Chương 2: Nguyên lý phát âm

Chia sẻ: Tien Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

136
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'chương 2: nguyên lý phát âm', kỹ thuật - công nghệ, kĩ thuật viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 2: Nguyên lý phát âm

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 21 Chương II NGUYÊN LÝ GHI PHÁT ÂM I. NGUYÊN LÝ GHI ÂM TỪ TÍNH Nguyên lý ghi âm từ tính dựa vào chất từ dư của sắt từ. Khi từ hóa chất sắt từ bằng từ trường ngoài, khi lấy sắt từ ra khỏi từ trường ngoài thì chất sắt từ vẫn còn bị từ hóa và trở thành nam châm • Mô tả hiện tượng từ hóa: BF Bh BF : Từ tính trong chất sắt từ Bd B0 : từ rường ngòai -B0k B0k B0 -Bhd -Bh Hình 2.1 Quá trình từ hóa Đặt 1 miếng sắt từ chưa bị từ hóa vào từ trường ngoài có cường độ B0 . Cho B0 tăng dần và khảo sát hiện tượng từ hóa chất sắt từ. Ta thấy khi tăng B0 thì từ tính của chất sắt từ cũng tăng lên. Tiếp tục tăng B0 thì từ tính của chất sắt từ sẽ đạt trạng thái bảo hòa từ, lúc này ta giảm dần B0 thì từ tính trong chất sắt từ cũng giảm theo, nhưng quá trình này diễn ra chậm hơn, đến khi từ trường ngoài giảm về ∅ thì từ tính trên chất sắt từ vẫn còn. Tiếp theo ta đổi chiều và tăng dần B0 thì từ tính của chất sắt từ giảm nhanh về ∅ . Khi từ trường ngoài đạt giá trị B0k. B0k được gọi là lực khử từ. Lúc này, nếu tiếp tục tăng từ trường ngoài thì chất sắt từ sẽ bị từ hóa theo hướng ngược lại và cũng đạt đến giá trị bảo hòa từ ở hướng này . Nếu ta đổi chiều từ trường và tăng dần từ trường đến một giá trị nhất định thì từ trường trong chất sắt từ sẽ đạt đến trạng thái bảo hòa mới, và như vậy kết quả của khảo sát cho ta một đường cong khép kín mô tả trạng thái nhiễm từ của chất sắt từ. Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 22 Người ta chứng minh được rằng: đới với chất sắt từ, không cần từ hóa đến trạng thái bảo hòa thì vẫn xuất hiện hiện tượng từ dư. Tuy nhiên, tùy theo cường độ từ trường ngoài thế nào mà ta sẽ có biên độ từ dư trên sắt từ tương ứng. BF B0 Và trong thực tế, băng từ ( băng hộp cassette ) được chế tạo dựa trên nguyên lý xuất hiện hiện tượng từ dư trong chất sắt từ. II.BĂNG TỪ ( Băng hộp Cassette ). Kích thước băng và hộp băng được qui định lần đầu tiên bởi hãng Phillips và sau đó được cải tiến và trở thành tiêu chuẩn quốc tế ISO. Cấu tạo của băng từ gồm một đế polyester, trên đó là một lớp keo bột từ. Các hạt từ có kích thước khoảng 1 µ m. Đế băng phải chịu được độ uốn cong thích hợp và chịu đựng được một lực treo ứng với trọng lượng không nhỏ hơn 2,5 KG. Mặt băng phải phẳng, và có độ ổn định ghi/ phát với độ ẩm và nhiệt. Người ta chia băng từ ra làm 3 loại: C-60, C-90, C-120 với các thông số kỹ thuật sau: Chỉ tiêu Đơn vị C-60 C-90 C-120 µ m. Độ dày băng 18 12 8 Độ dày lớp bột từ 6 4 2 µ m. Độ từ dư 1200 1300 1300 Gauss Lực kháng từ 300 330 350 Oersted Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 23 Thời