Giao trinh he thong am thanh

Giáo trình này giới thiệu một cách hệ thống các khái niệm chung về hệ thống âm thanh, sơ đồ khối, các mạch điện nguyên lý trong hệ thống âm thanh và các thiết bị ngoại vi kết nối với hệ thống âm thanh. Sau mỗi chương đều có phần câu hỏi và bài tập để giúp người học dễ dàng hệ thống lại và nắm bắt kiến thức tốt hơn. Trong phần thực hành, trình bày các pan bệnh, nguyên nhân và cách giải quyết các pan bệnh của hệ thống âm thanh. Trên cơ sở các kiến thức căn bản, giáo trình đã cố gắng tiếp cận các vấn đề hiện đại, đồng thời vận dụng với thực tế giảng dạy – học tập của giảng viên, giáo viên và học sinh – sinh viên. Giáo trình gồm hai phần: phần lý thuyết và phần thực hành, được bố cục như sau: Phần lý thuyết Chương 1: Khái niệm chung hệ thống âm thanh Chương 2: Mạch điện khối nguồn Chương 3: Mạch khuếch đại Chương 4: Mạch ổn áp tuyến tính và điều chỉnh âm âm sắc Chương 5 : Hệ thống loa Phần thực hành Bài 1: Mạch điện khối nguồn Bài 2: Mạch khuếch đại Bài 3: Mạch ổn áp tuyến tính và điều chỉnh âm sắc

Trang 1

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Chủ biên: ThS Mạc Văn Biên Thành viên: ThS Phan Quang Thưởng

Bùi Văn Tú

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự tiến bộ của xã hội thì nhu cầu giải trí sau những giờ làm việc căng thẳng là nhu cầu tất yếu của con người, nó cần thiết cho sự phát triển đời sống tinh thần của con người Do vậy, các thiết bị - hệ thống âm thanh đang và sẽ tiếp tục được sử dụng ngày càng rộng rãi trong đời sống xã hội Bởi vậy, việc hiểu sâu sắc về Hệ thống âm thanh là nhu cầu không thể thiếu được đối với các kỹ thuật viên thiết kế hệ thống âm thanh và thợ sửa chữa điện tử dân dụng hiện nay Nhu cầu này không phải chỉ riêng đối với các kỹ sư điện tử mà còn đối với nhiều người có sử dụng các thiết bị âm thanh Giáo trình này giới thiệu một cách hệ thống các khái niệm chung về hệ thống âm thanh, sơ đồ khối, các mạch điện nguyên lý trong hệ thống âm thanh và các thiết bị ngoại

vi kết nối với hệ thống âm thanh Sau mỗi chương đều có phần câu hỏi và bài tập để giúp người học dễ dàng hệ thống lại và nắm bắt kiến thức tốt hơn Trong phần thực hành, trình bày các pan bệnh, nguyên nhân và cách giải quyết các pan bệnh của hệ thống

âm thanh

Trên cơ sở các kiến thức căn bản, giáo trình đã cố gắng tiếp cận các vấn đề hiện đại, đồng thời vận dụng với thực tế giảng dạy – học tập của giảng viên, giáo viên và học sinh – sinh viên

Giáo trình gồm hai phần: phần lý thuyết và phần thực hành, được bố cục như sau:

Phần lý thuyết

Chương 1: Khái niệm chung hệ thống âm thanh

Chương 2: Mạch điện khối nguồn

Chương 3: Mạch khuếch đại

Chương 4: Mạch ổn áp tuyến tính và điều chỉnh âm âm sắc

Chương 5 : Hệ thống loa

Phần thực hành

Bài 1: Mạch điện khối nguồn

Bài 2: Mạch khuếch đại

Bài 3: Mạch ổn áp tuyến tính và điều chỉnh âm sắc

Giáo trình được Hiệu trưởng phê duyệt làm tài liệu chính thức dùng cho giảng dạy, học tập môn học Hệ thống âm thanh, tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp

Do thời gian có hạn nên tài liệu này không tránh khỏi thiếu sót, rất mong người đọc góp ý Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về:

- Mạc Văn Biên, Phan Quang Thưởng, Bùi Văn Tú - Giảng viên khoa Điện tử - Tin học, Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp, số 202 Trần Nguyên Hãn, TP Bắc Giang, Bắc Giang

- Văn phòng khoa Điện tử - Tin học, tầng 3, tòa nhà X1, số 202 Trần Nguyên Hãn,

TP Bắc Giang, Bắc Giang

- Thư viện Cao Đẳng Kỹ thuật Công nghiệp, số 202 Trần Nguyên Hãn, TP Bắc Giang, Bắc Giang

NHÓM TÁC GIẢ

Trang 3

MỤC LỤC

PHẦN LÝ THUYẾT 3

Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG ÂM THANH 3

1.1 Khái niệm chung 3

1.1.1 Các khái niệm cơ bản và nguồn gốc của âm thanh 3

1.1.2 Các đại lượng đặc trưng của âm thanh 4

1.1.3 Sự cảm thụ của tai người đối với âm thanh 8

1.2 Phân loại 10

1.2.1 Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống âm thanh 10

1.2.2 Phân loại 10

1.3 Sơ đồ khối 11

1.3.1 Sơ đồ khối và chức năng nhiệm vụ các khối trong hệ thống âm thanh mono 11

1.3.2 Sơ đồ khối và chức năng nhiệm vụ các khối trong hệ thống âm thanh Stereo 12

1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật 14

1.4.1 Công suất danh định 14

1.4.2 Hệ số khuếch đại 14

1.4.3 Hiệu suất 15

1.4.4 Đặc tuyến tần số 15

1.4.5 Đặc tuyến biên độ và dải động 16

1.4.6 Mức tạp âm và độ nhạy ngõ vào 16

1.4.7 Méo không đường thẳng 17

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1 18

Chương 2: MẠCH ĐIỆN KHỐI NGUỒN 19

2.1 Khái niệm 19

2.2 Sơ đồ khối tổng quát, chức năng và nhiệm vụ các khối 19

2.3 Phân tích một số mạch điện nguyên lý thông dụng 20

2.3.1 Mạch điện chỉnh lưu bán kì dùng 1 Diode 20

2.3.2 Mạch điện chỉnh lưu toàn kì dùng 2 Diode 21

2.3.3 Mạch điện chỉnh lưu cầu nguồn đơn 22

2.3.4 Mạch điện chỉnh lưu cầu nguồn đối xứng 23

Chương 3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI 26

3.1 Khái niệm chung về mạch khuếch đại 26

3.1.1 Khái niệm chung 26

3.1.2 Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại 26

3.2 Mạch khuếch đại đầu vào 28

3.2.1 Chức năng, nhiệm vụ, của mạch khuếch đại đầu vào 28

3.2.2 Sơ đồ mạch, tác dụng linh kiện và nguyên lý làm việc 28

3.3 Mạch khuếch đại pha trộn 29

3.3.1 Chức năng, nhiệm vụ của mạch khuếch đại pha trộn 29

3.3.2 Sơ đồ mạch, tác dụng linh kiện và nguyên lý hoạt động 30

3.4 Mạch khuếch đại đảo pha 31

Trang 4

3.4.1 Chức năng, nhiệm vụ của mạch khuếch đại đảo pha 31

3.4.2 Mạch khuếch đại đảo pha phân phụ tải 31

3.4.3 Mạch khuếch đại đảo pha tải là biến áp 33

3.4.4 Mạch khuếch đại đảo pha phân áp 34

3.5 Mạch tiền khuếch đại công suất 35

3.5.1 Chức năng, nhiệm vụ 35

3.5.2 Mạch tiền khuếch đại dùng Transistor 35

3.5.3 Mạch tiền khuếch đại dùng vi mạch 36

3.6 Mạch khuếch đại ECHO 37

3.6.1 Chức năng, nhiệm vụ của mạch ECHO 37

3.6.2 Sơ đồ mạch điện, tác dụng linh kiện và nguyên lý hoạt động mạch ECHO 39

3.6.3 Mạch khuếch đại tín hiệu ECHO dùng MN3207 40

3.6.4 Mạch khuếch đại tín hiệu ECHO dùng BL0306 41

3.7 Mạch khuếch đại công suất 42

3.7.1 Mạch khuếch đại công suất đơn 42

3.7.2 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp OTL hoạt động ở chế độ AB 45

3.7.3 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp OCL hoạt động ở chế độ AB 48

3.7.4 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo song song 49

3.7.5 Giới thiệu một số mạch khuếch đại công suất trong thưc tế 54

Chương 4: MẠCH ỔN ÁP TUYẾN TÍNH VÀ MẠCH ĐIỀU CHỈNH ÂM SẮC 61

4.1 Mạch điện ổn áp tuyến tính 61

4.1.1 Nhiệm vụ, chức năng của mạch ổn áp tuyến tính 61

4.1.2 Sơ đồ khối, chức năng, nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động của các khối 61

4.1.3 Mạch ổn áp tuyến tính dùng transistor 63

4.1.4 Mạch ổn áp tuyến tính dùng IC 63

4.2 Mạch điều chỉnh âm sắc 66

4.2.1 Chức năng, nhiệm vụ của mạch điều chỉnh âm sắc 66

4.2.2 Giới thiệu một số mạch điều chỉnh âm sắc thông dụng 67

Chương 5: HỆ THỐNG LOA - MẠCH PHÂN ĐƯỜNG TÍN HIỆU - MIC 73

5.1 Khái niệm chung 73

5.2 Cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của hệ thống loa thông dụng 74

5.2.1 Cấu tạo của loa điện động 74

5.2.2 Nguyên lý hoạt động của loa điện động 75

5.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống loa treo 76

5.3.1 Cấu tạo của hệ thống loa treo 76

5.3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống loa treo Elipson 77

5 4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống loa thùng cộng hưởng 77

5.4.1 Cấu tạo của hệ thống loa thùng cộng hưởng 77

5.4.2 Nguyên lý hoạt động 79

5.5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống loa thùng siêu trầm 79

