trợ Cụ thể, một khung âm thanh chứa các thành phần sau:

Audio Frame Header chứa thông tin quan trọng như Từ đồng bộ (Sync Word), ID cho bộ mã hóa nhận dạng dữ liệu có mã hóa nén hay không, và kiểu lớp (Layer Type) để xác định mã hóa Layer I, II hoặc III Nó cũng bao gồm tốc độ bit lấy mẫu, số kênh và các thông tin khác liên quan đến hệ thống.

+ Audio Frame Cyclic Redundancy Code (CRC): Mã kiểm tra khung, dùng để nhận dạng lỗi của khung

+ Audio Data: Dữ liệu của các kênh âm thanh.(Xem hình 2.4.30)

Dữ liệu bổ sung/ Người dùng là phần cuối cùng của một khung âm thanh Cú pháp của chuỗi dữ liệu nén âm thanh được tóm tắt, như thể hiện trong hình 2.4.30.

Hình 2.4.30 Cấu trúc của chuỗi dữ liệu nén âm thanh

Các gói MPEG Audio được kết hợp với các gói Video để tạo thành chuỗi dữ liệu nén CD-DATA hay Serial Bitstream Để tái tạo tín hiệu Audio từ dòng bits chương trình hay dòng bit hệ thống, quá trình tách được thực hiện nhằm tạo ra dòng tín hiệu MPEG Audio Dòng tín hiệu này sau đó được đưa vào bộ giải mã Audio decoder để chuyển đổi thành tín hiệu Audio số (PCM), từ đó cung cấp cho mạch DAC để phục hồi tín hiệu âm thanh ở dạng Analog.

Do giới hạn của giáo trình, chúng ta chỉ cần tập trung vào mạch dưới dạng sơ đồ khối và các tín hiệu liên quan đến khối chức năng giải nén âm thanh.

9.1.2 Sơ đồ khối, nhiệm vụ của mạch giải mã nén tín hiệu âm thanh (MPEG

Hình 2.4.31 Sơ đồ khối chức năng

Máy VCD Player hiện nay thường tích hợp cả khối giải nén hình và tiếng trên một IC giải nén duy nhất Ngõ vào tín hiệu nhận ba tín hiệu LRCK, DATA và BKC, được gọi là Serial Bitstream Trong đó, DATA chứa chuỗi dữ liệu chung cho cả Video và Audio, và các khối này có nhiệm vụ xử lý thông tin này.

- DSP: Cấp tín hiệu LRCK, DATA, BCK cho mạch giải mã nén âm thanh

MPEG Audio Decoder thực hiện nhiệm vụ giải mã tín hiệu âm thanh nén, tạo ra ba tín hiệu đầu ra gồm DATA, WS (Word Select hay LRCK) và BCK, cung cấp cho khối DAC.

Audio DAC chịu trách nhiệm chuyển đổi tín hiệu số âm thanh đã được giải nén từ khối Audio MPEG DOCDER thành tín hiệu âm thanh analog cho kênh trái (L) và kênh phải (R).

9.1.3 Các đường tín hiệu giao tiếp chính trên khối giải nén âm thanh: Để có cái nhìn bao quát, tổng thể đối với mạch MPEG Audio Decoder nói chung, cùng với tính phức tạp của mạch và với công nghệ cao của mạch tích hợp, nên vấn đề nắm vững hoạt động của mạch để phục vụ cho việc sửa chữa là chủ yếu, nên chúng ta cần thiết nắm rõ mối quan hệ, liên lạc giữa mạch giải nén âm thanh với các mạch chức năng khác trong máy a Sơ đồ khối giao tiếp ( Hình 2.4.32) b Các đường tín hiệu giao tiếp chính trên khối giải nén hình

Nhóm tín hiệu giao tiếp chung (global interface signals) trong khối MPEG DECODER là các tín hiệu thiết yếu phục vụ cho toàn bộ hệ thống Chúng đóng vai trò quyết định trong việc xác định hoạt động của mạch MPEG DECODER, bao gồm nhiều tín hiệu quan trọng khác nhau.

Tín hiệu /RESET là tín hiệu nhận từ bên ngoài với mức tích cực thấp, có tác dụng đặt lại trạng thái cho các mạch số bên trong IC khi cấp nguồn lần đầu.

Hình 2.4.32 Các nhóm tín hiệu giao tiếp chính trên khối giải nén âm thanh

Tín hiệu SYSCLK (System Clock) nhận xung Clock từ bên ngoài với tần số phổ biến là 27MHz trong các máy VCD, tuy nhiên, tần số này có thể thay đổi tùy thuộc vào từng hãng sản xuất.

- Tín hiệu PIO[10:0] (Programmable I/O): Là các tín hiệu vào /ra lập trình

- Các chân nguồn cấp và đất cho hệ thống (Power and Ground):

Bao gồm các chân nguồn cấp cho mạch số và mạch tương tự bên trong khối MPEG DECODER:

+ A_VDD và A-Vss: Chân cấp nguồn và đất cho mạch Analog Thường 3.3 V hoặc 5V

+ D- VDD và D-Vss: Chân cấp nguồn và đất cho mạch Digital Thường 3.3 V hoặc 5V

* Nhóm tín hiệu giao tiếp với vi xử lý chủ (Host Interface signals):

Nhóm tín hiệu điều khiển từ vi xử lý chủ và tín hiệu hồi báo liên lạc đảm bảo cho khối MPEG Decoder hoạt động đồng bộ trong quá trình giải nén tín hiệu Video, như minh họa trong hình 2.4.33.

