Tài liệu Chương II: NGUYÊN LÝ GHI PHÁT ÂM pdf

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
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:


F
B
J
JG
: Từ tính trong chất sắt từ

0
B
J
JG
: từ rường ngòai




Đặt 1 miếng sắt từ chưa bị từ hóa vào từ trường ngoài có cường độ
0

B
JJG
. Cho
0
B
JJG
tăng dần và khảo sát hiện tượng từ hóa chất sắt từ. Ta thấy khi tăng
0
B
JJG
thì từ tính
của chất sắt từ cũng tăng lên. Tiếp tục tăng
0
B
J
JG
thì từ tính của chất sắt từ sẽ đạt trạng
thái bảo hòa từ, lúc này ta giảm dần
0
B
J
JG
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
0
B
J
JG

thì từ tính của chất sắt
từ giảm nhanh về
∅
. Khi từ trường ngoài đạt giá trị B
0k
. B
0k
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.
B
0k
-B
0k
B
d
B
h
-B
hd
-B
h
Hình 2.1 Quá trình từ hóa
0
B
J
JG

F
B
JJG

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
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.











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
Độ dày băng
Độ dày lớp bột từ
Độ từ dư
Lực kháng từ
µ
m.
µ
m.
Gauss
Oersted
18
6
1200
300
12
4
1300
330
8
2
1300
350

0
B
J
JG
F
B
J
JG
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
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:





Tùy theo tín hiệu ghi là mono hay stereo mà mỗi mặt lại được chia thành những
phần khác nhau:






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 ( Fe
2
O
3
), 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 ( CrO
2
): 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.


Mặt B

Mặt A
0.8mm
Hình 2.2 cấu tạo băng từ
Hình 2.3 cấu tạo các lọai băng từ

Mặt B

Mặt A

0.8mm
0.005mm
Mono



0.3mm
R
L
L
Stereo
R
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
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

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.
Cuộn dây
Lỗi sắt
Khe từ
Đầu thu/phát
Đầu xóa
Cuộn dây
Lỗi sắt
Khe từ

Đầu thu/phát
Đầu xóa
Hình 2.4 Cấu tạo đầu từ
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
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:







2. Đầu từ Stereo, hai khe từ, 4 dây ra







3. Đầu Stereo đảo chiều tự động ( Auto reverse ): có 4 khe từ và 8 dây ra, có đế
quay được 180
0
theo chiều trên băng.

Kí hiệu






Đầu ra



1 2
Mặt trước
Mặt sau
Khe từ
Hình 2.5 Đầu tư mono

1 2

3 4
Mặt trước Mặt sau
Khe từ
Đầu ra
Hình 2.6 Đầu tư stereo

Mặt trước Mặt sau
Đầu ra
Hình 2.7 Đầu tư stereo đảo chiều tự động
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
26
1
2
Sw1
SPEAKER
1
2
Sw1
1
2
1
2
Sw1
Sw1

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 :





Đầu từ được đặt cố định, cho băng từ chạy qua với vận tốc
V
JG
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

Chiều
băng di
chuyển
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
27
i: dòng điện âm tần chạy qua cuộn dây đầu từ
Nếu i là một tín hiệu hình sin:
sin 2
m
iI ft
π
= thì dạng của tín hiệu trên băng như sau:












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
f
λ
= v
G
: vận tốc di chuyển của băng

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
2
d
λ
=
Nếu khe từ có độ rộng lớn thì tín hiệu ghi sẽ bị trùng lập trên mặt băng.
Ví dụ:
10
f
KHz=
→
11

22
v
dvT
f
==

V. Nguyên lý xóa băng từ:

V.1 Xóa bằng nam châm vĩnh cữu:
V.2 Xóa bằng đầu từ xóa:

i
B
Hình 2.8 Tín hiệu ghi trên băng từ
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
28


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.