gian thu/phát 60 second 60 90 120 Băng từ có thể ghi/ phát ở mặt A và mặt B, mỗi mặt là một nữa của độ rộng băng từ. Độ rộng toàn thể của băng từ là 3,81mm, được chia làm 2 phần: 0.8mm Mặt B Mặt A Hình 2.2 cấu tạo băng từ Tùy theo tín hiệu ghi là mono hay stereo mà mỗi mặt lại được chia thành những phần khác nhau: 0.3mm 0.8mm R L Mặt B R 0.005mm Mặt A L Mono Stereo Hình 2.3 cấu tạo các lọai băng từ Tốc độ di chuyển của băng từ là 4,76 cm/s Dựa trên vật liệu chế tạo bột từ mà người ta chia băng từ thành những loại sau: • Băng thường ( Normal ): bột từ là ôxit sắt từ ( Fe2O3), đây là loại băng từ ra đời đầu tiên, có độ nhạy cao nên từ trường ghi không cần lớn, tần số tín hiệu ghi có thể đạt đến 15KHz. Tuy nhiên loại băng này có độ ổn định kém. • Băng ôxit crôm ( CrO2 ): bột từ làm bằng ôxit Crôm, có độ nhạy trung bình nên cần từ trường ghi khá mạnh, có đáp tuyến tần số rộng, ghi tốt ở tín hiệu có tần số cao, nhưng kém hơn băng Normal ghi tín hiệu ghi có tần số thấp. Độ ổn định tốt, hệ số méo nhỏ. • Băng Metal: lớp bột từ là ion sắt thuần, so với các loại băng trên, chất lượng băng Metal cao hơn rất nhiều, ít tạp âm, độ méo thấp, độ nhạy cao và dải thông rộng, do đó giá thành của băng này cũng rất cao. Nhược điểm : do bột từ làm bằng ion sắt nên băng cứng và nhám nên mau mòn đầu đọc. Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 24 III.ĐẦU TỪ Là thiết bị biến đổi điện từ, khi máy thực hiện chức năng ghi, đầu từ đóng vai trò là một nam châm điện, khi máy thực hiện chức năng phát, đầu từ đóng vai trò là cuộn cảm. Cấu tạo của đầu từ : Là một cuộn dây được quấn trên một lõi sắt từ mềm, lõi sắt từ gần như khép kín, chỉ chừa một khe rất nhỏ, nơi vùng từ tiếp xúc với băng từ và được gọi là khe từ. Khe từ là cửa thoát từ khi ghi và thu nhận đường sức cảm ứng từ vào nòng từ khi phát. Khe từ phải thật hẹp, khoảng 1 đến 1,6 µ m để làm việc được với tín hiệu có tần số cao. Tất cả được đặt trong vỏ bọc kim loại. Ký hiệu Khe từ Đầu thu/phát Cuộn dây Đầu xóa Lỗi sắt Hình 2.4 Cấu tạo đầu từ Trong đầu từ, cuộn dây được quấn đồng đều hai bên lõi sắt từ sao cho tạo ra đường sức cảm ứng cùng chiều trên mặt từ. Để tránh dòng điện Faucault, lõi sắt từ gồm nhiều lá sắt mỏng ghép lại và được đặt trong vỏ bọc kim loại để ngăn nhiễu. Vỏ bọc phải đảm bảo chống được sự mài mòn, do đó thường được làm bằng hợp kim. Để tăng từ trường tiêu thụ và tránh bụi, khe từ thường được đóng bằng các vật liệu nghịch từ như : Cu, Ag… Dựa vào chức năng của đầu từ, ta có thể phân làm 3 loại sau: 1. Đầu ghi 2. Đầu đọc 3. Đầu xóa : thường có khe từ rộng từ 0,1 → 1mm. Trong hầu hết các máy cassette, đầu ghi / đọc thường dùng chung. Khi đầu từ mòn thì chức năng phát vẫn tốt, nhưng chức năng ghi lại kém chất lượng. Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 25 Dựa vào số mạch từ và số cuộn dây trong vỏ bọc kim loại ta chia đầu từ thành các loại sau: 1. Đầu từ mono: Khe từ 1 2 Đầu ra Mặt sau Hình 2.5 Đầu tư mono Mặt trước 2. Đầu từ Stereo, hai khe từ, 4 dây ra Khe từ 1 2 3 4 Đầu ra Mặt trước Mặt sau Hình 2.6 Đầu tư stereo 3. Đầu Stereo đảo chiều tự động ( Auto reverse ): có 4 khe từ và 8 dây ra, có đế quay được 1800 theo chiều trên băng. Đầu ra Mặt trước Mặt sau Hình 2.7 Đầu tư stereo đảo chiều tự động Kí hiệu Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 26 2 Sw1 1 2 Sw1 SPEAKER 1 2 Sw1 1 Sw1 2 1 IV. NGUYỆN LÝ GHI VÀ ĐỌC TỪ TÍNH 1. Băng từ chưa ghi : Các nam châm nguyên tố trên lớp từ tính sắp xếp hỗn lọan theo mọi hướng nên từ trường tổng hợp bằng 0. 2. Nguyên lý ghi : Chiều băng di chuyển Đầu từ được đặt cố định, cho băng từ chạy qua với vận tốc V sao cho băng từ ép sát vào đầu từ tại vị trí khe từ. Cho dòng điện âm tần chạy qua cuộn dây đầu từ, từ trường sinh ra trong lõi sắt từ biến thiên theo qui luật biến đổi của dòng điện âm tần. Từ trường tiêu thụ thóat ra từ khe từ sẽ từ hóa lớp từ tính trên mặt băng. Mức độ mạnh yếu của từ trường phát ra tại khe từ được đo bằng cường độ từ trường H. H = Kµi Trong đó : K: hệ số, phụ thuộc vào số vòng dây trong đầu từ và độ dài cuộn dây. µ : độ từ thẩm của lõi sắt từ Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 27 i: dòng điện âm tần chạy qua cuộn dây đầu từ Nếu i là một tín hiệu hình sin: i = I m sin 2π ft thì dạng của tín hiệu trên băng như sau: i B Hình 2.8 Tín hiệu ghi trên băng từ Các vết ghi trên băng từ tương đương với những nam châm nhỏ sắp xếp đảo chiều nhau liên tục trên băng từ. Độ dài bước sóng tín hiệu ghi trên băng được xác định theo công thức: v λ= v : vận tốc di chuyển của băng f f : tần số tín hiệu ghi Để tín hiệu ghi tốt trên băng thì độ rộng của khe từ tối thiểu phải bằng nửa bước sóng λ d= 2 Nếu khe từ có độ rộng lớn thì tín hiệu ghi sẽ bị trùng lập trên mặt băng. 1 1v Ví dụ: f = 10 KHz → d = v.T = . 2 2f V. Nguyên lý xóa băng từ: V.1 Xóa bằng nam châm vĩnh cữu: V.2 Xóa bằng đầu từ xóa: Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
28 Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông VI.MẠCH TIỀN KHUẾCH ĐẠI Có 2 nhiệm vụ chính: • Khuếch đại tín hiệu rất nhỏ đến mức đủ lớn để đưa vào tần điều chỉnh âm sắc hoặc tần khuếch đại công suất. • Sửa lại đặc tuyến tần số cho đầu phát Với đầu từ, tín hiệu ra có biên độ rất nhỏ phụ thuộc vào tần số của tín hiệu ghi và thường không vượt quá 150mv. Do đó để hòan thành 2 nhiệm vụ trên là rất khó khăn, khó khăn thứ nhất là làm suy giảm tạp âm ngay từ tầng khuếch đại đầu với hệ số khuếch đại rất lớn, thứ hai là hiệu chỉnh độ khuếch đại đồng đều trên một dải tần làm việc rộng. Đồng thời yêu cầu về độ méo phi tuyến cũng phải nhỏ, cụ thể là không được vượt quá 1,5%; với hệ thống HIFI yêu cầu này là ≤ 0,06% 1. Tạp âm trong bộ khuếch đại nhiều tầng Khi có nhiều bộ khuếch đại ghép nối tiếp thì mức tạp âm của cả bộ khuếch đại được quyết định chủ yếu bởi tầng đầu. SNV Kp1 Kp2 SNX1 SNX2 SNV: nguồn nhiễu từ tín hiệu ngõ vào SNX1: nguồn nhiễu từ bên ngoài thâm nhập vào tầng khuếch đại 1 SNX2: nguồn nhiễu bên ngoài thâm nhập vào tầng khuếch đại 2 Gọi: SN01: Tín hiệu nhiễu ở ngõ ra tầng khuếch đại 1 SN02: Tín hiệu nhiễu ở ngõ ra tầng khuếch đại 2 Ta có: S N 01 = ( S NV + S NX 1 ) K p1 S N 02 = ( S N 01 + S NX 2 ) K p 2 Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