Trang 5

5.5.1 Cấu tạo của hệ thống loa thùng siêu trầm 79

5.5.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống loa siêu trầm 80

5.6 Mạch phân đường tín hiệu 82

5.6.1 Chức năng, nhiệm vụ của mạch phân đường tín hiệu STEREO 82

5.6.2 Mạch phân đường tín hiệu STEREO 83

5.6.3 Giới thiệu một số mạch phân đường tín hiệu STEREO thông dụng 85

5.7 MIC 89

5.7.1 Chức năng, nhiệm vụ của micro 89

5.7.2 Cấu tạo của MIC thông dụng 89

5.7.3 Nguyên lý hoạt động của MIC thông dụng 91

5.7.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của micro không dây 93

PHẦN THỰC HÀNH 97

Bài 1: MẠCH ĐIỆN KHỐI NGUỒN 97

1.1 Khảo sát mạch điện khối nguồn 97

1.2 Phương pháp sửa chữa những hư hỏng cơ bản của khối cấp nguồn 98

1.2.1 Hiện tượng hư hỏng cơ bản của khối điện áp xoay chiều 98

1.2.2 Hiện tượng hư hỏng cơ bản của khối chỉnh lưu 98

1.2.3 Hiện tượng hư hỏng cơ bản của khối lọc nguồn 98

1.2.4 Hiện tượng hư hỏng cơ bản của khối ổn áp 98

1.3 Lập quy trình kiểm tra sửa chữa 99

1.3.1 Trình tự sửa chữa khối cấp điện áp xoay chiều 99

1.3.2 Trình tự sửa chữa khối chỉnh lưu 99

1.3.3 Trình tự sửa chữa khối lọc 100

1.3.4 Trình tự sửa chữa khối ổn áp 100

1.4 Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng theo quy trình đã lập 101

1.4.1 Bảng dự trù vật tư thiết bị cho 01 ca thực tập 101

1.4.2 Tổ chức thực hiện giảng dạy 101

1.4.3 Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng theo quy trình đã lập 101

Bài 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI 102

2.1 Khảo sát các mạch khuếch đại 102

2.1.1 Khảo sát mạch khuếch đại đầu vào 102

2.1.2 Khảo sát mạch khuếch đại MIC 103

2.1.4 Khảo sát mạch khuếch đại công suất 104

2.2 Phán đoán nguyên nhân hư hỏng của các mạch khuếch đại từ các hiện tượng 105

2.2.1 Mạch khuếch đại đầu vào 105

2.2.2 Mạch khuếch đại MIC 105

2.2.3 Mạch khuếch đại ECHO 105

2.2.4 Mạch khuếch đại công suất 106

2.3.1 Trình tự sửa chữa mạch khuếch đại tín hiệu vào 106

2.3.2 Trình tự sửa chữa mạch khuếch đại MIC 106

Trang 6

2.3.3 Trình tự sửa chữa mạch khuếch đại ECHO 108

2.3.4 Trình tự sửa chữa mạch khuếch đại công suất 110

2.4.2 Tổ chức thực hiện 113

Bài 3: MẠCH ĐIỀU CHỈNH ÂM SẮC 114

3.1 Khảo sát mạch điều chỉnh âm sắc (mạch Music và mạch Master) 114

3.2 Phán đoán nguyên nhân hư hỏng của mạch điều chỉnh âm sắc 115

3.4.2 Tổ chức thực hiện .119

3.5 Phương pháp sửa chữa tổng quát hệ thống âm thanh 120

3.51 Phân tích hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng cơ bản của hệ thống âm thanh 120 3.5.2 Phương pháp sửa chữa tổng thể một hệ thống âm thanh .120

3.5.3 Xây dựng lưu đồ tổng quát sửa chữa hiện tượng hư hỏng trong Amplifier 121

TÀI LIỆU THAM KHẢO 131

Trang 7

DANH MỤC HÌNH VẼ

PHẦN LÝ THUYẾT 3

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống âm thanh 3

Hình 1.2 Hình dạng tín hiệu âm thanh 4

Hình 1.3 Quan hệ giữa thời gian và tần số 5

Hình 1.4 Sự phản xạ, khúc xạ của sóng âm (trường hợp   d) 7

Hình 1.5 Sự phản xạ, khúc xạ của sóng âm (trường hợp   d) 7

Hình 1.6 Đồ thị biểu diễn thời gian ngân vang 8

Hình 1.7 Quá trình phản xạ của sóng âm 8

Hình 1.8 Các đường phân chia của phổ âm thanh 9

Hình 1.9 Sơ đồ khối hệ thống âm thanh mono 11

Hình 1.10 Sơ đồ khối hệ thống âm thanh Stereo 12

Hình 1.11 Đặc tuyến tần số 16

Hình 1.12 Đặc tuyến biên độ 16

Hình 2.1 Sơ đồ khối khối nguồn cung cấp 19

Hình 2.2 Sơ đồ mạch điện chỉnh lưu bán kì dùng 1 Diode 20

Hình 2.3 Đồ thị dạng sóng mạch chỉnh lưu bán chu kỳ 20

Hình 2.4 Sơ đồ mạch điện chỉnh lưu toàn kì dùng 2 Diode 21

Hình 2.5 Đồ thị dạng sóng mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng 2 Diode 22

Hình 2.6 Sơ đồ mạch điện chỉnh lưu cầu nguồn đơn 22

Hình 2.7 Đồ thị dạng sóng mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng 4 Diode 23

Hình 2.8 Mạch chỉnh lưu toàn kì hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 Diode 23

Hình 2.9 Dạng sóng mạch chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 diode 24

Hình 3.1 Mạch khuếch đại chế độ A 26

Hình 3.2 Mạch khuyếch đại ở chế độ B 27

Hình 3.3 Mạch khuyếch đại ở chế độ AB 27

Hình 3.4 Mạch khuyếch đại chế độ C trong mạch tách xung đồng bộ Tivi màu 28

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đầu vào 28

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại pha trộn 30

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đảo pha phân phụ tải 31

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đảo pha tải biến áp 33

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đảo pha phân áp 34

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý mạch tiền khuếch đại dùng Transistor 35

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý mạch tiền khuếch đại dùng vi mạch 36

Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý mạch tiền khuếch đại dùng vi mạch 37

Hình 3.13 Sơ đồ mô tả quá trình tạo trễ bằng phương pháp dịch chuyển điện tích 37

Hình 3.14 Sơ đồ khối của mạch tạo hiệu ứng vang 38

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý mạch tạo hiệu ứng vang (cấu trúc của IC MN 3207) 39

Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại tín hiệu Echo 40

Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếc đại công suất đơn 41

Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếc đại công suất đơn 42

Hình 3.19 Đồ thị mô tả điểm làm việc của Transistor Q 43

Trang 8

Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp OTL 45

Hình 3.21 Đồ thị thời gian mô tả quá trình làm việc 47

Hình 3.22 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp OCL 48

Hình 3.23 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đẩy kéo song song 49

Hình 3.24 Trạng thái khi có tín hiệu vào 50

Hình 3.25 Đồ thị dạng sóng của tín hiệu vào và ra trên UBE1 và UBE2 50

Hình 3.26 Trạng thái chu kỳ dương của tín hiệu vào 51

Hình 3.27 Trạng thái T1 thực hiện việc khuếch đại 51

Hình 3.28 Đồ thị dạng sóng mô tả quá trình T1 thực hiện việc khuếch đại 51

Hình 3.29 Trạng thái T2 thực hiện việc khuếch đại 52

Hình 3.30 Đồ thị dạng sóng mô tả quá trình T2 thực hiện việc khuếch đại 52

Hình 3.31 Đồ thị dạng sóng mô tả quá trình T1 và T2 thực hiện việc khuếch đại 53

Hình 3.32 Mạch khuếch đại công suất dùng Tranzitor (dạng 1) 54

Hình 3.33 Mạch khuếch đại công suất dùng Tranzitor (dạng 2) 55

Hình 3.34 Mạch khuếch đại công suất dùng IC (dạng 1 – dùng STK…) 56

Hình 3.35 Mạch khuếch đại công suất dùng IC (dạng 2 – dùng TDA…) 57

Hình 3.36 Mạch khuếch đại đầu vào 58

Hình 3.37 Mạch tiền khuếch đại sử dụng vi mạch 4558 58

Hình 3.38 Mạch tiền khuếch đại đảo pha 59

Hình 3.39 Mạch khuếch đại pha trộn 59

Hình 3.39 Mạch khuếch đại ECHO dùng IC HT8955A 60

Hình 3.40 Mạch khuếch đại công suất nhỏ dùng LM386 60

Hình 4.1 Sơ đồ khối mạch ổn áp tuyến tính 61

Hình 4.2 Sơ đồ mô tả nguyên tắc ổn áp tuyến tính 62

Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý của mạch ổn áp tuyến tính 63

Hình 4.4 Mạch ổn áp dùng 78xx 64

Hình 4.5 Sơ đồ mạch ổn áp tuyến tính dùng IC họ 78XX và 79XX 64

Hình 4.6 Mạch ổn áp dương dùng LM317 65

Hình 4.7 Mạch ổn áp âm dùng LM337 65

Hình 4.8 Mạch nguồn ổn áp đối xứng có thể điều chỉnh được điện áp ra 66

Hình 4.9 Sơ đồ mạch điều chỉnh âm sắc 5 nút dùng linh kiện thụ động 67

Hình 4.10 Sơ đồ mạch điều chỉnh Bass - Treble dùng linh kiện thụ động 68

Hình 4.11 Sơ đồ mạch điều chỉnh âm sắc dùng linh kiện tích cực TL084 69

Hình 4.12 Sơ đồ mạch điều chỉnh âm sắc dùng linh kiện tích cực sử dụng IC 4558 71

