Cách hoạt động của bộ khuếch đại

Khi mọi người đề cập đến “bộ khuếch đại”, họ thường nói về các thành phần âm thanh nổi hoặc thiết bị âm nhạc. Nhưng đây chỉ là một đại diện nhỏ về phổ của bộ khuếch đại âm thanh. Thực sự có những bộ khuếch đại xung quanh chúng ta. Bạn sẽ tìm thấy chúng trong ti vi, máy tính, đầu đĩa CD di động và hầu hết các thiết bị khác sử dụng loa để tạo ra âm thanh.

Âm thanh là một hiện tượng hấp dẫn. Khi một cái gì đó rung động trong bầu khí quyển, nó sẽ di chuyển các phần tử không khí xung quanh nó. Các hạt không khí đó lần lượt chuyển động các hạt không khí xung quanh chúng, mang theo xung dao động trong không khí. Tai của chúng ta thu nhận những dao động này của áp suất không khí và chuyển chúng thành các tín hiệu điện mà não có thể xử lý.

Thiết bị âm thanh điện tử hoạt động theo cùng một cách cơ bản. Nó biểu thị âm thanh như một dòng điện thay đổi. Nói chung, có ba bước trong loại tái tạo âm thanh này:

Sóng âm thanh di chuyển màng ngăn micrô qua lại và micrô chuyển chuyển động này thành tín hiệu điện. Tín hiệu điện dao động để biểu thị sự nén và tác động hiếm của sóng âm thanh.
Máy ghi âm mã hóa tín hiệu điện này dưới dạng một mẫu trong một số loại phương tiện – ví dụ như xung từ tính trên băng, hoặc như các rãnh trong bản ghi.
Máy điều khiển (chẳng hạn như sàn băng) diễn giải lại mẫu này như một tín hiệu điện và sử dụng điện này để di chuyển hình nón loa qua lại. Điều này tạo lại dao động áp suất không khí được ghi lại ban đầu bởi micrô.

Như bạn có thể thấy, tất cả các thành phần chính trong hệ thống này về cơ bản là các trình biên dịch: Chúng lấy tín hiệu ở dạng này và đưa nó vào dạng khác. Cuối cùng, tín hiệu âm thanh được dịch trở lại dạng ban đầu của nó, một sóng âm thanh vật lý.

Để ghi lại tất cả các dao động áp suất phút trong một sóng âm, màng ngăn micrô phải cực kỳ nhạy. Điều này có nghĩa là nó rất mỏng và chỉ di chuyển được một quãng đường ngắn. Do đó, micrô tạo ra một dòng điện khá nhỏ.

Điều này tốt cho hầu hết các giai đoạn trong quy trình – ví dụ, nó đủ mạnh để sử dụng trong máy ghi âm và dễ dàng truyền qua dây dẫn. Nhưng bước cuối cùng trong quy trình – đẩy nón loa qua lại – khó hơn. Để làm được điều này, bạn cần tăng cường tín hiệu âm thanh để nó có dòng điện lớn hơn trong khi vẫn giữ nguyên dạng dao động điện tích.

Đây là công việc của bộ khuếch đại. Nó chỉ đơn giản là tạo ra một phiên bản tín hiệu âm thanh mạnh mẽ hơn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem những gì các bộ khuếch đại làm và cách họ làm điều đó. Bộ khuếch đại có thể là những thiết bị rất phức tạp, với hàng trăm mảnh nhỏ, nhưng bạn có thể hình dung rõ ràng về cách hoạt động của bộ khuếch đại bằng cách kiểm tra các thành phần cơ bản nhất. Trong phần tiếp theo này, chúng ta sẽ xem xét các yếu tố cơ bản của bộ khuếch đại.

Bật nó lên

Khái niệm cơ bản về bộ khuếch đại: Dòng điện nhỏ hơn được sử dụng để sửa đổi dòng điện lớn hơn.

Trong phần trước, chúng ta đã thấy rằng công việc của bộ khuếch đại là lấy tín hiệu âm thanh yếu và tăng cường tín hiệu đó để tạo ra tín hiệu đủ mạnh để điều khiển loa. Đây là một mô tả chính xác khi bạn xem xét tổng thể bộ khuếch đại, nhưng quá trình bên trong bộ khuếch đại phức tạp hơn một chút.

Trong thực tế, bộ khuếch đại tạo ra một tín hiệu đầu ra hoàn toàn mới dựa trên tín hiệu đầu vào. Có thể hiểu các tín hiệu này là hai mạch riêng biệt. Mạch đầu ra được tạo ra bởi bộ nguồn của bộ khuếch đại, lấy năng lượng từ pin hoặc ổ cắm điện. Nếu bộ khuếch đại được cấp nguồn bằng dòng điện xoay chiều gia dụng, trong đó dòng điện tích thay đổi hướng, nguồn điện sẽ chuyển nó thành dòng điện một chiều, trong đó điện tích luôn chạy theo cùng một hướng. Nguồn điện cũng làm dịu dòng điện để tạo ra một tín hiệu hoàn toàn đồng đều, không bị gián đoạn. Tải của mạch đầu ra (công việc của nó) đang di chuyển hình nón loa.

