Chương I Khái niệm cơ bản về tín hiệu Audio Đồng điện âm tân do micro tạo ra có biên độ cao hay thấp tùy cường độ âm thanh tác động vào micro lớn hay nhỏ, tần số của dòng điện cao hay thấp tuỳ âm điệu bổng hay trầm. Micro có các đặc tính sau: - Độ nhạy mV/ubar ở tần số f= IkHz - Đấy tần số 50 c/s + 15kHz - Tổng trở: micro có tổng trở thấp từ 200 đến 600Q, tổng trở cao từ 2kQ đến 20k@. Loa điện động Loa là thiết bị điện từ dùng để đổi dòng điện âm tân ra chấn động âm thanh. Loa cũng được gọi là linh kiện điện thanh.
Về cấu tạo, loa gồm có một nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường đều, một cuộn dây được đặt nằm trong từ trường của nam châm và cuộn dây được gắn đính với màng loa, màng loa có dang hình nón làm bằng loại giấy đặc biệt. Cuộn dây có thể rung động trong từ trường của nam châm. - Khi có dòng điện âm tần vào cuộn đây loa, cuộn đây tạo ra từ trường tác dụng lên từ trường của nam châm vĩnh cửu sinh ra lực điện từ hút hay đẩy cuộn dây làm rung màn loa và tạo ra các chấn động âm thanh lan truyền trong không khí. Âm thanh do loa phát ra.
lớn hay nhỏ là do dòng điện âm tần vào cuộn đây mạnh hay yếu, âm điệu trầm bổng là do đồng điện âm tần có tần số thấp hay cao. Loa có các đặc tính sau: - Tổng trở: thường là 4O, 8Q, 16Q, 320 - Công suất định mức: từ vài trăm mW đến vài trăm W. - Day tan lam viéc: e Loa tram (woofer): mang loa có khối năng lượng nặng và phát ra các âm trầm tần số từ 20Hz + 1000Hz. _® Loa bổng (tweeter): dạng còi, màng kim loại chuyên` phát ra âm bổng tần số từ 3kHz + 15kHz.
- 13 Kỹ thuật Audio — Video tương tự Nguyễn Tấn Phước e Loa trung binh (mid range) tron hay dẹp màng n giấy phát ra các tần số từ 200Hz + 10Hz. nam châm cuộn đây nam châm màng loa cuộn dây màng rung Hình 1.4: Cấu tạo của micro và loa Hình 1.5: Hình dáng của micro và loa 14 Chương 2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI AUDIO BIÊN ĐỘ NHỎ §2. Dac trung co ban Mạch khuếch đại có ký hiệu như hình 2. Năng lượng ở ngõ vào và ra thường được gọi là tín hiệu vào và tín hiệu ra.
Tín hiệu vào và tín hiệu ra có thể ở dạng điện áp hay cường độ dòng điện và được ký hiệu là Vị, Vọ hay l;, lọ, Vj _y >> E——> Vo I; .1: Ký hiệu của mạch khuếch dai Những đặc trưng cơ bản của mạch tiền khuếch đại âm tần: - - Hệ số khuếch đại A (đB) Đặc tính truyền đạt tần số và đặc tính pha Đặc tính biên độ Đải động và mức nhiễu Méo phi tuyến. Hệ số khuếch đại A (đB) Hệ số khuếch đại điện áp của mạch được định nghĩa: Ay =—% V Vo V, Trong việc chuẩn hóa, độ khuếch đại thường được tính theo” ~ 7 đơn vị đB bởi công thức: 15 Kỹ thuật Audio — Video tương tự Nguyễn Tấn Phước A, (4B) = 10 log (log10= 1; log1 =0) 1 U,? 2. Dac tinh truyén dat | Hé sé khuéch dai dién 4p Ay thường được tính ở tần số chuẩn của âm tần là1kHz, trong khi đặc tính truyền đạt mô tả dạng tín hiệu ra theo tín hiệu vào trong suốt dải âm tần (từ 20Hz đến 20kHz) và được biểu thị bằng hệ số truyền đạt K, Hệ số truyền đạt K được tính bằng tỈ lệ giữa độ lợi ở tần số đang xem xét A; với độ lợi ở tân số chuẩn (1kH z) Ao. eatA, Hay K(dB)= 20log K Méo dang tin hiéu do bién d6 ra không đều trong suốt dải tần, gọi là méo tần số, được tính bằng đB.
