Giao trinh he thong am thanh

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Chủ biên: ThS. Mạc Văn Biên
Thành viên: ThS. Phan Quang Thưởng
Bùi Văn Tú

Giáo trình
HỆ THỐNG ÂM THANH
(Giáo trình lưu hành nội bộ)

BẮC GIANG - 2019


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


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
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 2 ..........................................................................25
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


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
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 3 ..........................................................................58
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
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 4 ..........................................................................72
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


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
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 5 ..........................................................................96
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. Lập quy trình kiểm tra sửa chữa ...........................................................................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


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. Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng theo quy trình đã lập ...............................................112
2.4.1. Bảng dự trù vật tư thiết bị cho 01 ca thực tập ..................................................112
2.4.2. Tổ chức thực hiện ..............................................................................................113
2.4.3. Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng theo quy trình đã lập ...........................................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
3.3. Lập quy trình kiểm tra sửa chữa ...........................................................................115
3.4. Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng theo quy trình đã lập ...............................................119
3.4.1. Bảng dự trù vật tư thiết bị cho 01 ca thực tập ..................................................119
3.4.2. Tổ chức thực hiện. .............................................................................................119
3.4.3. Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng theo quy trình đã lập ...........................................120
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


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


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


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
Hình 5.10. Sơ đồ mạch lọc hai đường tiếng mắc nối tiếp suy giảm 12dB/octave. .......85
Hình 5.11. Sơ đồ mạch lọc hai đường tiếng mắc nối tiếp suy giảm 18dB/octave ........86
(dùng mạch lọc hình Π). ................................................................................................86

Hình 5.12. Sơ đồ mạch lọc hai đường tiếng mắc nối tiếp suy giảm 18dB/octave ........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


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.

3


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:
4


-

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.
Ta có:

T=

1
F

( s)

(1.1)

- Bước sóng của âm thanh là khoảng truyền lan của âm thanh tương ứng với một
chu kỳ dao động. Bước sóng của âm thanh tương ứng trong âm tần là từ 21.25m đến
0.017m. Bước sóng có ký hiệu là , với đơn vị là mét.
Ta có:

 = C.T

( m)

(1.2)

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.
5


Áp suất âm thanh được tính theo công thức sau:
p=

trong đó:

Pac .Z
S

(Pa)

(1.3)

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:
Z=

ở đây:

p
V

( N·s / m³)

(1.4)

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:
P = p.S.V

trong đó:

(1.5)

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=

trong đó:

p.S
cosθ
ρ.C

(1.6)

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
6


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)
g) Trường âm
Trường âm là môi trường vật chất mà sóng âm thanh truyền lan. Có hai loại
trường âm:
− Trường âm tự do: là môi trường truyền âm trong không gian mở, không có tường
bao hoặc vật chắn.
− Trường âm tán xạ: là môi trường truyền âm trong không gian kín, có các tường
bao quanh hoặc vật chắn (nhà ở, phòng hát, phòng thu…) Trường âm tán xạ có hai thành
phần là trực âm (sóng âm trực tiếp) và phản âm (sóng âm phản xạ), trong đó phản âm
là thành phần vô cùng phức tạp.
h) Vang và trễ
7


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
8


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-toone). (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
9


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
âm thanh.
Người ta có thể phân biệt được khoảng 130 mức thanh áp khác nhau, mỗi mức
cách nhau 1dB. Tai người nhạy cảm với âm thanh trong dải tần số từ 500Hz đến 5000Hz.
Ở khoảng tần số này chỉ cần nguồn âm thanh có thanh áp nhỏ tai người cũng nghe rõ
không kém gì ở các khoảng tần số cao hay thấp có thanh áp lớn hơn.
1.2. Phân loại
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.

10


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

Hình 1.9. Sơ đồ khối hệ thống âm thanh mono.

b. Nhiệm vụ các khối
- Khối tiền khuếch đại (Pre – Amp) được bố trí các mạch phân áp đầu vào, mạch
khuếch đại tín hiệu đầu vào, tiếp nhận các nguồn tín hiệu có thể từ nhiều đường khác
nhau nên mức tín hiệu của chúng cũng lớn bé khác nhau: thông thường tín hiệu từ micro
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.