Hình 4.13 72

Hình 4.14 72

Hình 5.1 Cấu tạo của loa điện động 74

Hình 5.2 Sơ đồ bố trí hệ thống loa treo Elipson hiện đại 76

Hình 5.3 Sơ đồ mô tả hệ thống loa treo Elipson 76

Hình 5.4 Loa thùng cộng hưởng 3 đường tiếng 77

Hình 5.5 Cấu trúc của loa horn cơ bản 78

Hình 5.6 Loa thùng siêu trầm 79

Trang 9

Hình 5.7 Vị trí thông thường dùng để lắp đặt loa thùng siêu trầm 80

Hình 5.8 Sơ đồ mạch lọc hai đường tiếng mắc song song suy giảm 6dB/octave 83

Hình 5.9 Sơ đồ mạch lọc hai đường tiếng mắc nối tiếp suy giảm 6dB/octave 84

(dùng mạch lọc hình Π) 86

(dùng mạch lọc hình T) 86

Hình 5.13 Sơ đồ mạch lọc ba đường tiếng suy giảm 6dB/octave 87

Hình 5.14 Sơ đồ mạch lọc ba đường tiếng suy giảm 18dB/octave 88

Hình 5.15 Cấu tạo và hình dạng thực tế của Dinamic Microphone 89

Hình 5.16 Cấu tạo và hình dạng thực tế của Condenser Microphone 90

Hình 5.17 Cấu tạo và hình dạng thực tế của Ribbon Microphone 90

Hình 5.18 Nguyên lý hoạt động của Dynamic microphone 91

Hình 5.19 Nguyên lý hoạt động của Condenser microphone 92

Hình 5.20 Nguyên lý hoạt động của Ribbon microphone 92

Hình 5.21 Sơ đồ khối Microphone không dây 93

Hình 5.22 Sơ đồ cấu tạo của Microphone không dây 93

Hình 5.23 Hình ảnh thực tế của bộ Micro không dây 94

Hình 5.24 Sơ đồ nguyên lý của Microphone không dây 94

Hình 5.25 96

PHẦN THỰC HÀNH 97

Hình 1 Sơ đồ mạch điện khối nguồn trong Amply 97

Hình 2 Sơ đồ mạch điện thực tế của khối nguồn trong Amply 97

Hình 3 Sơ đồ mạch khuếch đại đầu vào 102

Hình 4 Mạch khuếch đại đầu vào trên thực tế .102

Hình 5 Mạch khuếch đại MIC trên thực tế .103

Hình 6 Mạch khuếch đại ECHO trên thực tế .103

Hình 7 Mạch khuếch đại công suất trên thực tế .104

Hình 8 Vị trí mạch khuếch đại MIC trên máy thực tế .107

Hình 9 Vị trí mạch Echo trên máy thực tế .108

Hình 10 Vị trí mạch điện Echo trong máy thực tế .108

Hình 11 Mạch điện thực tế (mặt cắm linh kiện) .109

Hình 2.12 Mạch điện thực tế (mặt hàn và kết nối linh kiện) .109

Hình 2.13 Mạch KĐCS dùng Transistor trên Máy thực tế 110

Hình 2.14 Mạch KĐCS dùng IC trên Máy thực tế .111

Hình 15 Mạch khuếch đại Music và mạch Master trên thực tế .114

Hình 16 Vị trí mạch âm sắc trên máy thực tế .115

Hình 17 Vị trí mạch âm sắc phía trong trên máy thực tế .116

Hình 18 Mạch âm sắc trên máy thực tế (mặt lắp ráp linh kiện) .117

Hình 19 Mạch âm sắc trên máy thực tế (mặt hàn nối linh kiện) .117

Trang 10

PHẦN LÝ THUYẾT Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG ÂM THANH

1.1 Khái niệm chung

1.1.1 Các khái niệm cơ bản và nguồn gốc của âm thanh

Âm thanh là sự rung động sóng cơ học, là dao động áp lực (rung động qua lại)

chuyển qua một số phương tiện, môi trường (như không khí) bao gồm tần số nằm trong phạm vi nghe được Làn sóng âm thanh từ vật thể rung động phát ra, lan truyền trong không gian, tới tai người làm rung động màng nhĩ theo đúng nhịp điệu rung động của vật thể đã phát ra tiếng Nhờ đó, tai người nghe được âm thanh

Âm thanh có thể truyền lan được trong các chất khí, rắn, lỏng nhưng không thể truyền lan được trong môi trường chân không

Một số loại truyễn dẫn âm rất kém như các loại vải, các vật liệu có tính chất mềm, xốp như bông, cỏ, dạ… Tất cả các loại vật liệu đó được gọi chung là chất hút âm Các vật liệu này thường được làm vật liệu lót tường trong các phòng âm thanh để hút âm nhằm giảm tiếng vang

Trong quá trình truyền lan, nếu gặp phải các vật chướng ngại như tường, núi đá, cây… thì phần lớn âm thanh sẽ bị phản xạ ngược trở lại, một phần tiếp tục truyền lan về phía trước, một phần nhỏ của năng lượng âm thanh cọ sát với vật chướng ngại, biến thành nhiệt năng tiêu tán đi

Hệ thống là tập hợp những thành phần tương tác hay phụ thuộc lẫn nhau, tạo thành thể thống nhất Hệ thống âm thanh bao gồm bộ sưu tập của nhiều thành phần kết

nối có mục đích tiếp nhận, xử lý và truyền tín hiệu âm thanh (hình 1.1)

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống âm thanh

Những thành phần cơ bản bao gồm: micro, xử lý tín hiệu, bộ khuếch đại, loa, cable nối và mạng kỹ thuật số

Trang 11

4

Thiết kế là quy trình sáng tạo kế hoạch xây dựng vật thể hay hệ thống Chúng ta

thiết kế hệ thống âm thanh trong phòng bằng bằng cách chọn thành phần chức năng, vị trí và đường dẫn tín hiệu của nó

Tối ưu hóa là quy trình khoa học có mục tiêu đạt được kết quả tốt nhất khi đưa

ra nhiều lựa chọn Trong trường hợp của chúng ta, mục tiêu tối đa hiệu suất hệ thống

âm thanh đúng với mục đích thiết kế Tiêu chuẩn tối ưu hóa chính là tính thống nhất của đáp ứng trên không gian

1.1.2 Các đại lượng đặc trưng của âm thanh

a) Biên độ

Thước đo định lượng của năng lượng dao động, mức dịch chuyển cơ khí, thay đổi áp lực âm thanh, thay đổi hiệu điện thế, từ thông hay cường độ của sóng âm tại một thời điểm tức thời trong một thời gian được gọi là biên độ (amptitude) của Trong hình 1.2, biên độ được thể hiện là khoảng cách theo chiều dọc (chiều cao và chiều sâu) của sóng ở trên và dưới mức giữa (mức 0) Miêu tả sự thay đổi áp suất nén (phía trên mức giữa) và mở rộng (bên dưới mức giữa) sinh ra trong không khí bởi sóng âm thanh, và cũng có thể miêu tả cho các tín hiệu điện trong các mạch nội bộ của hệ thống âm thanh

Hình 1.2 Hình dạng tín hiệu âm thanh

b) Tần số

Tần số âm thanh là số lần dao động của không khí truyền dẫn âm trong thời gian một giây (s) Đối với sóng âm thanh, tần số được đo bằng chu kỳ (cycle) trên mỗi giây, hay hertz (Hz)

Thí dụ, trong một giây, nếu một cone loa đã hoàn tất việc chuyển động thứ hai, tần số của nó sẽ là một chu kỳ trên giây (hay 1Hz) Nếu chuyển động này xảy ra một trăm lần mỗi giây, tần số (và hình thành các sóng âm thanh) sẽ là 100Hz Nếu chuyển động xảy ra một nghìn lần mỗi giây, tần số của nó sẽ là 1000Hz (1kHz) Khi tần số không kéo dài trọn một giây, tần số nói về số của chu kỳ (cycle) đó sẽ xảy ra nếu nó được để tiếp tục cho một tuần hoàn thứ hai với tỷ lệ tương tự

Tần số biểu thị độ cao của âm thanh, trong đó:

- Tiếng trầm (âm bass) có tần số thấp

- Tiếng thanh (âm treble) có tần số cao

Trong dải âm tần, người ta chia ra:

Trang 12

- Tiếng trầm nằm trong dải tần từ 16Hz đến 300Hz

- Tiếng trung nằm trong dải tần từ 300Hz đến 3000Hz

- Tiếng thanh nằm trong dải tần từ 3000Hz đến 20000Hz

Với mỗi tần số dao động F có chu kỳ dao động T và bước sóng  Trong đó:

- Chu kỳ dao động của âm thanh là quãng thời gian âm thanh đó dao động một lần

(sự hoàn thành dao động) được ký hiệu là T, với đơn vị là s

Với C – tốc độ truyền lan của âm thanh trong không khí (C = 340m/s)

Tuy nhiên trên thực tế một âm phát ra không phải là một âm đơn mà là một âm phức Âm phức này gồm: âm đơn và một số âm hài có tần số gấp 2, 3, 4…lần âm đơn

Hình 1.3 Quan hệ giữa thời gian và tần số

c) Áp suất

Áp suất âm thanh (thanh áp) là chênh lệch áp suất cục bộ so với áp suất khí quyển trung bình gây ra bởi một sóng âm Áp suất âm trong không khí có thể được đo bằng microphone, và trong nước bằng cách dùng hydrophone Đơn vị SI cho áp suất âm

p là pascal (ký hiệu: Pa) 1 Pa là thanh áp tác động lên một diện tích 1cm2 với một lực

là 1 đin, do vậy 1 Pa bằng 1đin/cm2

Trang 13

=

trong đó: p là áp suất âm thanh;

Pac:Công suất âm thanh (W);

S: Diện tích năng lượng âm thanh đi qua (m2)

d) Trở kháng âm thanh

Đối với biên độ nhỏ, áp suất âm thanh và vận tốc hạt liên quan tuyến tính và tỷ

lệ của chúng là trở kháng âm thanh Trở kháng âm thanh phụ thuộc vào cả các đặc tính của sóng và trung gian truyền tải

Trở kháng âm thanh được tính bằng:

· /

p Z V

=

ở đây: Z: trở kháng âm thanh;

V: vận tốc hạt tại diện tích năng lượng âm thanh đi qua;