S
NV
: nguồn nhiễu từ tín hiệu ngõ vào
S
NX1
: nguồn nhiễu từ bên ngoài thâm nhập vào tầng khuếch đại 1
S
NX2
: nguồn nhiễu bên ngoài thâm nhập vào tầng khuếch đại 2
Gọi:
S
N01
: Tín hiệu nhiễu ở ngõ ra tầng khuếch đại 1
S
N02
: Tín hiệu nhiễu ở ngõ ra tầng khuếch đại 2
Ta có:
(
)
01 1 1NNVNXp
SSSK=+
(
)
02 01 2 2NNNXp
SSSK=+

Kp1 Kp2
S
NV
S
NX1
S
NX2
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
29
⇒
(
)
02 1 1 2 2NNVNXpNXp
SSSKSK

=+ +



(
)
112 22

NV NX p p NX p
SSKKSK

=+ +


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
12
p
pp
K
KK==thì tạp âm tầng đầu gấp
p
K
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
1, 3 .
n
eRf=∆
n
e : Sức điện động tạp âm hiệu dụng (
µ
ν
)
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
từ:
d
en
dt
φ
=−
Nếu tín hiệu hình sin thì sức điện động trên 2 đầu cuộn dây đầu từ được xác định:
2enf
π
φ
=−

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
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
sin
d
S
d
π
λ
π
λ
=
d : độ rộng khe từ

λ
: độ dài sóng
.
v
vT
f
λ
==

v
: tốc độ di chuyển của băng = 4,76 cm/s
Như vậy:

2.enfS
π
φ
=−


Ta thấy: ở tần số thấp và trung bình
λ
đủ lớn, do đó
0
d
X
π
→

sin 0
lim lim 1
0
S⇒= =
Khi tần số đủ cao:
d
π
λ
→∞

sin
lim lim 0S
∞
⇒= =
∞

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
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
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













β 1

= β2 = 100






Nguồn
cc
V 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:
E1 E2 1 2
12 1 2

CC
bb
II II
II
βββ
=⇒=
⇒==⇒ =

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đầu từ Cascade
Vin
Vout
VCC
Hình 2.10 Sơ đồ mạch khuếch đại đầu từ điển hình
RB2
5K6
Vout
Q2
2UF
Q1
RB1
6K8
RB3
4K7
RE
1K
5UF
10U
18V
Rc
1K8

Vin
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
32
Dòng điện
1
I
β
chạy qua điện trở
3
R
R
E
B
β
&
vì
R
E
β
= 100 x 1 = 100 k

3
47
R
K= nên xem như chủ yếu dòng điện chạy qua
3
R
ta có:

3
1
123
.4,95
Bcc
R
VVV
RRR
==
++

11 1
E1
4,95 0,7
4, 25
1
EBBE
EE
VVV
ImA
RR K
−
−
== = =
e1
1
21
26 26
6,12
4, 25

6,12
E
ee
mV mV
r
ImA
rr
== =Ω
⇒== Ω

Hệ số khuếch đại của tầng ghép
E
C :
1
1
.
C
V
R
A
hie
β
=−
Mà
11be e
hie r r r
β
β
=+ ≈

2
2
2
2
2
2
C
V
C
V
R
A
hie
R
A
hie
β
=
=

12
1
e1 1
1
Ce
V
e
Rr
A
rr

⇒=−=−=−

b). Mạch khuếch đại 2 tầng liên lạc trực tiếp












Hình 2.11 Mạch nguyên lý khuếch đại 2 tầng liên lạc trực tiếp
VCC
Vin
ZNF
Vout
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
33

Độ lợi điện áp của các tầng được xác định
()
12
11
1
2
2
2
hie
C
V
E
C
V
R
hie
A
hie R
Rtai
A
β
β