Méo dạng tín hiệu do sự dịch pha tín hiệu ra, gọi là méo pha.2: Đáp ứng biên độ Hình 2.3: Đáp ứng pha 16 Chương 2 Mạch khuếch đại Audio biên độ nhỏ Sự méo pha thường xảy ra ở vùng tân số thấp và tần số cao. Hai loại méo trên xảy ra trên các linh kiện tuyến tính được gọi chung là méo tuyến tính. Đặc tính biên độ - Dải động ~ Nhiễu Đặc tính biên độ của mạch khuếch đại là quan hệ giữa điện áp ra theo điện áp vào (V,/V)).4 cho thấy nếu điện áp vào V¡ nhỏ dưới mức Vimin thì sẽ có nhiễu xuất hiện ở ngõ ra. Phạm vi làm việc tốt nhất của mạch khuếch đại là đoạn tuyến tính.
Nếu điện áp vào Vị vượt quá mức V¡mạx thì sẽ có hiện tượng quá tải ngõ vào và gây ra méo dạng fín hiệu. Nhiễu trong trường hợp này là nhiễu nội của linh kiện điện tử phi tuyến và nhiễu tạp âm nhiệt. Tỉ số giữa điện áp vào cực đại và cưc tiểu gọi là dải động của tín hiệu theo định nghĩa: _— V, imax imin Con tinh theo đơn vi dB: Ds (dB) = 20log Dg Vo 4 TRUONG BAI HOC NHATRANG = THƯ VIÊN * § D 9438 — a Vimin Vimax Hình 2.4: Đặc tính biên độ 17 Kỹ thuật Audio ~ Video tương tự Nguyễn Tấn Phước Như vậy: để tránh bị nhiễu ở ngõ ra và tín hiệu bị méo dạng, dải động của mạch khuếch đại phải bằng hay lớn hơn dải động của tín hiệu vào. V, D, ze va Da (dB) = 20log Da.
Méo phi tuyến Méo phi tuyến là do các đặc tuyến ngõ vào và ra của linh kiện điện tử không thẳng. Khi mạch khuếch đại phi tuyến sẽ làm méo đạng tín hiệu hình sin ởngõ vào và ngõ ra sẽ xuất hiện nhiễu hài (họa tân) bậc cao có biên độ lớn. Méo sóng hài được biểu thị bằng hệ số sóng hài K: và có thể tính theo điện áp hay dòng điện, đơn vị tính bằng %. Hay: * V, Thông thường méo hài cho phép từ 5-7%.
Ampli chất lượng cao thì từ 1-2%. Nguồn tín hiệu âm tần Nguồn tín hiệu âm tần thường là micro, đầu từ, đâu đĩa. nên có biên độ rất nhỏ khoảng vài mV đến vài chục hay vài trăm mV. Tín hiệu này cần được khuếch đại lên đủ lớn trước khi đưa vào { nưà :::€á€ mạch xử lý, chọn lọc hay điều chế.
vs th sư ¡Mạch tiển khuếch đại âm tấn thường dùng transistor lưỡng „nối: hay: các mạch khuếch đại thuật toán chuyên ft dùng. Một số ~¬—' trường hợp dùng transistor trường ứng để có tổng trở ngõ vào lớn, Transistor là linh kiện phi tuyến nhưng khi xét trong phạm vi biến thiên nhỏ thì mức độ phi tuyến ảnh hưởng không lớn nên có thể xem như mạch tuyến tính. Trong các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ, transistor được vẽ thành mạch tương đương gồm có các điện 18 Chương 2 | | Mạch khuếch đại Audio biên độ nhỏ trở và nguồn dòng điện để có thể tính toán và phân tích nguy ên lý theo lý thuyết của mạch tuyến tính.2- KHUECH DAI HANG A s - Để khuếch đại trung thực các tín hiệu Audio có biên độ nhỏ, các mạch khuếch đại được phân cực họat động ở hạng A. 1- Phân cực hạng A Transistor khuéch đại hạng A được phân cực làm việc trong khỏang giữa của vùng khuếch đại.