Hình 2.4.33 Nhóm tín hiệu giao tiếp với vi xử lý chủ

BỘ NHỚ RAM VÀ ROM TRONG MÁY CD/VCD

10.1.Cấu trúc, chức năng, nhiệm vụ của bộ nhớ RAM và ROM

10.1.1 RAM thường trong các máy CD/VCD dùng loại DRAM (Dynamic

RAM : Ram động) a Sơ đồ cấu trúc chung của RAM (Hình 2.4.35) b Chức năng, nhiệm vụ của bộ nhớ RAM

* Nhiệm vụ của RAM là để lưu trữ tạm thời các dữ liệu phục vụ cho việc giải nén MPEG

* Chức năng của các khối:

- Control logic: bộ điều khiển logic

- Clock Generator: Bộ tạo xung nhịp (xung đồng hồ) dùng cho việc truy xuất data

- Column Address Buffer & Refresh counter: Bộ đếm, đệm và làm tươi địa chỉ cột

- Column DECODER & Latch circuit: mạch chốt và giải mã theo hàng

- Row Address Buffer & Refresh counter: Bộ đếm, đệm và làm tươi địa chỉ hàng

- Sence Amplifier: bộ khuếch đại cảm nhận

- Bank A, B : chứa các mãng nhớ (Memory Array) Tuỳ vào dung lượng của RAM là bao nhiêu mà kích thước và số lượng mảng nhớ sẽ khác nhau

- In/Out Buffer: bộ đệm dữ liệu vào /ra

- Command decoder: bộ giảI mã lệnh

- Mode register: Thanh ghi Mode

Hình 2.4.35 Sơ đồ cấu trúc của DRAM 10.1.2 ROM: Thường dùng là EPROM a Sơ đồ cấu trúc chung của ROM (Hình 2.4.36)

Hình 2.4.36 Sơ đồ cấu trúc của ROM

ROM có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu điều khiển, dữ liệu hiển thị và hình ảnh đặc trưng của nhà sản xuất Những dữ liệu này được lập trình và nạp vào ROM bởi chính nhà sản xuất.

10.2 Nguyên lý hoạt động của bộ nhớ RAM và ROM

Các đường địa chỉ (Address) và dữ liệu (Data) giao tiếp trực tiếp với IC giải nén MPEG

Trong máy CD/VCD, dung lượng của RAM dao động từ 1Mbyte ÷ 16Mbyte Thông thường là 4Mbyte

Hoạt động của bộ nhớ RAM dùng để lưu trữ các dữ liệu sau :

- Lưu tạm thời các dữ liệu nén chứa các thông tin về hình ảnh và âm thanh (Compressed audio and video data) trong lức chờ giải nén

- Khung thông tin giải mã về hình ảnh và âm thanh cần hiển thị ngay

- Các khung thông tin tham chiếu giải mã của ảnh dự đoán trong quá khứ và tương lai

- Các thông tin lệnh điều khiển thực hiện quá trình giải nén

- Các thông số Header của chuỗi dữ liệu nén (Bitstream)

Quá trình thực hiện giải nén bên trong RAM rất phức tạp, vì vậy bài viết không đi sâu vào chi tiết điều khiển truy cập RAM Thay vào đó, chúng tôi sẽ tập trung vào các mối giao tiếp quan trọng giữa RAM và khối giải nén, nhằm hỗ trợ quá trình chẩn đoán và sửa chữa khi xảy ra sự cố liên quan đến RAM.

10.2.2 Sơ đồ giao tiếp chung giữa RAM/ROM với khối giải mã nén MPEG a Sơ đồ giao tiếp chung giữa RAM/ROM

Hình 2.4.37 Sơ đồ giao tiếp chung giữa RAM/ROM với khối giải mã nén MPEG

219 b Giới thiệu các tín hiệu giao tiếp

- /CAS (Column Address Strobe): Địa chỉ cột ô nhớ (lưu trữ)

- /RAS (Row Address Strobe): Địa chỉ hàng ô nhớ (lưu trữ)

- MADDR[20:0] (Memory address): Địa chỉ nhớ với 20 bit địa chỉ, tuỳ theo máy mà số bit địa chỉ khác nhau (tuỳ dung lượng)

- MDATA[15:0] (Memory Data Bus): Dữ liệu của ô nhớ với số bit là 16

- /MWE (Memory Write Enable): Cho phép ghi vào ô nhớ

- /ROM-CS ( Rom Chip Select): Tín hiệu chọn chip ROM để đọc

- /SD-CAS ( SDRAM- Column Address Strobe): Tín hiệu địa chỉ cột của SDRAM

- /SD-RAS ( SDRAM- Row Address Strobe): Tín hiệu địa chỉ hàng của SDRAM

- SD-CLK (SDRAM-Clock): Tín hiệu xung CLK cấp cho SDRAM

- /SD-CS[1 :0] (SDRAM-Chip Select): Tín hiệu chọn chip SDRAM để thực hiện ghi/ đọc

- LDQM (Data input/output mask): Tín hiệu cho phép lọc (Mask) dữ liệu vào/ ra

- /UDQM: Tín hiệu không cần lọc (Mask) dữ liệu vào/ ra.

MẠCH VI XỬ Lí CHỦ (HOST àP)

11.1 Cấu trỳc, chức năng, nhiệm vụ của mạch vi xử lý chủ (Host àP)

Host àP có cấu trúc tương tự như một chip vi điều khiển, được thiết kế để thực hiện điều khiển quá trình giải nén video và audio trong máy VCD Nó đảm nhận các nhiệm vụ quan trọng trong việc xử lý và quản lý dữ liệu đa phương tiện.

- Thiết lập chế độ hoạt động ban đầu cho mạch giải nén MPEG

- Cung cấp dữ liệu nén cho mạch MPEG (Xem bài giải nén Video)

- Giới thiệu trạng thái hay tình trạng của hệ thống giải nén

- Phối hợp với mạch điều khiển hệ thống (Micro Sysyem) để vận hành điều khiển các khối chức năng trong máy

11.2 Sơ đồ giao tiếp của vi xử lý chủ (Host àP) với cỏc khối chức năng

11.2.1 Sơ đồ giao tiếp tổng quát: (hình 2.4.38)

11.2.2 Nguyờn lý hoạt động của mạch vi xử lý chủ (Host àP)

Hoạt động của Host àP tuân thủ chương trình lập trình điều khiển được lưu trữ trong ROM, với mỗi hóng sản xuất ra một Host àP khác nhau, tương ứng với chương trình điều khiển độc đáo.

Sơ đồ giao tiếp tổng quát giữa Host và các khối chức năng khác cho thấy mối quan hệ quan trọng trong hệ thống Để hiểu rõ hoạt động của mạch Host àP, cần nắm vững các tín hiệu giao tiếp chính và cách chúng liên kết với các mạch chức năng khác trong máy Tùy thuộc vào thiết kế, giao tiếp giữa Host Micom và các khối chức năng có thể phức tạp hoặc đơn giản, với khả năng tích hợp Host chung với CPU System Hình 2.4.39 minh họa sơ đồ khối giao tiếp, trong khi các đường tín hiệu giao tiếp có chức năng cụ thể cần được phân tích để phục vụ cho việc sửa chữa hiệu quả.