β
=−
+
=−
&
&

Độ lọc toàn mạch:
()
12 2
12 12
12
12122
22
12 12
11 11111
.
82

CC
VVV
E
CC
CC
V
be E
RhieRtai
AAA
hie R hie
R k hie R hie hie

Rtai Rtai
A
hie r r R
ββ
β
ββ ββ
βββ
==
+
=⇒=
⇒= =
+++
&&
&
&&

2
2
1
.
C
V
E
R
tai
A
R
β
≈
&

Khi mạch có hồi tiếp




Av
Kp
V0 Vin
Hình 2.12 Mạch thực tế khuếch đại 2 tầng liên lạc trực tiếp
1UF
Q1
VCC
Q2
3K3
8K2
100UF
1K
100PF
4K7
ZNF
10UF
10K
1K2
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
34
ZNF

1.
V
Vht
pV
A
A
kA
⇒=
+

k
: hệ số hồi tiếp
ta có:
E
E
p
E
NF NF
R
R
k
R
ZZ
=≈
+

vì
NF E

Z
R

1
NF
Vht
pE
Z
A
kR
⇒==

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
VD: cho
2
21
100, 1 , 10
C
E
RkR k
β
=
==
Khi chưa có tải:
2
2

1
1000
C
V
E
R
A
R
β
==


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
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
35
Hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại tỉ lệ với
NF
Z
, ở tần số thấp trở kháng
NF
Z
nhỏ do
Cht
Z
R&
Khi ở tần số cao
Chtht NF
Z
RR Z
≈
⇒& & giảm dần ⇒
V
A
giảm
ở tần số cao.
 Một số dạng sơ đồ mạch thực tế


1.Mạch khuếch đại đầu từ trong 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
27k
, tụ
47
µ
, điện trở
150, 120 22knF& 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 F
µ
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 )



Hình 2.13 Mạch khuếch đại đầu từ máy SONY 7C-140
3K9
10UF

22nF
4K7
3K6
12V
2K7
0
1NF
120K
150
47UF
47UF
10K
2K7
47PF
10K
18K
10UF
Volume
1nF
10UF
3K3
10PF
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
36

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.







Hình 2.14 Mạch khuếch đại đầu từ dùng 3 BJT
150K

4K7
154K
100UF
10UF
22K
4K7
33UF 68K
24V
15
82
Volume
10K
1K
1nF
10 10
33nF
8K2
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
37

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,
i
k ≈∞

⇒
Độ lợi
11
f
V
i
R
A
R
=+ ≈
giảm độ khuếch đại để giảm tạp âm
Ở chế độ AC, các tụ này xem như ngắn mạch,
100 , 4 7 100 .
if C
RRkkZ
≈

Ω= + & Ở
tần số thấp,
c
Z
lớn 100 1 1000
f
fV
i
R
RkA
R
⇒≈ ⇒=+≈ lần
Ở tần số cao
C
Z
nhỏ
f
R
⇒
giảm
C
Z
≈
1
C
V
i
Z
A
R

⇒=+⇒
Độ khuếch đại của
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.
Hình 2.15 Mạch tiền khuếch đại dùng IC
4K7
33nF
4K7
3
6
47UF
1nF
2SC1815
100K
1nF
1UF
2
33nF
1UF
-
+
100
1

100K
10UF
1K
Q1
-
+
47UF
220UF
9
100
5
10UF
22
8
450UF
9V
4
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
38
L
Z
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

L
ω
=

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:
0
.VZi Li
ω
==

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
giá trị đủ lớn (
R
L
ω
 ) phụ tải của mạch khuếch đại ghi lúc này xem như là điện trở
thuần R
Trong thực tế R được chọn theo công thức:
24
CC
R
LfL
ω
π
==
C
f

: 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





(
)
2322
22
.
kkk
ZR
k
αα
α
α
++ −
=
+

với
1
., , , 2
cc
c
L

kf
R
LC
ω
α
ωω ωπ
ω
====


cho
ω
tăng từ 0 đến
c
ω
và chọn
1
α
=
; 1,6; 2; 3 và xác định Z
v
ta được


Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
39

Từ đặc tuyến trên ta thấy, khi
1, 6
α
=
thì tổng trở ra của mạch ổn định, do đó ta
chọn
1, 6
c
L
R
αω
==
Như vậy ta có thể xác định giá trị của R