P: áp suất âm thanh

e) Công suất âm thanh

Công suất âm thanh là năng lượng âm thanh đi qua một diện tích (S) bề mặt vuông góc với hướng lan truyền của sóng âm trong thời gian một giây Công suất âm thanh được ký hiệu là P và được tính theo công thức sau:

.S.V (1.5)

P= p

trong đó: p: áp suất âm thanh

V: vận tốc hạt tại diện tích năng lượng âm thanh đi qua

S: diện tích năng lượng âm thanh đi qua (m2)

Trong một môi trường truyền âm, công suất âm thanh được tính bởi:

p.S P= cosθ (1.6) ρ.C

trong đó: S : diện tích năng lượng âm thanh đi qua (m2);

ρ là khối lượng riêng;

C : vận tốc âm thanh;

θ: góc giữa hướng truyền âm thanh và đường pháp tuyến của bề mặt f) Sự phản xạ, khúc xạ của sóng âm thanh

Trang 14

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

❖ Trường hợp 1:   d

Hình 1.4 Sự phản xạ, khúc xạ của sóng âm (trường hợp   d)

Trong trường hợp này, sóng âm sẽ trườn qua vật chắn Hiện tượng này người ta gọi là hiện tượng sóng uốn vòng

❖ Trường hợp 2:   d

Hình 1.5 Sự phản xạ, khúc xạ của sóng âm (trường hợp   d)

Trong trường hợp này thì một phần sóng âm sẽ phản xạ trở lại còn một phần sẽ xuyên qua vật chắn truyền vào môi trường truyền âm

Như vậy, hiện tượng sóng âm gặp vật chắn đổi hướng được gọi là hiện tượng khúc xạ và phản xạ Hiện tượng phản xạ và khúc xạ của sóng âm tuân theo các định luận phản xạ, khúc xạ như đối với ánh sáng

(Định luật phản xạ: Góc tới và góc phản xạ bằng nhau, tia tới và tia phản xạ cùng nằm trên một mặt phẳng)

là thành phần vô cùng phức tạp

h) Vang và trễ

Trang 15

8

Vang là đặc tính âm thanh của các phòng kín, là hiện tượng kéo dài âm thanh sau khi tắt nguồn âm Thời gian vang (E) là một đại lượng vật lý được sử dụng để xác định mức độ vang của từng phòng Đơn vị đo của thời gian vang là giây (s)

Hình 1.6 Đồ thị biểu diễn thời gian ngân vang

Trong phòng kín của nguồn âm S, người nghe ở vị trí cách nguồn âm S một khoảng là M, khi đó sóng âm thanh đến tai người nghe bằng hai con đường:

- Âm thanh bức xạ trực tiếp từ S đến M

- Âm thanh phản xạ lên các bức tường hoặc vật cản

Có thể tồn tại n bậc phản xạ, do vậy qua mỗi lần phản xạ năng lượng của âm thanh sẽ bị suy giảm và thời gian đến tai người sẽ chậm hơn

Quá trình đó được mô tả như sau:

Hình 1.7 Quá trình phản xạ của sóng âm

Khoảng cách từ trực âm đến tia phản xạ đầu tiên được gọi là thời gian trễ () Nếu  > 50ms thì tai người có thể nhận biết được khoảng cách giữa trực âm và tia phản

xạ đầu tiên Thời gian vang được xác định từ thời điểm ngắt nguồn âm đến khi năng lượng âm thanh giảm xuống ngưỡng 60dB

1.1.3 Sự cảm thụ của tai người đối với âm thanh

Tai của con người có khả năng nghe suốt một giải tần số được gọi là phổ âm thanh, hay đơn giản là giải âm tần nghe được, phạm vi này được coi là từ 20Hz lên đến 20.000 Hz (20kHz), có những người có khả năng nghe được các âm thanh ở các tần số cao hơn hoặc thấp hơn Trong các giới hạn xấp xỉ này, tần số phù hợp chặt chẽ với các

Trang 16

cảm giác về cao độ âm thanh (pitch) tạo ra trong tai (tần số cao hơn, sẽ nghe được cao

độ âm nhạc cao hơn)

Phổ âm thanh là một giải tần kéo dài khoảng mười bát độ (octave), hay nhân đôi tần số Các khái niệm về một bát độ là vấn đề cơ bản trong việc nghiên cứu âm nhạc, nhưng rất hữu ích và quan trọng trong việc nghiên cứu âm thanh nói chung nữa Bát độ miêu tả một tỷ lệ (tỷ lệ 2:1), và nó là tỷ lệ giữa các tần số khác nhau mà tai chúng ta nghe chấp nhận, chứ không phải giá trị số thực tế giữa các tần số Thí dụ, mức giữa của phổ âm thanh không phải là số Hz ở khoảng giữa 20 và 20.000 (mà sẽ là 10.010) Đúng hơn, nó là ở giữa số lượng các bát độ từ 20 đến 20.000 Hz, đó là khoảng 640Hz (xem hình 1.8)

Mười bát độ (octave) của phổ âm thanh có thể tưởng tượng như là một keyboard organ, tạo ra tất cả các âm thanh mà đôi tai của con người có thể nghe được Mỗi âm thanh có những đặc điểm của nó, chủ yếu là do: (1) các tần số có liên quan, (2) sự tương đối của cường độ, và (3) cách thức mà các tần số và cường độ thay đổi theo thời gian

Thông thường, điểm giữa của phổ là dùng cho các mục đích kỹ thuật, khoảng 1kHz Giải tần rất rộng của hệ thống âm thanh tiêu biểu chỉ cần nhân bản từ khoảng 40Hz đến 14kHz.Trong thực tế, thậm chí ngay cả những (tin hay không, tùy) tần số cực thấp và cao này đều dùng với hầu hết các ứng dụng âm nhạc Tuy nhiên, việc định rõ bên trên giải cần thiết đôi khi có thể là dấu hiệu đặc trưng mà thiết bị có thể đạt đến tần

số cần có với hiệu quả hợp lý

Hình 1.8 Các đường phân chia của phổ âm thanh

Phổ âm thanh cũng có thể được chia thành nhiều nhóm thập phân (decades), là ngôn ngữ âm thanh dùng để chỉ các giải tần nằm trong phạm vi tỷ lệ mười-một (ten-to-one) (Điều này cũng được gọi là một thứ tự của cường độ, các nhịp đếm được thể hiện bằng việc bổ sung một số không vào cuối của bất kỳ số nào) Các giải tần âm thanh có nhịp đếm khoảng ba nhóm thập phân: từ 20Hz đến 200Hz, từ 200Hz đến 2000Hz, và từ 2000Hz đến 20.000 Hz Điều này có ích để chia phổ âm thanh, bởi vì thiết bị loa riêng biệt trong các ứng dụng pro-sound vốn đã bị hạn chế với khoảng một nhóm thập phân của giải tần số hiệu quả

Trang 17

10

Cần lưu ý rằng tai của chúng ta nhạy cảm với tần số biến đổi khác nhau trong phổ âm Một số tần số nghe được dễ dàng hơn là những tần số khác, và các giới hạn trên dưới của đường phân chia không có nghĩa là bất di bất dịch Thay vào đó khả năng nghe dần dần sẽ giảm đối với hai cực âm phổ (và cũng có thể rất khác nhau giữa mỗi người)

Nó sẽ được giải thích trong chương 3 lý do tại sao điều này và đặc điểm đặc biệt khác của tiến trình cảm tính của con người có ý nghĩa quan trọng trong việc xử dụng hệ thống

1.2.1 Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống âm thanh

Tiếng nói của một diễn giả, tiếng đàn của một nhạc sĩ, tiếng hát của một ca sĩ chỉ

đủ cho một số người nghe được rõ trong khoảng không gian hẹp Muốn phục vụ nhiều người cùng nghe rõ với không gian rộng lớn thì cần phải làm cho những âm thanh ấy lớn lên bằng sự khuếch đại của máy tăng âm

Thông thường micro biến đổi áp suất âm thanh thành dòng điện âm tần rồi đưa tới bộ khuếch đại, làm cho dòng điện ấy tăng lên nhiều lần, sau đó dùng loa để biến đổi dòng điện trở lại thành âm thanh với công suất lớn hơn phục vụ đủ cho số lượng đông thính giả

Máy tăng âm là thiết bị chủ yếu trong hệ thống âm thanh bằng dây, được dùng rộng rãi khắp nơi, ở trong các xí nghiệp, công, nông trường, nhà hát, rạp chiếu bóng…Máy tăng âm là công cụ phục vụ đắc lực cho làm việc chỉ đạo sản xuất ở hợp tác

xã nông nghiệp, cho việc chỉ huy, giữ gìn trật tự ở nơi đông người

Hệ thống âm thanh gồm có Micro, Ampli, đường dây, loa…Yêu cầu chính của

hệ thống âm thanh là khuếch đại, truyền tải âm thanh đồng đều và đảm bảo chất lượng trong khu vực truyền âm

1.2.2 Phân loại

- Phân loại theo mục đích sử dụng: Hệ thống âm thanh dân dụng và hệ thống âm

thanh chuyên dụng

- Phân loại dựa vào kết cấu: Hệ thống âm thanh dùng transistor điện tử và hệ thống

âm thanh dùng vi mạch (IC)

- Phân loại theo cách mắc tải của hệ thống âm thanh:

+ Hệ thống âm thanh với tải mắc nối tiếp

+ Hệ thống âm thanh với tải mắc song song

Trang 18

và ngõ phone có biên độ khoảng vài chục µV, tín hiệu từ các đường AUX, DVD, Computer…thường có biên độ khoảng vài trăm µV, do đó cần phải có mạch tiền khuếch đại để cho các tín hiệu đưa vào máy tăng âm được đồng đều Yêu cầu của khối này là phải có nhiễu thấp và tín hiệu ra ít méo để ổn định cho hoạt động của các tầng sau