* Giao tiếp với khối MPEG: Gồm các đường tín hiệu sau

- HD - Host Data: Bus dữ liệu liên lạc với MPEG

- HA- Host Address: Bus địa chỉ liên lạc với MPEG

- /CS: tín hiệu chọn chip

- /INT: tín hiệu yêu cầu ngắt từ MPEG

- W/R: tín hiệu cho phép ghi/ đọc

Reset: tín hiệu Host đặt lại mạch MPEG

* Giao tiếp với khối điều khiển hệ thống (CPU System):

- MREQ - Maste Request: Yêu cầu tín hiệu vào từ CPU System

- Reset: Đặt lại tín hiệu vào Host Micom

- SRCLK – Serial Clock: Xung đồng hồ cấp cho Host

- SRDATA – Serial Data: Dữ liệu nối tiếp trao đổi với CPU System

- HRDY- Host ready: Báo tín hiệu sẵn sàng đến CPU System

- HREQ – Host Request: Yêu cầu xuất tín hiệu đến CPU System

Hình 2.4.39 Sơ đồ khối giao tiếp chi tiết giữa Host Micom với các khối chức năng

* Giao tiếp với khối RGB Encoder & DAC:

- NTSC/PAL: tín hiệu điều khiển chuyển đổi hệ màu

- Reset: Đặt lại tín hiệu ra đến khối RGB Encoder & DAC

* Giao tiếp với khối ROM:

- /OE – Out Enable: Cho phép xuất data

- /ROM CS – ROM Chip Select: Chọn chip ROM

- HA, HD: là các bus địa chỉ và dữ liệu liên lạc với ROM.

THỰC HÀNH

12.1.1 Khảo sát mạch RF.AMP thực tế

- Bước 1: Đọc và phân tích sơ đồ mạch điện liên quan đến mạch RF.Amp cho các loại máy có ở xưởng thực hành

- Bước 2: Quan sát và phân tích sơ đồ mạch điện nguyên lý (Schematic) đối với mạch RF.Amp cho các loại máy có ở xưởng thực hành

- Bước 3: Ghi nhận các thông số nguồn cấp, điện áp DC tại các chân liên quan đến mạch RF.Amp và dạng sóng và áp Vpp của tín RF

- Bước 4: Tiến hành vận hành máy và kiểm tra mạch RFAMP:

+ Đo nguồn cấp Vcc và Mass Vss cấp cho IC RFAMP theo thông số của máy hoặc sơ đồ mạch nguyên lý của mỗi loại máy

+ Đo các mức điện áp liên quan đến mạch RFAMP

+ Khi đĩa quay, đo dạng sóng RF.out ở ngõ ra Nếu khối RFAMP và khối mắt đọc tốt thì sẽ xuất hiện dạng sóng:

12.1.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa mạch RF.AMP

Hiện tượng hư hỏng phổ biến của mạch RF.AMP là khi đĩa được cho vào, đĩa quay bình thường nhưng không đọc được dữ liệu Máy tự dừng hoạt động, đèn play tắt và hiển thị thông báo "No Disc".

* Nguyên nhân: Do mắt hỏng hoặc phát xạ quá yếu hoặc chiết áp APC chỉnh sai hoặc mạch RF không hoạt động

* Cách kiểm tra, sửa chữa:

- Nếu hư hỏng do khối Laser pickup gây ra  xem bài 3

- Nếu hư hỏng do mạch RF gây ra ta tiến hành như sau:

+ Cấp điện, cho đĩa chạy và kiểm tra dạng sóng ra ở RFAMP Nếu không có tiếp tục

+ Đo nguồn cấp Vcc và Mass Vss cấp cho IC RFAMP

+ Đo các mức điện áp liên quan đến mạch RFAMP

+ Làm vệ sinh, sấy mạch RFAMP

+ Kiểm tra kỹ các đường liên lạc mạch điện từ trạm cắm mắt đọc đến bo mạch chính

12.2.1 Khảo sát mạch DSP thực tế

- Bước 1: Đọc và phân tích sơ đồ mạch điện liên quan đến mạch DSP cho các loại máy có ở xưởng thực hành

- Bước 2: Quan sát và phân tích sơ đồ mạch điện nguyên lý (Schematic) đối với mạch DSP cho các loại máy có ở xưởng thực hành

- Bước 3: Ghi nhận các thông số nguồn cấp, điện áp DC tại các chân liên quan đến mạch DSP

- Bước 4: Tiến hành vận hành máy và kiểm tra mạch DSP:

+ Đo nguồn cấp Vcc và Mass Vss cấp cho IC DSP theo thông số của máy hoặc sơ đồ mạch nguyên lý của mỗi loại máy

+ Đo các mức điện áp liên quan đến mạch DSP

+ Khi đĩa quay, đo dạng sóng RF.in vào mạch DSP

+ Dạng sóng của 3 tín hiêu ra của mạch DSP gồm : DATA, BCK và LRCK 12.2.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa mạch DSP

Khi mất tín hiệu âm thanh, hình ảnh ở ngõ ra, ta cần tiến hành kiểm tra khoanh vùng để chẩn đoán, các bước tiến hành như sau:

- Bước 1: Vận hành máy kiểm tra khối Laser pickup đã hoạt động chưa  xem bài 3 Nếu chưa

- Bước 2: Kiểm tra khối hệ cơ đã hoạt động tốt hay chưa  xem bài 2 Nếu chưa

- Bước 3: Kiểm tra mạch RFAMP đã hoạt động tốt hay chưa  xem bài 4

- Bước 4: Cần phải xem xét tất cả các mạch trên đảm tất cả đều tốt thì ta mới tiếp tục kiểm tra mạch DSP

- Bước 5: Kiểm tra tín hiệu RF.in hay tín hiệu EFM từ mạch RFAMP cấp cho mạch DSP

- Bước 6: Kiểm tra 3 tín hiêu ra của mạch DSP gồm: DATA, BCK và LRCK Nếu mất ta tiếp tục kiểm tra theo nội dụng đã nói trong bài này