2
1
.
r
C
L
ω
=

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:


Mạch khuếch đại ghi
OSC sieu âm






1, 6
cc
L
L
R
ωω
α
==
α = 3

α = 2

α=1.6

α=1
Z
v
f
Hình 2.16 Mạch khuếch đại ghi
C3
R2
VCC
R4
R5 L1
R3
C
R1
C2
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
40
52
R
C& là bộ ổn định trở kháng cho tải ở đầu ra,
13
LC& 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:

VIII. MẠCH KHUẾCH ĐẠI MICRO

Micro thường dùng là micro điện động, có biên độ tín hiệu ra khoảng
15mv mv→
, 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:

Hình 2.17 Sơ đồ chi tiết mạch ghi
4.7UF
10K
150K
82
Cro2
18K
10n
15K
3K9
15n
82
100
100UF
1
2
56K
Line in
10n
Q2
500
Q1
4.7n
15n
470K
10n
VCC
47
Q2
4.7UF

5n
Q2
1
2
3.4mH
10K
15K
1
2
10n
330p
47UF
560
Q2
Normal
0
VCC
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
41

- Tụ 220p là hồi tiếp dương để nâng biên độ cho tín hiệu có tần số cao
- 680k hồi tiếp âm, có tác dụng khử nhiễu và tăng độ rộng băng tần
- Tụ .02 phối hợp tổng trở tải để sửa đáp tuyến tần số
Mạch 2:









- Micro cho tín hiệu ra 1,8mv, trở kháng 50k.
- Ngã ra AUX có mức tín hiệu 120mv, trở kháng 200k.
- Transistor được phân cực kiểu
E
C
.
- Điện trở 100 để ổn định nhiệt.
Yêu cầu SV tính toán các thông số của mạch ( tính phân cực tính A
V
).
2. Mạch khếch đại dùng 2 transistor
Mạch 1 :


Hình 2.18 Mạch khuếch đại Micro 01
680K

12V
1K5
2K2
0.47UF
220pF
22
10UF
1K5
4,7UF
Out
1K
4K720nF
Hình 2.19 Mạch khuếch đại micro 02
MIC
18K
4K7
100
10K
12V
0
100UF
0
270K
6K5
0
AUX
4K7
220K
1UF
220K

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
42
47UF
50p
VCC
33UF
OUt
MIC
180K
220
330K
680
100p
6K8
22K
33n
5K6
3K3
10UF
3K3
1K

Điện áp ngõ vào 100mV, trở kháng khỏang 50K → tính điện áp ngõ ra.
Tầng đầu làm việc ở chế độ khuếch đại tín hiệu nhỏ, Vcc ≈ 1.9V. Để giảm méo
tín hiệu người ta dùng 2 đường hồi tiếp : 2M2 và 270. tầng 2 có độ khuếch đại lớn
hơn, V
CEQ
≈ 6, điện trở hồi tiếp là 470Ω.
Để ổn định điện áp cho tòan mạch, người ta dùng thêm đường hồi tiếp từ ngõ ra
tầng 2 về cực E của tầng 1 bằng R = 15K.
Mạch 2 : máy Toshiba, model KT43D.