29 Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông S N 02 = ( S NV + S NX 1 ) K p1 + S NX 2  K p 2 ⇒   = ( S NV + S NX 1 ) K p1.K p 2 + S NX 2 .K p 2    Ta thấy : thành phần thứ nhất là tạp âm xuất hiện ở ngõ vào tầng khuếch đại 1 gây ra. Thành phần thứ 2 là tạp âm do xuất hiện ở ngõ vào tầng 2 gây ra. Nếu chọn K p1 = K p 2 = K p thì tạp âm tầng đầu gấp K p lần tạp âm ở tầng sau. Như vậy: tạp âm chủ yếu do tầng đầu quyết định. 2. Tạp âm riêng trong cuộn dây đầu từ Do tác dụng nhiệt lên cuộn dây làm cho các điện tử chuyển động gây nên tạp âm. Sức điện động của tạp âm đầu từ được tính bằng en = 1,3 R .∆f en : Sức điện động tạp âm hiệu dụng ( µν ) R : Trở kháng của cuộn dây (KΩ) ∆f : Dải tần làm việc, tính bằng KHz Ta thấy: tạp âm tăng theo căn bậc 2 của trở kháng cuộn dây và dải tầng làm việc. Qua nghiên cứu về tạp âm, ta thấy tạp âm do nhiều nguyên nhân sinh ra và vấn đề quan trọng đối với 1 tầng khuếch đại là nâng cao tỉ số S N . Đối với nhiễu từ bên ngoài, ta có thể bố trí tầng khuếch đại đầu ở vị trí thích hợp như: tránh xa nguồn điện, mạch dao động và dùng vỏ bọc kim loại để chống nhiễu. Đối với tạp âm nội bộ ta có thể chọn loại transistor với hệ số tạp âm nhỏ, chấp nhận giảm hệ số khuếch đại ở tầng đầu, trong trường hợp cần thiết ta sẽ tăng hệ số khuếch đại ở tầng sau. Một số transistor có hệ số tạp âm nhỏ: 2CC2240 (BL), 25C2458GR, 25C1642GR, BC109, BC107, BCY51R, SE4010, 25C26314,….. 3. Tín hiệu lấy ra từ đầu từ: Khi băng dịch chuyển qua đầu từ, từ thông Φ do các vết từ tạo ra gửi qua khe dφ từ: e = −n dt Nếu tín hiệu hình sin thì sức điện động trên 2 đầu cuộn dây đầu từ được xác định: e = −n2π f φ Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 30 f : tần số tín hiệu n : số cuộn dây của đầu từ φ : từ thông, phụ thuộc tiết diện của lõi sắt. Ngoài ra, trong thực tế để đặc trưng cho sự tiêu hao trên mạch từ và khe từ, người ta đưa tỉ số suy giảm tín hiệu πd sin λ S= πd λ d : độ rộng khe từ v λ : độ dài sóng λ = v.T = f v : tốc độ di chuyển của băng = 4,76 cm/s Như vậy: e = −n2π f φ .S πd Ta thấy: ở tần số thấp và trung bình λ đủ lớn, do đó →0 X sin 0 ⇒ lim S = lim =1 0 πd →∞ Khi tần số đủ cao: λ sin ∞ ⇒ lim S = lim =0 ∞ làm cho tín hiệu ra ở cuộn dây qua cuộn dây đầu từ suy giảm nhanh chóng. Để tăng tín hiệu trên cuộn dây đầu từ ta có thể tăng n , tuy nhiên khi tăng n thì dẫn đến L tăng → tăng nhiễu ( thực tế người ta khống chế giá trị này ≤ (1,6-1,6mH ), hoặc tăng φ bằng cách tăng tiết diện lõi sắt. Tuy nhiên tiết diện lõi sắt bị giới hạn bởi độ rộng khe từ và độ rộng track ghi. Do đó để tăng e ta