- Bước 7: Thay vỉ mạch DSP

12.3.1 Khảo sát focus Servo trong máy CD/VCD

- Đọc phân tích sơ đồ mạch nguyên lý của máy CD/VCD đang thực hành

- Đo áp thực tế trên máy so với các thông số chuẩn trên Schematic của máy

12.3.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa mạch Focus Servo

Những hiện tượng hư hỏng cơ bản đối với mạch focus Servo là : a Cụm thấu kính không dịch chuyển lên xuống

* Cách kiểm tra theo các bước sau:

- Kiểm tra mạch điện từ mạch MDA lên mắt đọc

- Kiểm tra cuộn focus (dùng thang ohm để đo khoảng 7.5 ohm), hoặc dùng thang Rx1 kích vào thì vật kính sẽ dịch lên xuống  Tốt ( xem hình 2.4.40)

- Kiểm tra nguồn cấp cho mạch MDA và mạch MDA Focus có chập, đứt không

- Kiểm tra mạch Focus servo : Kiểm tra các tín hiệu liên quan đến mạch Focus servo như minh hoạ ở mục 4, cùng các điểm sau

+ Kiểm tra nguồn cung cấp Vcc

+ Kiểm tra tín hiệu mở laser diode LD ON

+ Kiểm tra dạng sóng RFout tại ngõ ra mạch RFAMP

+ Kiểm tra tín hiệu nhận diện RF (RF.DET) Nếu đúng với mức tích cực thì có tín hiệu RF ở ngõ ra

* Cách sửa chữa và thay thế :

- Khi cuộn focus bị hỏng ta thay khối Laser pickup  Xem bài trước

Khi mạch MDA Focus không có nguồn cấp, cần kiểm tra xem mạch có bị chạm chập hoặc hỏng IC hay không; nếu IC hỏng, cần thay thế Nếu IC còn tốt, hãy kiểm tra lại nguồn cấp và thực hiện sửa chữa hoặc thay thế cần thiết (Tham khảo bài viết về MDA Focus).

- Khi mạch Focus servo có sự cố ta kiểm tra các điểm trên, nếu không có tiến hành thay IC b Cụm thấu kính dịch chuyển không ổn định

Với hiện tượng này có thông thường có thể hỏng do:

- Hỏng cuộn hội tụ, tiến hành kiểm tra như phần trên

- Hỏng hoặc mạch MDA hoạt động không ổn đinh, tiến hành kiểm tra mạch MDA và nguồn cấp (xem bài mạch MDA focus)

Khi gặp tín hiệu không chính xác từ mạch Servo đến mạch MDA, cần kiểm tra các tín hiệu liên quan đến mạch Servo để xác định nguyên nhân gây ra sai sót.

12.4.1 Khảo sát mạch Tracking Servo trong máy CD/VCD

- Đọc phân tích sơ đồ mạch nguyên lý của máy CD/VCD đang thực hành

- Đo áp thực tế trên máy so với các thông số chuẩn trên Schematic của máy 12.4.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa mạch Tracking Servo

Những hiện tượng hư hỏng cơ bản đối với mạch Tracking Servo là : a Cụm thấu kính không dịch chuyển qua lại

* Cách kiểm tra theo các bước sau:

- Kiểm tra mạch điện từ mạch MDA Tracking lên mắt đọc

- Kiểm tra cuộn Tracking (dùng thang ohm để đo khoảng 6 ohm), hoặc dùng thang Rx 1 kích vào thì vật kính sẽ dịch qua lại  Tốt ( xem hình 2.4.40)

- Kiểm tra nguồn cấp mạch MDA , mạch MDA Tracking có chập, đứt không

- Kiểm tra mạch Tracking servo: kiểm tra các tín hiệu liên quan đến mạch Tracking servo cùng các điểm sau :

+ Kiểm tra nguồn cung cấp Vcc cho IC Servo

+ Chỉnh các biến trở Tracking Blance, Tracking Gain …

+ Kiểm tra tín hiệu Tracking ON từ CPU tới

+ Kiểm tra tín hiệu Tracking HOLD từ CPU tới

+ Kiểm tra tín hiệu KICH F/R từ CPU tới dùng để nhảy track tiến hoặc lùi

* Cách sửa chữa và thay thế :

- Khi cuộn Tracking bị hỏng ta thay khối Laser pickup  Xem bài 3

Khi mạch MDA Tracking không nhận nguồn, cần kiểm tra xem mạch có bị chạm chập hoặc IC hỏng hay không; nếu IC hỏng, hãy thay thế Nếu IC vẫn hoạt động tốt, kiểm tra lại nguồn cấp và tiến hành sửa chữa hoặc thay thế khi cần thiết (Tham khảo bài viết về MDA Tracking).

Khi mạch Tracking servo gặp sự cố, cần kiểm tra các điểm liên quan; nếu không tìm ra nguyên nhân, hãy tiến hành thay thế IC Servo Ngoài ra, nếu cụm thấu kính dịch chuyển không ổn định hoặc bị lệch, cần xem xét sửa chữa hoặc điều chỉnh để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Với hiện tượng này có thông thường có thể hỏng do:

- Hỏng cuộn Tracking, tiến hành kiểm tra như phần trên

- Hỏng hoặc mạch MDA Tracking hoạt động không ổn đinh, tiến hành kiểm tra mạch MDA và nguồn cấp (xem bài mạch MDA Tracking)

Cần kiểm tra các tín hiệu liên quan đến mạch Tracking Servo và mạch MDA, vì có thể tín hiệu ra từ mạch Tracking Servo đến mạch MDA bị sai hoặc các tín hiệu liên quan đến mạch Servo không chính xác.

12.5.1 Khảo sát mạch Sled Servo trong máy CD/VCD

- Đọc phân tích sơ đồ mạch nguyên lý của máy CD/VCD đang thực hành

- Đo áp thực tế trên máy so với các thông số chuẩn trên Schematic của máy 12.5.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa mạch Sled Servo

Sau đây là lưu đồ để kiểm tra mạch Sled Servo như sau:

Khi kiểm tra theo lưu đồ, cần kết hợp với sơ đồ mạch điện của máy thực hành Nếu không có sơ đồ, hãy kiểm tra lại mạch điện tương ứng và ôn tập các bài học liên quan đến mạch điện hư hỏng cũng như nội dung bài học này.