11


- 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
a) Sơ đồ khối

Hình 1.10. Sơ đồ khối hệ thống âm thanh Stereo.

b) Nhiệm vụ các khối
- Khối khuếch đại MIC: có nhiệm vụ chuyển đổi dao động sóng âm thành sóng
điện. Tín hiệu từ micro (Mic in) đưa vào trước tiên đi qua mạch tiền khuếch đại 1, làm
nhiệm vụ tăng cường tín hiệu ngõ vào đến biên độ đủ lớn, thường chọn độ khuếch đại
khoảng vài trăm lần. Sau đó tín hiệu được đưa đến mạch lọc để điều chỉnh tín hiệu ở các
mức tần số sau:

+ 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:
12


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.
+
+
+
+

13


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 L2( rms ) U L2(P) U L2(P −P)
P0( ac ) =
=
=
RL
2 RL
8RL

Trong đó:

(1.7)

U L ( rms ) : là điện áp hiệu dụng;
U L (P) : biên độ điện áp ra;

U L (P −P) : điện áp ra đỉnh đối đỉnh trên tải danh định

1.4.2. Hệ số khuếch đại
− Hệ số khuếch đại được tính bằng tỉ số giữa điện áp ra trên điện áp vào, được ký
hiệu: K, với đơn vị đo: số lần, được xác định bởi công thức:
K =

U ra
U vào

(1.8)

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

(1.9)

K dB /20
Trường hợp biết K(dB) muốn đổi ra K(số lần), tính theo công thức: K = 10 ( )

Ví dụ1: Cho một máy tăng âm có: Ura = 80V, Uvào = 0,05V. Tính hệ số khuếch
đại của máy tăng âm?
Giải: Theo đề bài ta có: K = Ura / Uvào = 80 / 0,05 = 1600 (lần)
Và cũng tìm được: K(dB) = 20lg1600 = 20 * 3,2 = 64dB
Ví dụ 2: Cho một máy tăng âm có: K(dB) = 38(dB). Máy tăng âm khuếch đại tín
hiệu lên bao nhiêu lần?
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
14

Biên độ của nó sẽ là: K = a 2 + b 2

(1.10)

Góc lệch pha giữa điện áp ra với điện áp vào sẽ là:  = arctan

b
a

Chú ý: Khi ghép n tầng khuếch đại với các hệ số khuếch đại tương ứng là K1, K2…Kn,
thì hệ số khuếch đại tổng cộng của bộ khuếch đại là: K  = K1 * K 2 * K3 * . * K n hoặc:
K ( dB ) = K1 ( dB ) + K2 ( dB ) ++ Kn ( dB )

1.4.3. Hiệu suất
Hệ số hiệu dụng hay hiệu suất (η) được biểu thị bằng tỉ số giữa công suất có ích
đưa ra trên tải P0(ac) với công suất tiêu thụ năng lượng của nguồn (P0):
% =

P0( ac )
P0

.100%

(1.11)

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.
1.4.4. Đặc tuyến tần số
Đặc tuyến tần số là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số khuếch đại (K)
của mạch điện biến đổi theo tần số làm việc từ đầu đến cuối dải tần. Do trong mạch điện
có các linh kiện điện kháng như tụ nối tầng, tụ tạp tán, tụ phân đường… nên hệ số khuếch
đại đã bị suy giảm ở phía tần số thấp và ở phía tần số cao gây nên méo tần số, trong đó:
− Hệ số méo tần thấp là: MT = KTB / KT
− Hệ số méo tần cao là: MC = KTB / KC
Với KTB là hệ số khuếch đại lấy chuẩn ở tần số 400Hz hoặc 1000Hz.
15


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.
DS =

UVmax
→ DS ( dB ) = 20lgDS
UVmin

(1.12)

Để điều chỉnh dải động của mạch khuếch đại cho thích hợp có thể dùng chiết áp
vặn tay hoặc bằng mạch tự động điều chỉnh âm lượng (ALC: Automatic Level Control).
1.4.6. Mức tạp âm và độ nhạy ngõ vào
a) Mức tạp âm
Là các tín hiệu không mong muốn xuất hiện ở đầu vào làm giảm chất lượng tín
hiệu đầu ra. Tạp âm (nhiễu) sinh ra trong bản thân của máy, phụ thuộc nhiều vào các
tầng khuếch đại đầu, tạp âm sẽ lấn át các tín hiệu có biên độ nhỏ và hạn chế khả năng
khuếch đại của các tín hiệu này, nói cách khác là làm giảm độ nhạy của máy.
Tạp nhiễu ở hệ thống âm thanh có thể do:
16


- 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:
1

=

(U 22m + U 23m + ... + U 2nm ) 2
U1m

%

(1.13)

Ở các hệ thống âm thanh thông thường, méo không đường thẳng cho phép nằm
trong phạm vi từ (5 – 7)%, cao cấp hơn từ (1 – 2)%, loại máy có độ trung thực cao méo
đạt được từ dưới 1% đến 0,01%.
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.

17


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 ?

18