- Khối âm sắc (Tone): điều chỉnhâm sắc - âm lượng, thay đổi thời gian ngân vang của tín hiệu Có nhiệm vụ lọc tần số của tín hiệu âm tần trong khoảng tần số từ 20Hz đến 20KHz (âm bass nằm trong dải: 20Hz – 500Hz, âm midrange nằm trong dải: 500Hz – 5KHz, âm treble nằm trong dải: 5Khz – 20KHz) Đặc điểm của khối này là khuếch đại tín hiệu mà biên độ của tín hiệu được được điều chỉnh theo tần số, với yêu cầu tín hiệu ra của khối này phải có độ méo nhỏ nhằm nâng cao chất lượng, tăng tính năng và

độ bền cho máy

- Khối khuếch đại công suất: gồm các khối khuếch đại như: khuếch đại vi sai, khuếch đại trung gian (tiền khuếch đại) để tăng cường tín hiệu do bị suy giảm sau khi đi qua khối âm sắc và khối khuếch đại tín hiệu lái để lái tầng công suất ngõ ra Ngoài ra, còn có các mạch hồi tiếp để sửa méo tín hiệu, ổn định ngõ ra Cuối cùng là tầng khuếch đại công suất với đặc điểm khuếch đại tín hiệu âm tần đủ lớn, vừa khuếch đại điện áp, vừa khuếch đại dòng điện để cho công suất ra lớn làm rung màng loa Khối này quyết định chất lượng, sự khác nhau của amply, quyết định công suất của amply lớn hay nhỏ

và đảm bảo hiệu suất cao để kích cho tải (loa) Công suất của mạch cỡ vài chục W đến hàng nghìn W

Trang 19

12

- Khối bảo vệ loa: là mạch bảo vệ cho tầng công suất chống quá tải tải (overload protect), bảo vệ chạm tải (short protect), bảo vệ loa, nhằm tăng cường chất lượng và độ tin cậy của amply

- Khối nguồn cấp: có nhiệm vụ biến đổi điện xoay chiều (110 VAC hoặc 220VAC)

ở đầu vào thành điện một chiều (±12VDC ÷ ±100VDC cho tầng công suất; 5VDC cho mạch hiển thị, giao tiếp; 5V/±12VDC cho mạch xử lý karaoke, mạch âm sắc - âm lượng…) mà vẫn giữ nguyên tần số để cung cấp năng lượng (mức điện áp và dòng điện cần thiết) cho các tầng khuếch đại và mạch phụ trợ làm việc

1.3.2 Sơ đồ khối và chức năng nhiệm vụ các khối trong hệ thống âm thanh Stereo

+ Tần số thấp thấp (LO) nằm trong khoảng từ 20 Hz đến 500 Hz;

+ Tần số trung (MID) nằm trong khoảng từ 500 Hz đến 5 kHz;

+ Tần số cao (HI) nằm trong khoảng từ 5 kHz đến 20kHz

Tín hiệu sau khi đi qua mạch lọc được đưa đến tầng khuếch đại 2 để khuếch đại tín hiệu, bù vào sự suy hao tín hiệu sau đi khi đi qua mạch lọc Mạch micro phải có tính trung thực cao ít gây nhiễu để đảm bảo tín hiệu ra ít bị méo dạng

- Khối ECHO: là bộ phận làm trễ tín hiệu Trong kỹ thuật làm trễ tín hiệu có rất nhiều cách, nhưng thông dụng nhất trong mạch ECHO là dùng IC lưu trữ (RAM) tín hiệu để tạo ra độ trì hoãn tín hiệu Tín hiệu trễ được cộng với tín hiệu trực tiếp gây ra hiệu ứng dữ dội âm thanh (ECHO) Chính nhờ điều đó nên khi một amply để karaoke

có mạch ECHO thì chất lượng giọng hát được tăng lên rất nhiều Trên mạch ECHO thường có các nút điều chỉnh sau:

Trang 20

+ Repeat: nút chỉnh tiếng vang dội;

+ Delay: nút chỉnh sự trễ cho tín hiệu;

+ Volume: nút chỉnh âm lượng cho mạch ECHO;

+ LO, MID, HI: nút chỉnh âm thấp, âm trung, âm cao

- Khối Music: có nhiệm vụ vụ nhận 2 đường tín hiệu L, R (audio in) từ các nguồn tín hiệu như: VCD, DVD, Computer… được đưa vào tầng khuếch đại và lọc lấy tín hiệu

ở khoảng tần số thấp, tần số trung, tần số cao Tín hiệu này sẽ được chia thành 2 kênh: kênh trái, kênh phải và đưa đến mạch Master

- Khối Master: có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu từ mạch micro đã được xử lý qua mạch ECHO đưa đến cộng với 2 đường tín hiệu L và R của mạch Music tín hiệu được phân chia thành hai kênh: kênh trái L, kênh phải R Tín hiệu của hai kênh này được đưa vào mạch lọc để điều chỉnh tín hiệu âm tần theo tần số, giúp tai người cảm nhận được các âm thanh trầm, bổng khác nhau Tín hiệu sau khi qua mạch lọc được đưa đến tầng mạch khuếch đại để tăng cường tín hiệu, bù lại sự suy giảm tín hiệu sau khi qua tầng âm sắc (mạch lọc), mức suy giảm từ 10 đến 30 lần

- Khối khuếch đại công suất: Khối này quyết định công suất ra của amply và đảm bảo hiệu suất cao để kích cho tải (loa) Công suất của mạch cỡ vài chục W đến hàng nghìn W Mạch khuếch đại công suất có nhiệm vụ khuếch đại cả dòng và áp phù hợp với công suất yêu cầu, thường người ta dùng một số kiểu mạch khuếch đại công suất như sau:

+ Mạch khuếch đại công suất OTL (Output Transform Less) là mạch khuếch đại công suất không dùng biến áp ở ngõ ra, mạch này dùng tụ để xuất tín hiệu ở ngõ ra; + Mạch khuếch đại công suất OCL (Output Capacitor Less) là mạch khuếch đại công suất không dùng tụ ở ngõ ra mạch này xuất tín hiệu ra loa trực tiếp;

+ Mạch khuếch đại công suất BTL (Brigde Transistor Line out) là mạch khuếch đại công suất ngõ ra dùng cầu transistor

- Khối phân tần: (mạch phân đường tín hiệu) là mạch điện dùng để chia tần số từ 20Hz đến 20KHz của tín hiệu âm thanh từ nguồn âm ra thành các khoảng khác nhau để phát huy tối đa mức độ thẳng của đáp tuyến tần số của các thiết bị tái tạo âm thanh như ampli, loa Có hai loại mạch lọc phân đường tín hiệu là mạch lọc tích cực và mạch lọc thụ động

- Khối bảo vệ: là mạch bảo vệ cho tầng công suất chống quá tải tải (overload protect), bảo vệ chạm tải (short protect), bảo vệ loa, nhằm tăng cường chất lượng và độ tin cậy amply Mạch được thiết kế gồm mạch điện tử và một Relay ngắt/mở Khi mạch bảo vệ hoạt động Relay sẽ hở ra, cô lập mạch khuếch đại công suất với loa

- Khối nguồn cấp: có nhiệm vụ biến đổi điện xoay chiều (110 VAC hoặc 220VAC)

ở đầu vào thành điện một chiều (±12VDC ÷ ±100VDC cho tầng công suất; 5VDC cho mạch hiển thị, giao tiếp; 5V/±12VDC cho mạch xử lý karaoke, mạch âm sắc - âm lượng…) mà vẫn giữ nguyên tần số để cung cấp năng lượng (mức điện áp và dòng điện cần thiết) cho các tầng khuếch đại và mạch phụ trợ làm việc

Trang 21

14

1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật

Để đánh giá chất lượng của một hệ thống âm thanh, người ta phải căn cứ vào các chỉ tiêu kỹ thuật và tham số cơ bản của máy Trong đó, các đại lượng chỉ giá trị dòng điện, điện áp, công suất, đều được đo ở mức danh định Giá trị hiệu dụng được biểu thị

bằng từ viết hoa của thông số đó và đôi khi kèm theo ký hiệu vms

1.4.1 Công suất danh định

Là công suất âm tần lớn nhất lấy ra trên tải quy định của amply Đây cũng chính

là công suất của tầng khuếch đại công suất Công suất danh định của máy lớn hay nhỏ phụ thuộc vào nhiệm vụ của máy, có thể từ vài chục đến đến hàng nghìn W

Khi đã biết giá trị của một vài tham số ta sẽ tìm ra công suất danh định theo công thức sau đây:

U K U

=

Hoặc tính K theo đơn vị Decibel (dB), ta có: K(dB)= 20lgK( )sl (1.9)

Trường hợp biết K(dB) muốn đổi ra K(số lần), tính theo công thức: ( )/20

Giải: Từ dữ kiện đề bài, ta có: K = 1038 /20 = 101,9 = 80 (lần)

Nếu tải không thuần trở, có nghĩa là mang tính cảm kháng hoặc dung kháng thì pha của điện áp ra không cùng pha với điện áp vào Bởi vậy, hệ số khuếch đại lúc này được tính bằng: K = a + jb

Trang 22

% P ac .100% (1.11)

P

Hiệu suất của mạch điện công suất làm việc ở chế độ A là 0,25 (tức 25%), nghĩa

là năng lượng cung cấp 100% thì nó chỉ chuyển thành công có ích 25% Mạch khuếch đại công suất làm việc ở chế độ B đạt hiệu suất từ 70 ÷ 80% Như vậy, hiệu suất của máy tăng âm luôn nhỏ hơn hoặc bằng 80%

Từ công thức (1.7) ta thấy muốn tăng công suất có thể áp dụng các cách sau:

− Tăng điện thế cấp điện: đây là cách dễ dàng và phổ biến nhất, vì điện áp ra hiệu dụng trên tải bị giới hạn bởi mức nguồn Tất nhiên, đối với mức nguồn cao thì phải sử dụng các linh kiện thích hợp và giá thành cũng tăng cao;