phải phối hợp nhiều yếu tố kỹ thuật trong đầu từ. 4. Mạch khuếch đại đầu từ dùng transistor Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 31 Mạch khuếch đại đầu từ dùng 1 transistor với hồi tiếp âm điện áp và dòng điện thường dùng thường dùng trong các máy cassette công suất nhỏ, chất lượng thấp. Thông thường mạch khuếch đại đầu từ dùng từ 2 tầng khuếch đại trở lên, liên lạc thẳng, nhờ đó có thể dùng hồi tiếp âm để sửa đặc tuyến tần số. Để giảm tạp âm, người ta có thể dùng tầng khuếch đại cascade a). Mạch khuếch đại đầu từ kiểu cascade VCC Vout Vin Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đầu từ Cascade 18V Rc RB1 1K8 Vout 6K8 5UF Q2 10U R B2 β 1 = β2 = 100 5K6 Vin Q1 RB3 4K7 RE 2UF 1K Hình 2.10 Sơ đồ mạch khuếch đại đầu từ điển hình Nguồn Vcc cần được ổn áp và lọc kỹ để tránh được nhiễu nguồn xoay chiều và tầng công suất gây ra trên đường cấp điện Trên sơ đồ mạch ta có: I E1 = I E2 ⇒ I C1 = I C 2 ⇒ β1 = β 2 = β ⇒ I b1 = I b 2 Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 32 β RE vì β RE = 100 x 1 = 100 k Dòng điện I β 1 chạy qua điện trở R B3 R3 = 4 K 7 nên xem như chủ yếu dòng điện chạy qua R3 ta có: R3 VB1 = .Vcc = 4,95V R1 + R2 + R3 VE1 VB1 − VBE1 4,95 − 0, 7 I E1 = = = = 4, 25mA RE RE 1K 26mV 26mV re1 = = = 6,12Ω I E1 4, 25mA ⇒ re 2 = re1 = 6,12Ω Hệ số khuếch đại của tầng ghép CE : RC1 AV 1 = − β . hie Mà hie = rb1 + β re1 ≈ β re β RC 2 AV 2 = hie2 RC 2 AV 2 = hie2 RC1 r ⇒ AV 1 = − = − e 2 = −1 re1 re1 b). Mạch khuếch đại 2 tầng liên lạc trực tiếp VCC Vout Vin ZNF Hình 2.11 Mạch nguyên lý khuếch đại 2 tầng liên lạc trực tiếp Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
33 Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông VCC 10K 100PF 8K2 1UF Q2 3K3 Q1 10UF 1K2 100UF 1K ZNF 4K7 Hình 2.12 Mạch thực tế khuếch đại 2 tầng liên lạc trực tiếp Độ lợi điện áp của các tầng được xác định RC1 hie2 AV 1 = − β1 ( hie1 + β RE ) RC 2 tai AV 2 = − β hie2 Độ lọc toàn mạch: RC1 hie2 RC 2 tai AV = AV 1. AV 2 = β1.β 2 . ( hie1 + β RE ) hie2 RC1 = 82k hie2 ⇒ RC1 hie2 = hie2 RC 2 tai RC 2 tai ⇒ AV = β1.β 2 = β1.β 2 . hie1 + β1 rb1 + β1re1 + β1 RE1 RC 2 tai AV ≈ β 2 . RE1 Khi mạch có hồi tiếp Vin V0 Av Kp Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 34 AV ⇒ AVht = k : hệ số hồi tiếp 1 + k p . AV ta có: RE R kp = ≈E RE + Z NF Z NF vì Z N F RE 1 Z NF ⇒ AVht = = kp RE Rõ ràng độ lợi thật sự của mạch phụ thuộc chủ yếu vào thành phần trở kháng hồi tiếp. Trong thực tế, dạng mạch hồi tiếp như sau : Như vậy: độ lơi của mạch phụ thuộc vào tần số tín hiệu ZNF VD: cho β 2 = 100, RE1 = 1k , R = 10k C2 RC 2 AV = β 2 = 1000 Khi chưa có tải: RE1 Nếu không tính đến sự tổn hao trên mạch từ và khe từ với băng từ tiêu chuẩn có đặc tuyến đường ghi băng phẳng, biên độ từ thông gửi qua lõi sắt từ không thay đổi, thì đặc tuyến đầu ra của đầu từ tỉ lệ với tần số. Ta có Đặc tuyến đầu từ Đặc tuyến tín hiệu ra Đặc tuyến của mạch khuếch đại 16Hz 16Kz Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