12.6.1 Khảo sát mạch Sled Servo trong máy CD/VCD

- Đọc phân tích sơ đồ mạch nguyên lý của máy CD/VCD đang thực hành

Bấm phím FWD ON, kiểm tra lệnh

FWD từ vi xử lý tới

Không Ấn phím Skip FWD ON, kiểm tra tín hiệu FWD từ vi xử lý tới

Không Ấn phím Skip REV ON, kiểm tra tín hiệu REV từ vi xử lý tới

Kiểm tra điện áp ngõ ra điều khiển từ Tracking servo Kiểm tra khối tracking servo, transistor đệm Không

Bấm phím REV ON, kiểm tra lệnh

REV từ vi xử lý tới

Có Kiểm tra mạch MDA và sled motor

- Đo áp thực tế trên máy so với các thông số chuẩn trên Schematic của máy 12.6.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa mạch Spindle servo

Khi thực hiện kiểm tra theo lưu đồ, cần kết hợp với sơ đồ mạch điện của máy đang thực hành Nếu sơ đồ không có sẵn, hãy kiểm tra lại mạch điện tương ứng và ôn lại các bài học liên quan đến mạch điện hư hỏng cũng như nội dung của bài học này.

12.7 Mạch giải mã tín hiệu RGB và Video amp

12.7.1 Khảo sát mạch giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp trên máy

- Bước 1: Đọc và phân tích sơ đồ khối liên lạc tổng thể giữa mạch giải mã tín hiệu RGB và Video.Ampvới các khối chức năng

- Bước 2: Đọc và phân tích sơ đồ mạch nguyên lý (Schematic Diagram)

- Bước 3: Vẽ sơ đồ liên lạc tóm tắt như sơ đồ khối chức năng ở phần đầu của bài này

- Bước 4: Dò mạch điện và cách đo các thông số điện áp và dạng tín hiệu trên máy so với các thông số chuẩn trên Schematic của máy

12.7.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa giải mã tín hiệu RGB và

Hiện tượng hư hỏng liên quan đến mạch giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp Khi âm thanh bình thường nhưng mất hình, điều này cho thấy IC_MPEG vẫn hoạt động tốt Vấn đề có thể nằm ở mạch giải mã RGB, vì vậy cần kiểm tra theo thứ tự để xác định nguyên nhân.

- Trường dùng IC_ giải mã RGB riêng:

+ Kiểm tra nguồn cấp cho mạch giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp

+ Kiểm tra băng thông dòng bus DATA in cấp cho mạch giải mã tín hiệu RGB và Video.Amp có đứt hở gì không

+ Kiểm tra các đường tín hiệu ra Video Out và các linh kiện trên đường ra Nếu đều đảm bảo  Hỏng IC giải mã RGB

- Trường mạch giải mã RGB nằm trong IC PMEG:

Kiểm tra nguồn cấp và Mass Mạch DAC để đảm bảo chúng hoạt động bình thường và đạt đúng áp chuẩn Nếu phát hiện bất thường, có thể dẫn đến hỏng hóc trong khối DAC hoặc các mạch khác bên trong thiết bị.

Kiểm tra tín hiệu ra Video Out và các linh kiện liên quan để xác định có sự cố nào không Nếu không phát hiện hư hỏng, có thể IC khối giải mã RGB bên trong IC MPEG bị hỏng, cần thay thế bằng IC tương đương hoặc đúng loại, hoặc thay nguyên bo VCD Nếu âm thanh bình thường nhưng hình ảnh kém chất lượng (sọc caro, giật), điều này cho thấy IC MPEG hoạt động tốt, vấn đề có thể nằm ở mạch giải mã RGB, dẫn đến hình ảnh không đạt yêu cầu.

Để đảm bảo chất lượng tín hiệu video, cần kiểm tra thứ tự các đường liên quan như nguồn cung cấp cho mạch DAC, đảm bảo đủ và đạt tiêu chuẩn Ngoài ra, cần đánh giá chất lượng của mass, kiểm tra các tín hiệu điều khiển như HSY, VSY, và các mạch lọc thông thấp trên đường ra jack Video out Cuối cùng, cần xác định xem các diode ghim có bị rò rỉ hoặc đứt hay không.

- Nếu tốt  Hỏng IC giải nén

12.8 Mạch giải mã nén tín hiệu tiếng (MPEG - audio Decoder)

12.8.1 Khảo sát mạch giải mã nén tín hiệu tiếng

- Bước 1: Đọc và phân tích sơ đồ khối liên lạc tổng thể giữa mạch giải mã nén tín hiệu tiếng với các khối chức năng

- Bước 2: Đọc và phân tích sơ đồ mạch nguyên lý (Schematic Diagram)

- Bước 3: Vẽ sơ đồ liên lạc tóm tắt như sơ đồ khối chức năng ở phần đầu của bài này

- Bước 4: Dò mạch điện và cách đo các thông số điện áp và dạng tín hiệu trên máy so với các thông số chuẩn trên Schematic của máy

12.8.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sửa chữa mạch giải nén tín hiệu AUDIO

Dưới đây là hướng dẫn và gợi ý phân tích hiện tượng máy, tùy thuộc vào kết cấu cụ thể của từng loại máy mà vị trí kiểm tra và chức năng có thể khác nhau Đặc biệt, đối với máy có hình dáng bình thường nhưng không phát ra âm thanh ở ngõ ra, cần chú ý kiểm tra các yếu tố liên quan để xác định nguyên nhân.

Hiện tượng hư hỏng này chỉ liên quan đến phần riêng của mạch âm thanh, và do hình ảnh vẫn bình thường, nên khả năng hỏng khối giải nén là rất thấp.

Do đó, ta lần lượt kiểm tra theo thứ tự ưu tiên bắt đầu từ ngõ ra âm thanh trở về khối giải nén, tức là các khối:

+ Ngõ điều khiển và mạch điều khiển âm thanh (MUTE âm thanh, điều khiển âm lượng)

+ Mạch khuếch đại âm thanh đưa tới ngõ ra và các mạch trộn

+ Cuối cùng là mạch giải nén âm thanh

Trước khi đi vào chi tiết, cần thực hiện kiểm tra nhanh để loại trừ các vùng mạch hư hỏng Thường thì, các mạch từ DAC đến ngõ ra âm thanh dễ bị hỏng.

- Trường hợp nghi vấn mạch giải nén âm thanh hỏng:

+ Ta lần lượt kiểm tra các tín hiệu vào/ra khối giải nén âm như đã đề cập ở trên theo thông số của nhà sản xuất (Schematic)

+ Nếu có dao động XCK cấp từ bên ngoài vào ta cần phải kiểm tra mạch này hoặc đường tín hiệu này

+ Cuối cùng ta thay thử IC giải nén b Máy có hình bình thường – có tiếng nổ

MẠCH HIỂN THỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN PHÍM BẤM

MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG (CPU SYSTEM)

1.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển hệ thống (CPU) (hình 2.5.1)

Hình 2.5.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển hệ thống

1.2 Nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển hệ thống

1.2.1 Nhóm tín hiệu đảm bảo cho CPU hoạt động

Hệ thống ma trận phím ấn

Loading FWD/RVS Disc change FWD/RVS

RESET Laser pickup LD.ON

SQ CK SENSE FOK CLK DATA XLT RESET

Khối xử lý tín hiệu số (DSP)

Giao tiếp với khối servo

CS Giao tiếp IC ADR

* Nguồn cấp (+5V) và Mass (Vss): Cấp nguồn nuôi và đất cho IC vi xử lý hoạt động

Tín hiệu RESET được sử dụng để khôi phục tất cả các trạng thái của vi xử lý khi bắt đầu cấp điện cho máy, thông qua việc tạo ra một mức thấp đột biến tại ngõ vào của vi xử lý Xung Reset có thể được tạo ra bằng IC hoặc bằng transistor rời bên ngoài.

Hình 2.5.2 Mạch RESET dùng IC Hình 2.5.3 Mạch RESET dùng transistor

- Hoạt động của mạch RESET dùng transistor như sau: Khi mới cấp điện, tụ C bắt đầu nạp, áp tại cực B/Q1 thấp  Q1 tắt, Q2 dẫn ngõ ra mức thấp Khi tụ

C nạp đầy, điện áp cực B/Q1 tăng cao, Q1 dẫn và Q2 tắt, ngõ ra mức cao Xuất hiện xung Reset cấp cho IC - CPU

Khối tạo xung đồng hồ (OSC) là phần thiết yếu trong vi xử lý, kết nối với thạch anh dao động hoặc mạch dao động bên ngoài, nhằm tạo ra xung nhịp cho các mạch số bên trong IC.

Mạch tạo xung Clock sử dụng thạch anh và mạch dao động rời bên ngoài là hai thành phần quan trọng trong hệ thống điều khiển Các tín hiệu điều khiển từ bàn phím được cung cấp bởi người sử dụng, cho phép thực hiện các chức năng như lệnh Play/Stop và dò nhanh.

Trong máy CD/ VCD, hệ thống phím liên lạc với CPU dưới dạng ma trận (hình 2.5.5) hoặc dưới dạng dạng cầu phân áp (hình 2.5.6) được thể hiện như sau :

* Bàn phím dạng ma trận: (hình 25.5)

Hình 2.5.5 Hệ thống phím ấn dạng dạng ma trận

Khi bấm một phím lệnh, xung lệnh tại một ngõ "Key Out" sẽ nối vớí một ngõ "Key In" tương ứng

Bằng phương thức này, nếu thiết kế n ngõ "Key Out" và m ngõ "Key In" thì số phím lệnh thực hiện tương ứng sẽ là (m x n)

Như ở hình 2.5.5, ta dễ dàng thấy được số lệnh điều khiển ở khối vi xử lý sẽ là 4 x 4 = 16 lệnh phân biệt

Trong máy CD/ VCD , người ta thường bố trí các phím lệnh như sau : + OPEN/CLOSE: Lệnh nạp đĩa vào máy hoặc lấy đĩa ra khỏi máy

+ SKIP: Nhảy đến vị trí bản nhạc cần chọn

+ SEARCH: Dò đến đoạn nhạc cần chọn

Để chọn bài theo chương trình trên máy CD/VCD, bạn chỉ cần bấm các số tương ứng với các bản nhạc yêu thích Ví dụ, nếu một đĩa chứa 12 bản nhạc và bạn thích các bản thứ 2, 4, 6, hãy bấm các số 2, 4, 6 trên hệ thống phím lệnh, sau đó nhấn nút Program Máy sẽ phát các bản nhạc theo thứ tự mà bạn đã chọn.

Để lặp lại một bản nhạc trên máy phát, bạn chỉ cần xem danh sách nhạc trên vỏ hộp CD hoặc VCD Nếu bạn thích bản nhạc số 2, hãy bấm số "2" và sau đó nhấn "REPEAT" để máy phát chỉ chơi bản nhạc đó nhiều lần.

+ PLAY ( ) : phát lại chương trình

+ PAUSE ( ) : Tạm ngưng chương trình

+ F.F ( ) : Dò tới nhanh (Fast Foward)

+ REW ( ) : Dò lui nhanh (Rewind)

Chức năng "Đổi đĩa" trên máy cho phép người dùng thay đổi đĩa trong các thiết bị có khả năng chứa nhiều đĩa Khi nhấn nút "Disc Change", hệ cơ sẽ tự động di chuyển đến vị trí cần đọc, đưa cụm quang học vào vị trí để phát lại chương trình trên đĩa mới Ngoài ra, màn hình hiển thị ở mặt trước của máy sẽ cho biết vị trí của đĩa đang được sử dụng.

* Bàn phím ấn dạng cầu phân áp: ( hình 2.5.6)

Hình 2.5.6 Hệ thống phím ấn dạng cầu phân áp

Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa vào cầu phân áp, trong đó mỗi phím lệnh khi ấn sẽ tạo ra các mức điện áp khác nhau tương ứng với chân Key in Điều này dẫn đến việc phát sinh các lệnh điều khiển khác nhau Bên cạnh đó, tín hiệu điều khiển từ xa (Remote Control) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành hệ thống.

Tín hiệu điều khiển từ xa thực hiện các lệnh tương tự như tín hiệu từ bàn phím, nhưng khác biệt ở chỗ chúng được chuyển đổi từ tín hiệu quang thành tín hiệu điện để cấp cho mạch CPU tại chân R/C Đây là một chuỗi dữ liệu nối tiếp.

Khối giải mã hồng ngoại thường được tích hợp ngay trong CPU Để tiếp nhận tín hiệu từ bộ điều khiển từ xa, cần sử dụng bộ thu tín hiệu hồng ngoại (IR Receiver) Mô hình mạch có thể được tóm tắt như sau.

1.2.3 Nhóm tín hiệu liên lạc với IC nhớ (ROM): (hình 2.5.8)

Cấu tạo của IC – CPU quyết định việc có hay không nhóm này Nó lưu trữ các mã lệnh cố định từ nhà sản xuất và các mã lệnh có thể thay đổi do người dùng Các tín hiệu liên lạc bao gồm nhiều loại khác nhau.

* Các đường địa chỉ, ký hiệu là A (Adrress): Để truyền tín hiệu địa chỉ ô nhớ cần ghi/đọc từ IC vi xử lý đưa tới

* Các đường dữ liệu, ký hiệu là D (Data): Để truyền tín hiệu Data vào/ ra ô nhớ

* Chân cho phép ghi lên RAM: WE (Write Enable)

* Chân cho phép đọc từ RAM: RE (Read Enable)

* Chân chọn chíp : CS (Chip Select)

Ví dụ : Sơ đồ liên lạc giữa S - RAM với CPU được thể hiện như sau :

Hình 2.5.8 Sơ đồ liên lạc từ RAM đến vi xử lý

1 2.4 Nhóm tín hiệu cảm biến hoặc giám sát (Sense) báo về CPU a Cảm biến hay giám sát khay đĩa ( Tray Sensor hay Tray SW hay

Open/Close SW) : có 2 loại cảm biến

* Giám sát vị trí khay đĩa trên hệ cơ (Tray Sensor): (xem hình 2.5.9, hình 2.5.10)

Cảm biến khay (Tray Sensor hay Tray SW) có chức năng nhận diện vị trí của khay đĩa, xác định xem khay đang ở bên ngoài hay đã được đưa vào trong máy thông qua một chuyển mạch cơ khí hoặc cảm biến quang.

Khay đĩa di chuyển theo trục của rãnh trượt nhờ vào chuyển động quay của động cơ tải (Loading Motor) Vị trí của khay đĩa, ở trong hay ngoài hệ cơ, được xác định bởi công tắc khay (Tray SW), thường được gọi là công tắc mở (OPEN SW) hoặc đóng (CLOSE SW) dựa trên các mức cao/thấp do các khóa điện tác động.

Hình 2.5.9 Vị trí của chuyển mạch đóng/mở khay đĩa

* Sơ đồ mạch liên lạc giữa Tray SW, với khối vi xử lý

- Loại sử dụng chuyển mạch cơ khí (SW) :

Hình 2.5.10 Sơ đồ mạch liên lạc giữa Tray SW với khối vi xử lý

Khi khay đĩa ở ngoài máy, công tắc SW hở, dẫn đến vi xử lý nhận mức điện áp cao (H) Ngược lại, khi khay đĩa đã được đưa vào trong máy, công tắc SW đóng, khiến vi xử lý nhận mức điện áp thấp (L) và ra lệnh ngắt Motor Loading.

Cảm biến quang sử dụng diode LED và phototransistor được áp dụng để nhận diện trạng thái của khay đĩa dựa vào khoảng che của hệ cơ Hoạt động của mạch này cho phép phát hiện sự thay đổi trong vị trí của khay, từ đó đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả.

+ Khi khay đĩa ở ngoài máy  ánh sáng từ Led không đến được thoto transistor  photo transistor tắt  chân Tray Sensor ở mức cao (H)

Khi khay đĩa được đưa vào máy, ánh sáng sẽ chiếu đến photo transistor, khiến nó dẫn điện Điều này làm cho vi xử lý nhận tín hiệu ở mức thấp (H) và gửi lệnh điều khiển MDA để ngắt động cơ.

Hình 2.5.11 Sơ đồ mạch liên lạc giữa Tray SW với khối vi xử lý dùng cảm biến quang b Cảm biến giám sát vị trí cụm quang học

MẠCH HIỂN THỊ

2.1 Các kiểu hiển thị trong máy CD/VCD

Hiện nay trong máy CD/VCD có các kiểu hiển thị thường dùng như sau:

+ Hiển thị bằng đèn LED: Kiểu dùng đèn Led bình thường để chỉ báo nguồn, tạo độ sáng cho bàn phím, cho khay đĩa, …

Đèn LED 6,7,15 đoạn thường được sử dụng trong các máy cũ để hiển thị các chức năng như Play, FF, REV và chỉ số bài hát Trong khi đó, màn hình tinh thể lỏng (LCD) lại phổ biến hơn trong các máy mini và xách tay, mang lại trải nghiệm sử dụng hiện đại và tiện lợi hơn.

Đèn huỳnh quang, hay còn gọi là đèn Catốt lạnh (FL - Fluorescent), là loại đèn phổ biến nhất hiện nay nhờ vào độ sáng cao, vẻ đẹp và sự đa dạng trong thiết kế.

2.2 Sơ đồ khối, chức năng và nhiệm vụ của các khối trong các mạch hiển thị thường dùng trong máy CD/VCD

2.2.1 Hiển thị bằng đèn LED 7 đoạn a Sơ đồ khối chức năng b Nhiệm vụ của các khối

Mạch điều khiển hệ thống (CPU) cung cấp dữ liệu hiển thị cho khối giải mã hiển thị (Display Decoder) trong quá trình máy thực hiện các chức năng như báo số bản và thời gian phát.

- Khối giải mã hiển thị (Dislay Decoder): Thực hiện giải mã dữ liệu từ CPU đưa tới thành mã 6 đoạn, 7 đoạn và 15 đoạn cho các LED tương ứng

- Khối đèn Led 7 đoạn: Phát sáng để chỉ báo số từ 0 ÷ 9, cho người dùng biết các thông tin cần thiết mà máy đang thực hiện

- Khối đèn Led 15 đoạn: Phát sáng để chỉ báo các chữ cáI từ A ÷ Z, cho người dùng biết các thông tin cần thiết mà máy đang thực hiện

Khối đèn Led 6 đoạn cung cấp thông tin quan trọng cho người dùng bằng cách phát sáng để chỉ báo các lệnh như Play, FF, REW, Pause và Still, giúp người dùng nắm bắt dễ dàng các hoạt động mà máy đang thực hiện.

Hình 2.5.19 Sơ đồ khối mạch hiển thị bằng LED 7 đoạn c Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi người dùng thực hiện chức năng điều khiển hoặc khi máy tự động thực hiện các tác vụ như phát video, tua nhanh hoặc báo số bản và thời gian phát, CPU sẽ cung cấp các bit dữ liệu cho khối giải mã hiển thị Khối giải mã sẽ áp dụng các phương án giải mã khác nhau tùy thuộc vào cách phân bố các đoạn hiển thị, nhưng vẫn phải tuân thủ các nguyên tắc nhất định.

- Cách đấu các đoạn của Led: có 2 cách theo Anode chung (P com) hoặc Cathode chung (N com) (hình 2.5.20)

Theo Cathode chung (N com): Thì các ngõ ra của khối Dislay Decoder có mức cao  đèn sáng

Theo Anode chung (P com): Thì các ngõ ra của khối Dislay Decoder có mức thấp  đèn sáng

- Khối giải mã phải tuân thủ theo các bảng sau ứng với các loại LED: + Với LED 7 đoạn: (Hình 2.5.21)

- Cách phân bố đoạn LED hiển thị:

Khi số lượng LED hiển thị ít, khối Display Decoder sẽ giải mã trực tiếp từ mã nhị phân sang mã các đoạn tương ứng với trạng thái của LED Tuy nhiên, khi số lượng hiển thị tăng, số ngõ ra của khối Display Decoder cũng tăng theo, dẫn đến mạch điện trở nên phức tạp Để khắc phục vấn đề này trong máy CD/VCD, người ta sử dụng cấu trúc LED theo kiểu ma trận (hàng x cột), giúp giảm số ngõ ra của khối Display Decoder bằng cách kích sáng các đoạn LED theo hàng và cột.

Bằng cách sử dụng cấu trúc phân bố đoạn LED theo dạng Ma trận, khối Dislay Decoder sẽ chuyển đổi các bit nhị phân từ CPU thành mã quét theo hàng và cột.

Ví dụ: Để hiển thị dãy số 4 chữ số có cả dấu chấm thập phân (DP- Decimal Point) ta bố trí kiểu ma trận như (Hình 2.5.24)

Hình 2.5.24 Phân bố đoạn LED theo Matrận

Ta thấy nếu giải mã trực tiếp thì ngõ ra của khối Dislay Decoder lên đến 8 x

Nếu theo hàng x cột thì chỉ cần 12 ngõ ra = ( 3 hàng x 9 cột)

Mạch điện đấu các đoạn Led: (Hình 2.5.15a và 2.5.25b)

Lưu ý: Khi phân bố theo kiểu ma trận, để các đoạn sáng người cấp các chuỗi xung quét có tần số cao, nên mắt không thấy đèn nhấp nháy

Mô tả dạng xung quét tạo hiển thị: (Hình 2.5.26)

2.2.2 Hiển thị bằng đèn tinh thể lỏng (LCD)

Màn hình LCD có sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động tương tự như LED nhiều đoạn, chỉ khác biệt ở cấu trúc của LCD Cấu trúc của LCD được thể hiện rõ qua hình 2.5.27.

Hình 2.5.27 Cấu trúc của LCD

Hợp chất hữu cơ có đặc tính khuếch tán hay hấp thụ ánh sáng dưới tác dụng của điện trường Gọi là Tinh thể lỏng (Liquid Crystal)

Người ta bố trí tinh thể lỏng nằm giữa 2 bản thuỷ tinh:

Bản trong làm điện cực chung được tráng gương để phản xạ ánh sáng, với các điện cực trong suốt được bố trí theo các đoạn a, b, c, d, e, f, g, tương tự như các đoạn của Led.

+ Bản ngoài trong suốt hướng về phía mắt b Nguyên lý hoạt động

Khi có xung kích thích vào các đoạn a, b, c, điện trường xuất hiện giữa các đoạn này và điện cực chung Điều này khiến tinh thể lỏng không cho ánh sáng đi qua, dẫn đến việc ánh sáng bị khuếch tán trở lại mắt Khu vực tương ứng với các đoạn này sẽ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng này.

Khi màn hình 247 sáng, các khu vực không có xung kích thích sẽ cho phép ánh sáng đi qua, khiến tinh thể lỏng hấp thụ ánh sáng và tạo ra màu đen ở những đoạn đó Điều này giúp mắt chúng ta nhìn thấy các chữ và số hiện lên giống như đèn LED.

Với cấu trúc của màn hình có hợp chất tinh thể lỏng như trên người ta gọi là LCD (Liquid Crystal Display – hiển thị bằng tinh thể lỏng)

+ Nếu điện cực chung đấu mass  xung kích đoạn phải là xung dương

+ Nếu điện cực chung đấu +Vcc  xung kích đoạn phảI là xung âm

+ Việc bố trí các đoạn trong LCD hoàn toàn giống LED, và để tạo hiển thị người ta cũng kích thích theo hàng và cột như LED

+ Khối Dislay Decoder lúc này người còn gọi là LCD Drive

2.2.3 Hiển thị bằng đèn huỳnh quang hay còn gọi là đèn Catốt lạnh (FL- Flourescent)

Đèn FL có sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động tương tự như đèn LED nhiều đoạn, chỉ khác biệt ở cấu tạo Cấu trúc của đèn FL giống như đèn điện tử 3 cực, với các thành phần được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa hiệu suất chiếu sáng.

- Các đoạn đóng vai trò như các Anode, còn gọi là Lá hay Segments có tráng chất phát xạ ánh sáng màu (đỏ, xanh, vàng )

- Các lưới (Grid) tương ứng với các Anode

- Có 1 Kathode (K) chung và 1 dây nung tim giúp K phát xạ điện tử

Hình 2.5.28b b Nguyên lý hoạt động của đèn FL

- Do có cấu tạo như đèn điện tử 3 cực nên hoạt động của nó cũng giống như đèn điện tử 3 cực Chỉ khác là:

+ Trong 1 đèn người ta bố trí các Anode (Segment) thành những đoạn a, b, c, … như đèn LED hay LCD để tạo số hoặc chữ hoặc một biểu tượng nào đó

Các đoạn (segments) được kích thích bởi xung điện áp nhỏ (