− Giảm tổng trở tải: điều này tỏ ra bất lợi vì khi RL giảm thì dòng điện sẽ tăng cao, công suất tổn hao sẽ rất lớn, vì vậy hiệu suất sẽ giảm Tổng trở tải của amply thông thường từ 3,2 Ω đến 16Ω, thông dụng nhất là 4Ω đến 16Ω;

− Dùng Transistor công suất Darlington với hệ số khuếch đại lớn làm điện áp ra đỉnh trên tải tăng gần tới VCC, nhờ đó công suất được nâng lên đến mức cao nhất có thể ứng với một nguồn cấp điện nhất định;

− Dùng tầng khuếch đại công suất mắc theo kiểu cầu, BTL ( Balance Transformer Less) phương pháp này thường được ứng dụng để nâng công suất lớn ở mức nguồn thấp

Trang 23

16

Hình 1.11 Đặc tuyến tần số

1.4.5 Đặc tuyến biên độ và dải động

a) Đặc tuyến biên độ

Là đường biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp ra và điện áp vào lấy ở một tần số

cố định của dải âm tần Ura = f (Uvào) (hình 1.12) Phạm vi làm việc của đặc tuyến biên

độ phải là đường thẳng Nếu Uvào quá lớn sẽ gây quá tải và bão hòa cho mạch khuếch đại Nếu Uvào quá nhỏ, nằm ngoài đoạn thẳng thì tạp âm sẽ xuất hiện ở đầu ra Trường hợp không có tín hiệu vào thì ở đầu ra chỉ có tạp âm riêng của tầng khuếch đại UN

Hình 1.12 Đặc tuyến biên độ

b) Dải động của tín hiệu

Dải động của tín hiệu (DS) là tỉ số giữa trị số cực đại và cực tiểu của điện áp vào

để đặc tuyến biên độ là đường thẳng

Tạp nhiễu ở hệ thống âm thanh có thể do:

Trang 24

- Tạp nhiễu của điện - từ trường bên ngoài: chống tạp nhiễu của điện từ trường bằng cách dùng các màn bọc kim loại, các biến áp nguồn, mô tơ phải đặt xa mạch vào, các đường sức từ phải vuông góc nhau;

- Tạp âm nhiệt: tăng theo hàm số mũ bậc ½ của dải tần số tín hiệu và điện trở vào Điện áp tạp âm nhiệt là loại dao động lộn xộn, không có chu kỳ;

- Tạp âm riêng của các linh kiện trong mạch điện gây ra tiếng ù Giảm tạp âm này bằng cách chọn tụ lọc có giá trị đủ lớn lọc thật kỹ cho tầng khuếch đại micro và tiền khuếch đại;

- Tạp âm do hiệu ứng micro, giảm tạp nhiễu do hiệu ứng micro bằng các tấm đệm cao su hoặc nỉ ở mạch điện micro và để máy tăng âm;

- Tạp âm do độ gợn sóng của nguồn chỉnh lưu cung cấp điện …, để giảm tạp âm này phải hạn chế mức gợn sóng không vượt quá 1mV

b) Độ nhạy ngõ vào

Độ nhạy ngõ vào tùy thuộc vào các nguồn tín hiệu, các nguồn tín hiệu đưa vào phải có mức tín hiệu ra tương ứng với độ nhạy ở ngõ vào Độ nhạy của một đầu vào là mức điện áp danh định phải đưa vào đầu đó để đảm bảo công suất ra danh định

1.4.7 Méo không đường thẳng

Méo không đường thẳng (méo biên độ) là méo dạng tín hiệu ở đầu ra so với dạng tín hiệu ở đầu vào của mạch khuếch đại Nguyên nhân gây ra méo không đường thẳng

là do các phần tử không đường thẳng trong mạch gây nên, do đặc tính vào và đặc tính

ra của Transistor là không tuyến tính Ngoài ra còn do đặc tính đường cong từ hóa của lõi sắt biến áp gây nên

Méo không đường thẳng thể hiện, trong thành phần tần số ở đầu ra đã xuất hiện tần số “lạ” không có mặt ở đầu vào, đó là các sóng hài nw với n = 1,2,…và có các biên

độ tương ứng là Unm Hệ số méo không đường thẳng được tính theo công thức:

Nhận xét: Trong các chỉ tiêu trên thì hệ số khuếch đại, đặc tuyến tần số, méo

không đường thẳng, đặc tuyến biên độ và dải động, mức tạp âm, hiệu suất là các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của âm thanh, còn công suất danh định, điện trở ra danh định, độ nhạy đầu vào là các chỉ tiêu cần biết để sử dụng amply hợp lý

Trang 25

18

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1

Câu 1 Hãy trình bày nguồn gốc và các đặc tính của âm thanh?

Câu 2 Vẽ sơ đồ khối của hệ thống âm thanh? Phân loại máy tăng âm dựa theo các tiêu chí nào?

Câu 3 Trình bày sơ đồ khối và chức năng nhiệm vụ của các khối trong máy tăng âm Mono ?

Câu 4 Trình bày sơ đồ khối và chức năng nhiệm vụ của các khối trong máy tăng âm Stereo ?

Câu 5 Hãy so sánh sự giống và khác nhau của hệ thống âm thanh Mono và hệ thống âm thanh Stereo?

Câu 6 Hãy trình bày các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống âm thanh ? Tiêu chí nào để đánh giá chất lượng của hệ thống âm thanh?

Câu 7

Biết một máy tăng âm có:

Ura = 120V

Uvào = 0,04V Hãy xác định hệ số khuếch đại của máy tăng âm trên ?

Trang 26

Chương 2: MẠCH ĐIỆN KHỐI NGUỒN 2.1 Khái niệm

Mạch điện khối nguồn là một mạch điện dùng để cung cấp năng lượng cho toàn

hệ thống âm thanh làm việc, nó có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều với yêu cầu điện áp đầu ra không bị phụ thuộc và sự thay đổi của điện áp đầu vào

Nguồn điện cung cấp cho máy amply có thể là pin, acqui (nguồn một chiều) hay nguồn chỉnh lưu (nguồn xoay chiều cần được chỉnh lưu) Trong đó nguồn chỉnh lưu được sử dụng phổ biến hơn cả, nguồn pin hay acqui thường dùng cho những máy nhỏ

và có tính chất lưu động

Các phần tử cấu thành nên mạch điện khối nguồn là các phần tử:

- Các linh kiện thụ động (Biến áp hạ áp, cuộn lọc, tụ điện, điện trở…)

- Các linh kiện tích cực (Diode, Transistor, IC ổn áp,…)

2.2 Sơ đồ khối tổng quát, chức năng và nhiệm vụ các khối

a) Sơ đồ khối tổng quát

Hình 2.1 Sơ đồ khối khối nguồn cung cấp

b) Chức năng và nhiệm vụ các khối

- Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu của máy tăng âm mà vẫn giữ nguyên tần số Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U1 không cần biến áp hạ áp (nguồn ổn áp xung)

- Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều không bằng phẳng Ut

- Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng độ gợn sóng của dòng điện sau chỉnh lưu (điện áp một chiều) từ Ut thành U01 và giữ cho điện áp một chiều được bằng phẳng

- Bộ ổn áp một chiều có nhiệm vụ ổn định điện áp ở đầu ra (hay ổn định dòng điện

ở đầu ra) khi điện áp vào hay dòng tiêu thụ thay đổi để giúp các mạch điện trong thiết

bị làm việc ổn định Trong những trường hợp nếu không có yêu cầu cao về chất lượng nguồn thì không cần bộ ổn áp hay ổn dòng một chiều

Trang 27

20

2.3 Phân tích một số mạch điện nguyên lý thông dụng

2.3.1 Mạch điện chỉnh lưu bán kì dùng 1 Diode

− D1: biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều (chỉnh lưu)

− RT: thiết bị tiêu thụ điện

c) Nguyên lý hoạt động

Điện áp xoay chiều từ lưới điện qua biến áp hạ áp xuống giá trị theo yêu cầu của mạch điện rồi được đưa tới bộ chỉnh lưu Diode D1 có tác dụng chỉ cho dòng điện đi qua khi nó được phân cực thuận (UA>UK) Cụ thể:

− Ở nửa chu kỳ dương của điện áp vào (giả sử điểm A có pha dương, điểm B có pha âm), D1 thông, xuất hiện dòng điện IT chạy từ A (+) ⇒ D1 ⇒ RT về điểm B (-)

− Ở nửa chu kỳ âm của điện áp vào (điểm A có pha âm, điểm B có pha dương), Diode D1 tắt, dòng điện IT = 0, không có dòng điện qua RT

Như vậy dòng điện chảy qua điện trở RT chỉ có trong một nửa chu kỳ của điện áp vào, đó là nửa chu kỳ mà điện áp vào có pha dương

d) Đồ thị dạng sóng

Hình 2.3 Đồ thị dạng sóng mạch chỉnh lưu bán chu kỳ

Trang 28

e) Đặc điểm

− Mạch điện đơn giản, rẻ tiền;

− Hiệu suất sử dụng biến áp thấp;

− Điện áp ra có gợn sóng lớn, mấp mô nhiều

2.3.2 Mạch điện chỉnh lưu toàn kì dùng 2 Diode

− D1: biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều (chỉnh lưu)

− RT: thiết bị tiêu thụ điện

c) Nguyên lý hoạt động

Điện áp xoay chiều từ lưới điện qua biến áp, hạ áp xuống giá trị theo yêu cầu của mạch điện rồi được đưa tới bộ chỉnh lưu Diode D1 và D2 có tác dụng chỉ cho dòng điện

đi qua khi D1 và D2 được phân cực thuận (UA>UK) Cụ thể:

Biến áp TP có tác dụng như ở mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ, nhưng cuộn thứ cấp

có hai cuộn dây OA và OB đối xứng nhau

− Ở nửa chu kỳ dương của điện áp vào (điểm A có pha dương, điểm B có pha âm

so với điểm O), Diode D1 thông, Diode D2 tắt Dòng điện IT chạy từ A(+) qua Diode D1, qua RT về điểm O

− Ở nửa chu kỳ âm của điện áp vào (điểm A có pha âm, điểm B có pha dương so với điểm O), Diode D1 tắt, Diode D2 thông Dòng điện IT chạy từ B(+) qua Diode D2, qua RT về điểm O