35 Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông Hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại tỉ lệ với Z NF , ở tần số thấp trở kháng ZC Rht Khi ở tần số cao Z C Rht ≈ Rht ⇒ Z NF giảm dần ⇒ AV giảm Z NF nhỏ do ở tần số cao. Một số dạng sơ đồ mạch thực tế 1.Mạch khuếch đại đầu từ trong máy SONY 7C-140: 4K7 12V 10UF 18K 3K9 47PF 10PF 0 10UF 1nF 1NF 10K 10K Volume 3K3 2K7 2K7 47UF 3K6 10UF 120K 47UF 22nF 150 Hình 2.13 Mạch khuếch đại đầu từ máy SONY 7C-140 Các tụ 1nF mắc giữa các cực B-E của các transistor để bù một phần biên độ tín hiệu tần số cao. Trong mạch có một đường hồi tiếp âm chính là điện trở 2k 7 , tụ 47 µ , điện trở 150 , 120k 22nF và biến trở 10K để cân bằng đặc tuyến tần số cho mạch. Các tụ 47p và 10p có tác dụng chống dao động tự kích. Điện trở 4k7 và tụ 10 µ F hạn dòng và lọc ra để tạo điện áp DC phẳng cung cấp cho tầng đầu tiên của mạch tiền khuếch đại. 2. Mạch khuếch đại dùng 3BTT ( SONY TC540 ) Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 36 4K7 24V 100UF 8K2 150K 22K 1K 10UF 10K Volume 82 1nF 15 33UF 68K 10 10 154K 4K7 33nF Hình 2.14 Mạch khuếch đại đầu từ dùng 3 BJT Q1, Q2 : 2SC362; β = 350. Q3 = 2SC364 ; β = 400. Tầng khuếch đại đầu tiên được phân cực với dòng tĩnh nhỏ để giảm tạp âm. 3. Mạch tiền khuếch đại dùng IC Trong các máy cassette hiện nay vi mạch được dùng phổ biến để thay thế cho linh kiện rời. Trên lý thuyết IC có độ ổn định hơn hẳn linh kiện rời, ngoài ra còn có ưu điểm là gọn nhẹ, cần ít linh kiện đi kèm và lắp ráp mạch đơn giản. Tuy nhiên nguồn cấp điện cho IC cần ổn định và không được vượt quá điện áp danh định Xem mạch điển hình dùng BA328. IC gồm op-amp được mắc thành 2 mạch khuếch đại đảo AC có độ lợi thay đổi theo tần số để sửa đáp tuyến tần số cho mạch khuếch đại đầu. Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 37 33nF 100 4K7 100K 47UF 10UF 8 6 - 1UF 9V 9 2SC1815 + 22 4 Q1 1nF 220UF 1K 5 1UF 450UF 1 3 - 2 1nF + 10UF 33nF 100 4K7 100K 47UF Hình 2.15 Mạch tiền khuếch đại dùng IC Q1 là mạch nguồn dòng cung cấp điện áp ổn định cho IC Khi hoạt động ở chế độ DC, các tụ 47 µ được xem như hở mạch, ki ≈ ∞ Rf ⇒ Độ lợi AV = 1 + ≈ 1 giảm độ khuếch đại để giảm tạp âm Ri Ở chế độ AC, các tụ này xem như ngắn mạch, Ri ≈ 100Ω, R f = 4k 7 + 100k Z C . Ở Rf tần số thấp, Z c lớn ⇒ R f ≈ 100k ⇒ AV = 1 + ≈ 1000 lần Ri ZC Ở tần số cao Z C nhỏ ⇒ R f giảm ≈ Z C ⇒ AV = 1 + ⇒ Độ khuếch đại của Ri mạch giảm đáng kể để sửa đáp tuyến tần số. VII.MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHI 1. Nhiệm vụ và tính chất cơ bản Nhiệm vụ chủ yếu của tầng khuếch đại ghi là sửa méo đặc tuyến đầu ghi và cung cấp tín hiệu cho nó. Để thực hiện nhiệm vụ này, mạch cần có những tính chất sau: • Ngõ ra mạch làm việc được với phụ tải là cuộn cảm ( đầu ghi ) • Có mạch sửa đặc tuyến tần số trong mạch khuếch đại • Trộn tín hiệu ghi với tín hiệu siêu âm để từ hóa tín hiệu ghi trên băng từ. Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 38 Tạp âm riêng của mạch khuếch đại ghi không quan trọng bằng mạch tín hiệu phát vì tín hiệu ghi luôn có biên độ lớn. Mạch ra thường dùng nguồn có điện áp cao và sử dụng hồi tiếp sâu để sửa méo tín hiệu. Tải của mạch khuếch đại ghi là trở kháng của cuộn dây đầu từ, có ghi thay đổi theo tần số tín hiệu ghi Z = ω .L Để duy trì dòng từ hóa một mức i nào đó thì điện áp ra ( biên độ tín hiệu ra ) của mạch khuếch đại ghi cũng thay đổi theo tần số, ta có: V0 = Z .i = ω Li Như vậy cần phải sửa đặc tuyến cho mạch khuếch đại ghi. Trở kháng Z ở tần số thấp sẽ gây méo phi tuyến. Để ổn định trở kháng trong cả dải tần tín hiệu ghi, người ta mắc thêm điện trở hạn chế R nối tiếp với tải đầu từ, với điều kiện R phải có Lω ) phụ tải của mạch khuếch đại ghi lúc này xem như là điện trở giá trị đủ lớn ( R thuần R Trong thực tế R được chọn theo công thức: R = 2ωC L = 4π f C L f C : tần số cắt L : cảm kháng cuộn dây đầu từ Để cải thiện thêm, người ta còn mắc tụ C song song với điện trở R Z L α 2 + ( k 3 + α 2k − k 2 ) Z = R.α k2 +α2 ω L 1 với α = ωc . , ωc = , k = , ω = 2π f ωc R LC cho ω tăng từ 0 đến ωc và chọn α = 1 ; 1,6; 2; 3 và xác định Zv ta được Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 39 α=3 Zv α=2 α=1.6 α=1 f Từ đặc tuyến trên ta thấy, khi α = 1, 6 thì tổng trở ra của mạch ổn định, do đó ta L chọn α = ωc = 1, 6 R Như vậy ta có thể xác định giá trị của R L L R = ωc . = ωc . α 1, 6 1 C= ωr2 .L Nếu không sử dụng tụ C mắc với R thì để ổn định trở kháng ra của mạch thì phải tăng điện trở lên khoảng 3,2 lần. Tuy nhiên, khi sử dụng thêm R và RC để ổn định trở kháng sẽ làm suy hao biên độ tín hiệu ghi do đó, ta phải tăng cường biên độ tín hiệu ghi. Dạng cơ bản của một mạch khuếch đại ghi: VCC C R1 R3 Mạch khuếch đại ghi R5 L1 OSC sieu âm C2 C3 R2 R4 Hình 2.16 Mạch khuếch đại ghi Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 40 R5 C2 là bộ ổn định trở kháng cho tải ở đầu ra, L1 C3 là khung cộng hưởng LC để trộn tín hiệu ghi với tín hiệu siêu âm. 2. Sơ đồ chi tiết một mạch khuếch đại ghi: 100 VCC 100UF 470K 4.7UF 15K 2 Q2 18K 4.7UF Q1 Line in 5n 3K9 15K 1 330p 560 82 82 10n 500 10n 15n Q2 10K Q2 150K VCC Normal 47UF10n 10K Cro2 56K 10n 2 Q2 1 4.7n 47 0 2 3.4mH 15n 1 Hình 2.17 Sơ đồ chi tiết mạch ghi VIII. MẠCH KHUẾCH ĐẠI MICRO Micro thường dùng là micro điện động, có biên độ tín hiệu ra khoảng 1mv → 5mv , lớn hơn biên độ tín hiệu đầu từ, nhưng có đặc tuyến tần số gần giống với tín hiệu đầu từ, nên mạch khuếch đại micro cũng có chức năng làm phẳng đặc tuyến tần số. Trong máy cassette thông dụng, để đơn giản và tiết kiệm người ta thường dùng mạch khuếch đại tín hiệu đầu từ làm mạch khuếch đại micro chỉ cần dùng thêm switch để thay đổi tín hiệu vào và thay đổi hồi tiếp âm thích hợp. 1. Mạch khuếch đại micro dùng 1 transistor Mạch 1: Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng