Chương II: NGUYÊN LÝ GHI PHÁT ÂM
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
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