Như vậy, ở cả hai nửa chu kỳ của điện áp vào, trên tải đều có dòng điện chảy qua d) Đặc điểm

− Mạch điện phức tạp, đặc biệt trong việc chế tạo biến áp;

− Hiệu suất sử dụng biến áp khá cao;

− Điện áp ra có gợn sóng nhỏ

Trang 29

22

− Trong cả hai nửa chu kỳ của điện áp xoay chiều đều có dòng điện qua tải

− Sơ đồ mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ sử dụng 2 diode chính là 2 sơ đồ chỉnh lưu một nửa chu kỳ mắc song song có tải chung

e) Đồ thị dạng sóng

Hình 2.5 Đồ thị dạng sóng mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng 2 Diode

2.3.3 Mạch điện chỉnh lưu cầu nguồn đơn

Trang 30

− Ở nửa chu kỳ dương của điện áp vào (điểm A có pha dương, điểm B có pha âm), Diode D1 và D3 thông, Diode D2 và D4 tắt Dòng điện IT chạy từ A(+) qua D1 , qua RTqua D3 về điểm B(-)

− Ở nửa chu kỳ âm của điện áp vào (điểm A có pha âm, điểm B có pha dương), Diode D2 và D4 thông, Diode D1 và D3 tắt Dòng điện IT chạy từ B(+) qua D2 , qua RTqua D4 về điểm A(-)

Như vậy, ở cả hai nửa chu kỳ của điện áp vào, trên tải đều có dòng điện chảy qua d) Đồ thị dạng sóng

Hình 2.7 Đồ thị dạng sóng mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng 4 Diode

e) Đặc điểm

− Mạch điện phức tạp, tốn linh kiện;

− Hiệu suất sử dụng biến áp tốt;

− Điện áp ra có gợn sóng nhỏ;

− Chỉnh lưu cả hai nửa chu kỳ của điện áp đầu ra của cuộn thứ cấp;

− Điện áp ngược đặt lên diode trong sơ đồ này chỉ bằng một nửa điện áp ngược đặt lên diode trong trường hợp sơ đồ mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng hai diode

2.3.4 Mạch điện chỉnh lưu cầu nguồn đối xứng

a) Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.8 Mạch chỉnh lưu toàn kì hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 Diode

Trang 31

24

b) Tác dụng của linh kiện

− Biến thế đối xứng: Làm biến đổi mức điện áp nguồn điện xoay chiều ở ngõ vào, thành một hay nhiều mức điện áp xoay chiều đối xứng (U21= - U22) ở ngõ ra

− Diode (D1; D2; D3; D4): Chỉnh lưu

− Tụ điện C1, C2: Nạp điện làm ổn định mức điện áp ngõ ra DC

− Tải RL: Là thiết bị tiêu thụ điện

c) Nguyên lý hoạt động của mạch điện

− Xét ở bán kỳ dương ngõ vào AC thì (U21> 0; U22< 0) nên diode D1, D3 dẫn điện

và D2, D4 ngưng dẫn điện (I D2 =I D4 = 0) Diode D1 dẫn dòng điện I D1 tạo điện áp dương ngõ ra+V DC và tụ C1 điện áp nạp làm giảm độ gợn sóng Diode D3 dẫn dòng điện

3

D

I tạo điện áp âm ngõ ra−V DC và tụ C2 điện áp nạp làm giảm độ gợn sóng

− Xét ở bán kỳ âm ngõ vào VAC thì (U21< 0; U22> 0) nên diode D2, D4 dẫn điện

và D1, D3 ngưng dẫn điện (I D1 =I D3= 0) Diode D2 dẫn dòng điện I D2 tạo điện áp dương ngõ ra +V DC và tụ C1 điện áp nạp làm giảm độ gợn sóng Diode D4 dẫn dòng điện I D4

tạo điện áp âm ngõ ra −V DC và tụ C2 điện áp nạp làm giảm độ gợn sóng

d) Sơ đồ dạng sóng chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 Diode

Hình 2.9 Dạng sóng mạch chỉnh lưu hình cầu nguồn đối xứng dùng 4 diode

e) Đặc điểm

− Mạch điện phức tạp, tốn linh kiện;

− Hiệu suất sử dụng biến áp tốt;

− Điện áp ra có gợn sóng nhỏ;

− Chỉnh lưu cả hai nửa chu kỳ của điện áp đầu ra của cuộn thứ cấp;

− Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu nguồn đối xứng chính sơ đồ chỉnh lưu cầu nguồn đơn nếu nối đất điểm giữa của cuộn thứ cấp và mắc thêm tải;

− Điện áp ngược đặt lên diode thấp

Trang 32

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 2

Câu 1 Trình bày sơ đồ khối của khối nguồn và chức năng, nhiệm vụ các khối thuộc khối nguồn cung cấp?

Câu 2 Trình bày sơ đồ nguyên lý và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 2 diode?

Câu 3 Vẽ giản đồ thời gian và đặc điểm của mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 2 diode? Câu 4 Trình bày sơ đồ nguyên lý và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 4 diode nguồn đơn?

Câu 5 Vẽ giản đồ thời gian và đặc điểm của mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 4 diode nguồn đơn?

Câu 6 Trình bày sơ đồ nguyên lý và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 4 diode nguồn đối xứng?

Câu 7 Vẽ giản đồ thời gian và đặc điểm của mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 4 diode nguồn đối xứng?

Câu 8 So sánh ưu – nhược điểm của mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 2 diode và mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 4 diode?

Câu 9: Tại sao điện áp ngược đặt lên diode trong sơ đồ chỉnh lưu cầu chỉ bằng một nửa điện áp ngược đặt lên diode trong sơ đồ mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng hai diode?

Trang 33

26

Chương 3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI 3.1 Khái niệm chung về mạch khuếch đại

3.1.1 Khái niệm chung

Mạch khuếch đại được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, như mạch khuếch đại âm tần trong Cassete, Amply, khuếch đại tín hiệu video trong Tivi màu

Có ba loại mạch khuếch đại chính là:

- Khuếch đại về điện áp: là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu

ra ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần

- Mạch khuếch đại về dòng điện: là mạch khi đưa một tín hiệu có cường độ yếu vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn nhiều lần

- Mạch khuếch đại công suất: là mạch khi ta đưa một tín hiệu có công suất yếu vào, đầu ra ta thu được tín hiệu có công suất mạnh hơn nhiều lần, thực ra mạch khuếch đại công suất là kết hợp mạch khuếch đại điện áp và khuếch đại dòng điện Công suất

ra có thể từ vài trăm mw đến vài trăm watt Như vậy mạch công suất làm việc với biên

độ tín hiệu lớn ở đầu vào

3.1.2 Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại

Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại là phụ thuộc vào chế độ phân cực cho Transistor, tuỳ theo mục đích sử dụng mà mạch khuếch đại được phân cực để khuếch đại ở chế độ A, chế độ B, chế độ AB hoặc chế độ C

a) Mạch khuyếch đại ở chế độ A

Là các mạch khuếch đại cần lấy tín hiệu ra hoàn toàn giống với tín hiệu ngõ vào nhưng có biên độ lớn hơn nhiều lần và khuếch đại cả hai bán chu kỳ tín hiệu ngõ vào

Hình 3.1 Mạch khuếch đại chế độ A

Để Transistor hoạt động ở chế độ A, phải định thiên sao cho điện áp UCE ~ 60%

÷ 70% Vcc Mạch khuếch đại ở chế độ A được sử dụng trong các mạch trung gian như khuếch đại cao tần, khuếch đại trung tần, tiền khuếch đại, khuếch đại đầu vào

Trang 34

b) Mach khuếch đại ở chế độ B

Mạch khuếch đại chế độ B là mạch chỉ khuếch đại một nửa chu kỳ của tín hiệu, nếu khuếch đại bán kỳ dương ta dùng transistor NPN, nếu khuếch đại bán kỳ âm ta dùng Transistor PNP, mạch khuếch đại ở chế độ B không có định thiên

Hình 3.2 Mạch khuyếch đại ở chế độ B

Mạch khuếch đại chế độ B thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại công suất đẩy kéo như công suất âm tần, công suất mành (của Tivi) trong các mạch công suất đẩy kéo, người ta dùng hai Transistor NPN và PNP mắc nối tiếp, mỗi transistor sẽ khuếch đại một bán chu kỳ của tín hiệu, hai transistor trong mạch khuếch đại đẩy kéo phải có các thông số kỹ thuật như nhau

c) Mạch khuếch đại ở chế độ AB

Mạch khuếch đại ở chế độ AB là mạch tương tự khuếch đại ở chế độ B, nhưng

có định thiện sao cho điện áp UBE sấp sỉ 0,6V Mạch điện khuếch đại một nửa chu kỳ tín hiệu và khắc phục được hiện tượng méo giao điểm (méo xuyên tâm) của mạch khuếch đại chế độ B mạch này cũng được sử dụng trong các mạch công suất đẩy kéo Mạch khuyếch đại công suất kết hợp cả hai chế độ A và B

Hình 3.3 Mạch khuyếch đại ở chế độ AB

Trang 35

28

Mạch khuếch đại công suất Amply có: Q1 khuếch đại ở chế độ A, Q2 và Q3 khuếch đại ở chế độ B, Q2 khuếch đại cho bán chu kỳ dương, Q3 khuếch đại cho bán chu kỳ âm

d) Mạch khuếch đại ở chế độ C

Là mạch khuếch đại có điện áp UBE được phân cực ngược với mục đích chỉ lấy tín hiệu đầu ra là một phần đỉnh của tín hiệu đầu vào, mạch này thường sử dụng trong các mạch tách tín hiệu như mạch tách xung đồng bộ trong Tivi màu