IX. MẠCH ĐIỀU CHỈNH ÂM SẮC

Âm sắc là sắc thái âm thanh phát từ nhiều nguồn khác nhau, nó được quyết
định bởi số lượng và công suất của họa âm, việc hiệu chỉnh âm sắc thực chất là sự
MIC
2M2

22UF
Out
Q2
680
22K
270
2U2F
Q2
180K
47K
2U2F
470
VCC
15K
100UF 100UF
2K2
Hình 2.20 Mạch khuếch đại Micro dùng 2 transistor, mạch 1
Hình 2.21 Mạch khuếch đại Micro 2 trasistor, mach 2
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
43
KDCS
SPEAKER
Vo lu mn
Tien KD
Dieu chinh
am sac
hiệu chỉnh tần số. Trong thực tế, các nguồn âm thanh phát ra nằm trong các dải tần số
sau:

• Giọng nói:
70 8Hz KHZ→
• Tiếng trống:
16 300Hz Hz→

• Tiếng đàn, sáo,… trên
7
K
Hz
Tín hiệu sau khi ra khỏi mạch tiền khuếch đại, thay vì được đưa thẳng đến tầng
khuếch đại công suất và ra loa thì người ta thường đưa qua một tầng trung gian đó là
tầng điều chỉnh âm sắc trước khi đưa đến mạch khuếch đại công suất.








Tầng điều chỉnh âm sắc có nhiệm vụ cho qua các thành phần tín hiệu có tần số
mong muốn và giảm thiểu các thành phần tín hiệu có tần số khác tùy theo ý thích của
người nghe.
1. Mạch điều chỉnh âm sắc đơn giản:
Xuất hiện trong các máy cassette chất lượng thấp. Tác dụng của mạch này chủ
yếu ảnh hưởng lên các tín hiệu có tần số cao. Dạng mạch lọc hạ thông :



1

2
c
f
f
RC
π
=
≤





2. Mạch Baxandal:
Hình 2.23 Mạch chỉnh âm sắc đơn giản
C2
Vo lu mn
Hình 2.22 vị trí mạch điều chỉnh âm sắc trong cassette
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
44
Đây là mạch điều chỉnh âm sắc rất thông dụng. Sự giải thích định tính căn cứ
vào sự phụ thuộc của dung kháng vào tần số tín hiệu và tương quan dung kháng với
các điện trở xung quanh.
Sơ đồ căn bản mạch chỉnh bass:

Tần số cắt của mạch được xác định bởi:
1
2
L
f
RC
π
=
Ở tần số cao
10
L
f
f=
. Các tụ C trên mạch xem như nối tắt, ta có:
0
.
1
10 10
i
i
RV
VV
RR
=≈

+

⇒
Biên độ tín hiệu có tần số cao giảm đáng kể
Đối với tín hiệu có tần số thấp
L
f
f
≤
khi
R
V ở vị trí Boostrap:
101 .
101
10 101 111
i
ob i i
RV
VVV
RR
==≈
+

Khi
R
V ở vị trí cut off:
1

111 111
oc i i

R
VVV
R
==
Như vậy: đối với tín hiệu có tần số thấp thì biến trở
R
V
đóng vai trò thay đổi
biên độ ngõ ra của tín hiệu:




Hình 2.24 Mạch chỉnh Bass căn bản
Av
f
10R
Vi
Vo
Boostrap
Cut off
C
C/10
100R
R
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
45
• Mạch chỉnh treb:

Tần số cắt của mạch:
1
2
L
f
RC
π
= ở tần số thấp 0,1
L
f
f
=
, trở kháng của các tụ

giá trị của các điện trở
R
0
1
10
i
VV⇒=

giảm đáng kể ở ngõ ra.
Ở tần số cao
L
f
f≥ , các tụ điện xem như nối tắt, khi đó: nếu chỉnh
R
V hết về
Boost ta có:
ob i
VV=
Nếu chỉnh
R
V hết về phía cut off :
1
10
oc i
VV=
Mạch Treb-Bass có thể kết hợp lại như sau :









• Mạch điều chỉnh âm sắc dùng OP-Amp:
V0
f

Hình 2.25 Mạch chỉnh treb
100R
Vo
10R
Vi
C
Boostrap
R
Cut off
C/10
Hình 2.26 Mạch chỉnh Bass-Treb
100K
10K
100K
33nF
10nF
1K
100nF
4K7
10K
Volumn
330nF
Vi
1K