Điện áp phân cực ở ngõ vào: Ve = 0,7V (transistor Si), Vgpg= 0,2V (transistor Ge) Điện áp phân cực ở ngõ ra: Vẹg= 1/2Vcc 2- Đặc tuyến ngõ vào Ip/Vụp Mạch khuếch đại hạng A có điểm hoạt động tĩnh Q ở khoảng giữa của đặc tuyến (Vsg = 0,7V cho transistor ‘Si, Vez = 0,2¥V cho transistor Ge). Khi nhận tín hiệu xoay chiều ở cực B, dòng điện Ip sé thay đổi theo tín hiệu xoay chiều này (hình 2.5a: Đặc tuyến ngõ vào ở hạng A 19 Kỹ thuật Audio— Video tương tự Nguyễn Tấn Phước 3- Đặc tuyến ngõ ra lc/Veg Mạch khuếch đại hạng A có điể m hoạt động tĩnh Q ở giữa đường tai va Vop= 1/2Vcc. Khi đòng điện Ip thay đối theo tín hiệu xoay chiều sẽ làm cho dòng điện Ic thay đổi và kéo theo điện áp Vcp cũng thay đổi (hình 2. Ic ˆ ——— lường ủi J I =“: i I —> Ver 2! Vee '.
Vee I ! | J + I I Vee i ' Hình 2.5b: Đặc tuyến ngõ ra ở hạng A Các đặc điểm của mạch khuế ch đại hạng A là: | - Khuếch đại trung thực tín — hiệu xoay chiều (khuếch đại cả hai bán kỳ của tín hiệu xo được ay chiều hình sin), - Dùng cho các mạch khuếch đại tín hiệu có biên độ nhỏ. MACH KHUECH DAI HOI TIEP Mach khuếch đại có ký hiệu dạng sơ đổ khối như hình 2.6 khi có tín hiệu điện ấp vyở ngõ vào sẽ cho ra tín hiệ , u vạ¿ ở ngõ ra. Tỉ 20 Chương 2 Mạch khuếch đại Audio biên độ nhỏ số Av = vựv; được gọi là độ khuếch đại điện ấp như đã trình bay trong chương trước. Mạch khuếch đại kiểu này còn gọi là khuếch đại vòng hở để phân biệt với mạch khuếch đại hồi tiếp, độ khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại vòng hở được ký hiéu 14 Avo (0: open).
Ta có: Ay, =——-=—> Mạch hồi tiếp là mạch lấy một phần năng lượng ở ngõ ra đưa về cung cấp lại cho ngõ vào để điểu chỉnh lại các thông số và chỉ tiêu kỹ thuật của mạch khuếch đại. Mạch hồi tiếp trong sơ đồ khối được viết tắt là FB do chữ “Feed Back”. Đối với mạch hồi tiếp, tín hiệu vào chính là tín hiệu ra của mạch khuếch đại (có thể là vụ hay 1a), tín hiệu ra của mạch hồi tiếp ky hiệu là vị được đưa vào mạch khuếch đại chung với tín hiệu vị. Tỉ số giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào của mạch hồi tiếp được gọi là hệ số hồi tiếp ký hiệu là b.
Tac6é:< i b=—-=>v, =by, | v lê Mạch khuếch đại có đường hồi tiếp như hình 2.7 được gọi là mạch khuếch đại hồi tiếp (hay mạch khuếch đại vòng kín). Tỉ số giữa điện áp ra vạ và điện áp nguồn v, bây giờ gọi là độ khuếch đại hồi tiếp ký hiệu là Avg (F tức Feed Back). Ta aco:cé: | A làmvo 8 Nếu v, và vị đồng pha ta có: v, Vit VstVe = Vs =Vi-Vp => Ay, = Nếu v; và vị ngược pha ta có: Vi=Vs-Vp => Vy =VitVe => Aye = Mẹ Vị +V, ~ eh Woy wae vo _#Fông quát- "A4¿jp = -——*— 21 Kỹ thuật Audio ~ Video tương tự Nguyễn Tấn Phước Mi > fe |. Vo PP Pe Hinh 2.6: Mach khuéch dai Hinh 2.7: Mach khuéch dai héi tiếp 1- Phân loại mạch hồi tiếp Có thế phân loại mạch hồi tiếp theo ba cách: theo tác dụng khuếch đại, theo đạng tín hiệu và theo cách ghép giữa tín hiệu hồi tiếp và tín hiệu vào, a.