nguyên lý cấu tạo của loa(thiết bị âm thanh)

Phân biệt âm thanh Con người nghe được âm thanh khác nhau bởi các yếu tố sau:  Tần số sóng âm: Tốc độ áp lực không khí dao động trong một khoảng thời gian nhất định dao động nhiều là

Chủ Đề Thảo Luận:

Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của loa

Giáo viên hướng dẫn : Trần Vũ Kiên Nhóm 5 : Nguyễn Ngọc Hải

Mai Anh Tú

Bùi Thị Yến

Nguyễn Thị Ánh

Nội dung chính

I Hoạt động của âm thanh

III Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của loa III Mạch khuếch đại công suất

IV Các đặc tính chính của loa

I Hoạt động của âm thanh

1. Âm thanh được nghe như thế nào?

- Bên trong tai người có một màng da rất mỏng (màng nhĩ), áp suất biến đổi liên tục trong không khí sẽ tác

động đến màng nhĩ làm chúng rung lên Khi màng nhĩ rung lên não bộ sẽ dịch các rung động này thành

âm thanh, đó là cách con người nghe

- Khi vật thể rung động sẽ gửi một sóng dao động thông qua không khí, khi dao động này đến tai người sẽ

làm màng nhĩ rung lên Não sẽ dịch các rung đông này thành âm thanh của vật thể đó

I Hoạt động của âm thanh

2 Phân biệt âm thanh

Con người nghe được âm thanh khác nhau bởi các yếu tố sau:

 Tần số sóng âm: Tốc độ áp lực không khí dao động trong một khoảng thời gian nhất định (dao động nhiều là âm cao, ít dao động hơn là âm thấp)

 Mức áp suất không khí: Là độ lớn của sóng âm (mức âm lượng của âm thanh)

II Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của loa

1 Loa là gì?

- Loa về cơ bản là bộ máy biên dịch đầu

cuối hoạt động ngược với microphone

(thiết bị thu âm hoạt động tương tự tai

người)

-Sóng âm thu được từ micro được mã

hóa và lưu trữ trong băng từ,CD… dưới

dạng tín hiệu điện tử Tín hiệu này

được gửi tới loa,loa sẽ biên dịch thành

rung động vật lí của màng loa để tái tạo

sóng âm sao cho giống với âm thu được

từ micro

II Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của loa

2 Cấu tạo

-Cho dù khác nhau về hình dạng và chất lượng nhưng đa phần các loa về cơ bản đều có cấu trúc gồm:

nam châm, xương loa, nhện loa, côn loa, gân loa, màng loa

a Màng loa (diaphragm)

 Màng loa là nơi âm thanh phát ra đến tai người nghe

 Màng loa được làm từ giấy, nhựa hay kim loại dạng hình vòm hoặc hình nón Trong

đó phần vành rộng được gắn với viền (gân loa), vành hẹp được gắn với cuộn âm

- Chú ý: giấy không có khả năng tản nhiệt tốt nên không phù hợp để chế tạo loa với công suất lớn

b Cuộn âm

- Cuộn âm gắn với khung kim loại(xương loa) bằng mạng nhện

- Cuộn âm thực chất là một nam châm điện

từ gồm 1 cuộn dây quấn vòng quanh 1 lõi kim loại ( thường là sắt)

- Khi có dòng điện chạy qua, cuộn dây sẽ sinh

ra một từ trường xung quanh làm sắt có từ tính Ở nam châm này có thể đảo cực Bắc-Nam bằng cách đổi chiều dòng điện

c Mạng nhện (nhện loa)

 Là một vành tròn làm từ vật liệu co dãn với nhiệm vụ giữ cho cuộn âm luôn ở đúng vị trí chính giữa nhưng cho phép cuộn dây chuyển động vào ra

 Mạng nhện có một vài nếp nhăn và giữ cho nón loa nằm trong giữa và cuộn dây loa dao động trong khe từ không

bị chạm

d Gân loa

- Xung quanh màng loa là gân loa: có chức năng kết nối màng loa với xương loa, cho phép màng loa có

thể chuyển động lên xuống

e Nam châm

- Là nam châm vĩnh cửu

- Nam châm điện từ được đặt trong từ trường cố định của nam châm vĩnh củu

2 Nguyên lí hoạt động

 Nam châm điện từ được đặt trong từ trường cố định của nam châm vĩnh cửu Hai nam châm này (điện từ và vĩnh cửu) tương tác với nhau như hai nam châm bình thường, trái dấu hút nhau, cùng dấu đẩy nhau Khi cực của nam châm điện thay đổi, chẳng hạn từ cực dương sang cực âm sẽ tạo nên lực từ hút sang đẩy đối với cực âm của nam châm vĩnh cửu Lực tác động này khiến cho cuộn âm chuyển động vào

ra liên tục theo dao động điện tương tự như một chiếc piston

2 Nguyên lí hoạt động

- Khi cuộn âm chuyển động, do được gắn với màng loa nên màng cũng sẽ chuyển động theo.Màng loa chuyển động khiến cho không khí phía trước loa bị rung động, từ đó tạo ra sóng âm truyền đến tai người nghe Tín hiệu điện tử cũng có thể được biên dịch thành dạng sóng, theo đó tần số và biên độ của sóng điện tử này sẽ tác động và điều khiển cuộn âm chuyển động theo tỷ lệ và khoảng cách nhất định Do sóng điện tử này là dạng mã hóa của sóng âm gốc nên chuyển động màng loa theo tỷ lệ và khoảng cách nhất định đến lượt nó sẽ tạo nên sóng âm đúng với tần số và biên độ mà nó đã được mã hóa.

3 Chú ý

Tuyệt đối ta không được đưa dòng điện một chiều vào loa vì dòng điện một chiều chỉ tạo ra từ trường cố định và cuộn dây của loa chỉ lệch về một

hướng rồi dừng lại Khi đó dòng một chiều qua cuộn dây tăng mạnh ( do không có điện áp cảm ứng theo chiều ngược lai ) vì vậy cuộn dây sẽ bị cháy

III Mạch khuếch đại công suất

1 Sơ đồ khối

- Tín hiệu âm thanh từ các thiết bị đầu DVD, micro …là những tín hiệu biên độ nhỏ từ

30mV-775mV Tín hiệu này được đưa vào mạch KĐ công suất, sau khi được KĐ thành tín hiệu biên độ lớn và đưa ra loa

- Sơ đồ khối của một mạch KĐ công suất được chia làm 3 giai đoạn và hồi tiếp âm

+ Tầng KĐ vi sai với tín hiệu nhỏ: vi sai điện áp vào và cho dòng KĐ ở ngõ ra

+ Tầng KĐ điện áp: ngõ vào là dòng điện, cho KĐ điện áp ở ngõ ra

+ Tầng KĐ công suất là tầng KĐ đồng nhất điện áp và dòng điện cung cấp công suất lớn cho tải và loa

+ Hồi tiếp âm: giữ cho mạch hoạt động ổn định và giảm méo tín hiệu

2 Mạch khuếch đại âm thanh cơ bản

Nguyên lí hoạt động

Khi tín hiệu vào ở bán kỳ dương (+):

- Điện áp chân B Q1 tăng → Q1 mở thêm, dòng IcQ1 tăng → sụt áp trên R4 (UR4 = R4xIcQ1) tăng làm cho UcQ1 giảm Độ giảm của UcQ1 tỷ lệ thuận với biên độ tín hiệu vào.

- Vì chân CQ1 nối trực tiếp chân BQ2 nên khi UcQ1 giảm thì UbQ2 giảm theo làm cho Q2 khóa bớt, như vậy dòng IcQ2 giảm xuống dẫn đến điện áp tại điểm A(UA) và điểm B(UB) đều giảm.

- Các bạn để ý : Q3 là PNP, Q4 là NPN do vậy khi UA giảm thì độ mở Q3 tăng (mở thêm), UB giảm thì độ mở Q4 giảm (khóa bớt).

- Vì Q3 mở thêm, Q4 khóa bớt làm cho điện áp tại điểm C tăng lên dẫn tới tụ C5 (ban đầu là 7.5V) nạp, dòng nạp cho C5 đi từ (+) nguồn 15V → CEQ3 → R9 → C5 → loa → mass Dòng nạp qua loa là đi xuống Điện áp trên tụ C5 lúc này lớn hơn 7.5V.

Nguyên lí hoạt động

Khi tín hiệu vào ở bán kỳ âm (-):

- Điện áp chân B Q1 giảm → Q1 khóa bớt, dòng IcQ1 giảm → sụt áp trên R4 (UR4 = R4xIcQ1) giảm làm cho UcQ1 tăng Độ tăng của UcQ1 tỷ lệ thuận với biên độ tín hiệu vào.

- Vì chân CQ1 nối trực tiếp chân BQ2 nên khi UcQ1 tăng thì UbQ2 tăng theo làm cho Q2 mở thêm, như vậy dòng IcQ2 tăng lên dẫn đến điện áp tại điểm A(UA) và điểm B(UB) đều tăng.

- Các bạn để ý : Q3 là PNP, Q4 là NPN do vậy khi UA tăng thì độ mở Q3 giảm (khóa bớt), UB tăng thì độ mở Q4 tăng (mở thêm).

- Vì Q3 khóa bớt, Q4 mở thêm làm cho điện áp tại điểm C giảm lên dẫn tới tụ C5 phóng, dòng phóng của C5 đi từ (+) tụ → R10 → CQ4 → mass → loa → (-)C5 Dòng phóng qua loa là đi lên

IV Các đặc tính chính của loa

1.Công suất danh định của loa

 Công suất danh định của loa là công suất lớn nhất có thể cung cấp cho loa mà loa có thể chịu được

 Đơn vị tính công suất loa là vôn – am – pe (VA)

2.Điện áp danh định của loa

 Điện áp danh định của loa là điện áp âm tần đưa vào hai đầu loa để có công suất danh định

 Đơn vị tính điện áp là vôn

3 Trở kháng danh định của loa

-Trở kháng danh định của loa là trở kháng đo được khi đưa vào loa một dòng điện âm tần

hình sin có tần số quy định (thường là 1000Hz hay 400Hz)

IV Các đặc tính chính của loa

4.Thanh áp của loa

 Thanh áp của loa biểu thị độ nhậy của loa Với cùng một công suất âm tần cung cấp cho loa, loa nào có thanh áp lớn hơn thì độ nhậy cao hơn

 Thanh áp tính theo đơn vị m bar

5 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 biểu thị tính trung thực của loa, loa có chất lượng cao thì dải tần số công tác rộng và độ không đồng đều của đáp tuyến tần số càng ít Màng loa càng to thì tiếng trầm càng rõ

6 Hiệu suất của loa

 Hiệu suất của loa là tỷ số giữa công suất âm thanh phát ra với công suất điện âm tần vào loa

 Hiệu suất của loa phụ thuộc vào kết cấu và chất lượng các chi tiết của loa