Hình 3.4 Mạch khuyếch đại chế độ C trong mạch tách xung đồng bộ Tivi màu

3.2 Mạch khuếch đại đầu vào

3.2.1 Chức năng, nhiệm vụ, của mạch khuếch đại đầu vào

Tín hiệu đầu vào có thể được đưa đến từ nhiều đường khác nhau nên mức tín hiệu của chúng cũng lớn – nhỏ khác nhau Do đó, mạch phân áp đầu vào có nhiệm vụ khuếch đại sơ bộ và lọc nhiễu nhằm làm cho các tín hiệu đưa vào máy tăng âm được đồng đều

và lấy mức tín hiệu từ Micro vào làm mức chuẩn

3.2.2 Sơ đồ mạch, tác dụng linh kiện và nguyên lý làm việc

a) Sơ đồ mạch điện

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đầu vào

Trang 36

b) Tác dụng linh kiện

- C1: Dẫn tín hiệu vào

- R1 và R2: Định thiên phân áp để ổn định phân cực tĩnh cho Transistor Q1

- R4: Tải của Transistor Q1

- R3 và C2: Mạch lọc RC có tác dụng ổn định nguồn, đồng thời chống tự kích cho tầng khuếch đại mạch vào

- R7 và C4: Tạo thành mạch hồi tiếp âm dòng điện có tác dụng ổn định hệ số khuếch đại dòng điện cho Transistor Q1, giảm nhỏ hiện tượng méo biên độ

- Transistor Q1: Khuếch đại tín hiệu vào, được mắc theo kiểu E chung

c) Nguyên lý làm việc

Giả sử, khi tín hiệu vào ở bán chu kỳ dương thì điện áp tại chân B của Transistor

Q1 tăng → Transistor Q1 mở thêm, dòng IC của Transistor Q1 tăng → sụt áp trên R4 (UR4 = R4 * ICQ1) tăng làm cho UC của Transistor Q1 giảm Độ giảm của UCQ1 tỷ lệ thuận với biên độ tín hiệu vào

Khi tín hiệu vào ở bán chu kỳ âm thì điện áp chân B của Transistor Q1 giảm → Transistor Q1 khóa bớt → dòng IC của Transistor Q1 giảm → sụt áp trên R4 giảm làm cho UC của Transistor Q1 tăng Độ tăng của UCQ1 tỷ lệ thuận với biên độ tín hiệu vào

Để Transistor Q1 không gây méo tuyến tính khi khuếch đại thì R1 phải được điều chỉnh để sao cho Transistor Q1 làm việc ở chế độ A (tương ứng UBE của Transistor Q1đạt khoảng 0.8V đối với BTJ gốc silic) Đồng thời R2 phải được chọn có giá trị bằng trở kháng ra của mạch phía trước Nếu tín hiệu vào là Micro thì R2 có giá trị chính bằng trở kháng của micro

Khi điều chỉnh giá trị của C4 sẽ làm thay đổi hệ số khuếch đại của Q1, nói cách khác điều chỉnh giá trị của C4 sẽ làm cho tín hiệu đầu ra của mạch là lớn hoặc nhỏ (tùy theo hướng điều chỉnh)

3.3 Mạch khuếch đại pha trộn

3.3.1 Chức năng, nhiệm vụ của mạch khuếch đại pha trộn

Trang 37

VR1: Điều chỉnh mức tín hiệu đầu vào AUX

R8: Nâng cao trở kháng đầu vào và suy giảm nhiễu biên độ nhỏ

R1: Lọc nhiễu đường tín hiệu vào MIC

C1: Tụ dẫn tín hiệu MIC đưa vào mạch khuếch đại MIC

Q1: Transistor Khuếch đại tín hiệu MIC

R2: Định thiên theo kiểu hồi tiếp cho Transistor Q1

R3: Tải của Transistor Q1; R4: Ổn định nhiệt

C2: Tụ dẫn tín hiệu MIC ra tầng trộn

VR2: Điều chỉnh mức tín hiệu MIC đưa vào tầng trộn

R5: Nâng cao trở kháng đầu vào và suy giảm nhiễu biên độ nhỏ

C3: Tụ dẫn tín hiệu MIC và AUX đưa vào tầng trộn

R6: Định thiên theo kiểu hồi tiếp cho Transistor Q2; R7: Tải của Transistor Q2

Q2: Khuếch đại pha trộn

C4: Tụ dẫn tín hiệu đầu ra tầng khuếch đại pha trộn

R9: Hạn dòng; C5: Lọc nguồn

Trang 38

Tín hiệu từ Micro sẽ thông qua đường MIC được đưa vào tầng khuếch đại MIC (do tín hiệu MIC nhỏ nên cần phải có 1 mạch khuếch đại riêng nhằm khuếch đại cho tín hiệu này có biên độ bằng với những đường tín hiệu khác, mạch khuếch đại MIC là mạch khuếch đại hoạt động ở chế độ A nên hệ số méo nhỏ) Đồng thời tín hiệu từ đầu CD, VCD, DVD… thông qua đường AUX được đưa tới tầng khuếch đại trộn Giả sử tín hiệu

ra của mạch khuếch đại MIC lớn hơn tín hiệu AUX thì có thể dùng chiết áp VR2 để điều chỉnh mức tín hiệu MIC đưa vào tầng trộn Tại đây, tín hiệu MIC và tín hiệu từ đường vào AUX được trộn với nhau và được Transistor Q2 khuếch đại cho lớn lên rồi đưa ra cấp cho các tầng phía sau thông qua tụ C4

3.4 Mạch khuếch đại đảo pha

3.4.1 Chức năng, nhiệm vụ của mạch khuếch đại đảo pha

Mạch khuếch đại đảo pha là mạch khi ta đưa tín hiệu có biên độ nhỏ ở đầu vào, đầu ra ta sẽ thu được hai tín hiệu có biên độ bằng nhau, lớn hơn gấp nhiều lần với biên

độ của tín hiệu vào và ngược pha nhau 180O

Do các tầng khuếch đại công suất mắc theo kiểu đẩy kéo nên yêu cầu ở đầu vào của chúng hai tín hiệu phải có biên độ bằng nhau nhưng ngược pha nhau 180O Điều này

có nghĩa là các tầng khuếch đại đơn có điện áp ra không đối xứng, vì thế muốn chuyển tín hiệu từ các tầng khuếch đại đơn sang các tầng khuếch đại công suất đẩy kéo ta cần phải có mạch đảo pha

Các tầng đảo pha thường được sử dụng để làm các tầng ra trong các máy tăng âm làm việc với tải đối xứng

3.4.2 Mạch khuếch đại đảo pha phân phụ tải

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đảo pha phân phụ tải

Trang 39

32

− C1: Tụ dẫn tín hiệu đầu vào, C2: Tụ dẫn tín hiệu đầu ra ở chân C Q1;

− RB1 và RB2: Định thiên theo kiểu phân áp cho Q1;

− RC: Điện trở tải của Q1, RE : Ổn định điểm làm việc cho Q1;

− C3: Dẫn tín hiệu đầu ra ở chân E Q1, R’E: Cân bằng trở kháng đầu ra giữa Colectơ

và Emitơ

c Nguyên lý làm việc

Do tầng khuếch đại đẩy kéo yêu cầu phải có hai điện áp kích bằng nhau về biên

độ nhưng ngược pha nhau 180O Để thực hiện được điều này thì người ta sử dụng mạch khuếch đại đảo pha phân phụ tải

Mạch khuếch đại đảo pha phân phụ tải thực chất là một mạch khuếch đại vừa có tải ở cực Colectơ vừa có tải ở cực Emitơ (như hình 3.7)

Nhìn vào sơ đồ ta thấy:

- Điện áp U2 và U’2 được lấy ra từ Colectơ và Emitơ của Transistor

- Điện áp U2 lệch pha 180O so với điện áp vào

- Điện áp ra U’2 đồng pha với điện áp vào

- Giữa U2 và U’2 lệch pha nhau 180O

Vậy làm thế nào để cho biên độ của U2 và U’2 bằng nhau? Muốn biết tại sao nó bằng nhau thì ta xét:

Từ công thức tính hệ số khuếch đại điện áp, ta có:

Nếu lấy ra từ Emitơ thì hệ số khuếch đại điện áp sẽ là:

2 1

(3.2)

C U

E

R U K

=

Nếu chọn RC = RE thì K  U 1; Điều này có nghĩa là: U2 = − ’U 2

Tuy nhiên trên thực tế còn một vấn đề mà ta phải xem xét, đó là trở kháng ra ở hai cực của Transistor là khác nhau, cụ thể trở kháng ra ở cực Colectơ lớn hơn trở kháng

Trong đó: Rra C: Trở kháng ra của mạch khi tải ở Colectơ

Rra E: Trở kháng ra của mạch khi tải ở Emitơ

Trang 40

3.4.3 Mạch khuếch đại đảo pha tải là biến áp

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đảo pha tải biến áp

− CP: Tụ dẫn tín hiệu đầu vào;

− R1 và R2 : Định thiên phân áp cho Transistor Q;

− RE: Tạo thiên áp chân E Transistor Q;

− CE: Khử hồi tiếp âm trên RE;

− T: Biến áp đảo pha ;

− RN: Nâng cao trở kháng đầu vào và suy giảm nhiễu biên độ nhỏ tới cực B_Q;

− EN: Nguồn tín hiệu vào

Tín hiệu từ EN vào được đưa qua RN để suy giảm nhiễu biên độ nhỏ rồi đưa qua

CP để đưa đến cực B của Transistor Q để khuếch đại Sau đó tín hiệu này được lấy ra ở cực C Transistor này rồi ghép qua biến áp đảo pha T

Hai tín hiệu lấy ra từ hai nửa cuộn thứ cấp có pha lệch nhau 180O so với điểm giữa của biến áp đảo pha T Khi hai nửa cuộn thứ cấp có số vòng bằng nhau thì hai điện

áp ra sẽ bằng nhau

Mạch này có hệ số khuếch đại lớn, dễ dàng thay đổi cực tính của điện áp ra và còn có tác dụng phối hợp trở kháng nhưng cồng kềnh, nặng nề và méo lớn nên hiện nay

ít được dùng

Định dạng
Số trang	138
Dung lượng	4,44 MB