Mạch đầu vào là tín hiệu âm thanh điện được ghi trên băng hoặc chạy vào từ micrô. Tải của nó đang sửa đổi mạch đầu ra. Nó áp dụng một điện trở khác nhau cho mạch đầu ra để tạo lại dao động điện áp của tín hiệu âm thanh gốc.

Trong hầu hết các bộ khuếch đại, tải này là quá nhiều công việc đối với tín hiệu âm thanh gốc. Vì lý do này, đầu tiên tín hiệu được tăng cường bởi bộ tiền khuếch đại, bộ khuếch đại này sẽ gửi tín hiệu đầu ra mạnh hơn đến bộ khuếch đại công suất. Bộ tiền khuếch đại hoạt động theo cách cơ bản giống như bộ khuếch đại: Mạch đầu vào áp dụng điện trở khác nhau cho mạch đầu ra được tạo ra bởi nguồn điện. Một số hệ thống khuếch đại sử dụng một số bộ tiền khuếch đại để dần dần xây dựng đến tín hiệu đầu ra điện áp cao.

Vậy amply làm được điều này như thế nào? Nếu bạn nhìn vào bên trong một bộ khuếch đại để tìm câu trả lời, bạn sẽ chỉ tìm thấy một khối lượng phức tạp của dây và các thành phần mạch điện. Bộ khuếch đại cần thiết lập công phu này để đảm bảo từng phần của tín hiệu âm thanh được thể hiện một cách chính xác và chính xác. Đầu ra độ trung thực cao yêu cầu kiểm soát rất chính xác.

Bên trong một bộ khuếch đại, bạn sẽ thấy một khối lượng lớn các linh kiện điện tử. Các thành phần trung tâm là các bóng bán dẫn lớn. Các bóng bán dẫn tạo ra rất nhiều nhiệt, được tản nhiệt bởi bộ tản nhiệt.

Tất cả các bộ phận trong bộ khuếch đại đều quan trọng, nhưng bạn chắc chắn không cần phải kiểm tra từng bộ phận để hiểu cách hoạt động của bộ khuếch đại. Chỉ có một số yếu tố quan trọng đối với hoạt động của bộ khuếch đại. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem các yếu tố này kết hợp với nhau như thế nào trong một thiết kế bộ khuếch đại rất cơ bản.

Phần tử điện tử

Một bóng bán dẫn lưỡng cực tiêu chuẩn

Thành phần trung tâm của hầu hết các bộ khuếch đại là bóng bán dẫn. Các phần tử chính trong bóng bán dẫn là chất bán dẫn, các vật liệu có khả năng dẫn điện khác nhau. Thông thường, chất bán dẫn được làm bằng chất dẫn điện kém, chẳng hạn như silicon, đã có tạp chất (nguyên tử của vật liệu khác) được thêm vào nó. Quá trình thêm tạp chất được gọi là pha tạp.

Trong silicon nguyên chất, tất cả các nguyên tử silicon liên kết hoàn hảo với các nguyên tử lân cận của chúng, không để lại các electron tự do để dẫn dòng điện. Trong silicon pha tạp, các nguyên tử bổ sung làm thay đổi cân bằng, thêm các điện tử tự do hoặc tạo ra các lỗ trống nơi các điện tử có thể đi tới. Điện tích di chuyển khi các điện tử di chuyển từ lỗ trống này sang lỗ trống khác, vì vậy một trong hai phép cộng này sẽ làm cho vật liệu dẫn điện tốt hơn. (Xem Cách hoạt động của chất bán dẫn để có lời giải thích đầy đủ.)

Chất bán dẫn loại N được đặc trưng bởi các electron thừa (mang điện tích âm). Chất bán dẫn loại P có vô số lỗ trống phụ (mang điện tích dương).

Hãy xem xét một bộ khuếch đại được xây dựng xung quanh một bóng bán dẫn điểm nối lưỡng cực cơ bản. Loại bóng bán dẫn này bao gồm ba lớp bán dẫn – trong trường hợp này là lớp bán dẫn loại p được kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n. Cấu trúc này được thể hiện tốt nhất dưới dạng một thanh, như thể hiện trong sơ đồ bên dưới (thiết kế thực tế của các bóng bán dẫn hiện đại có một chút khác biệt).

Lớp loại n đầu tiên được gọi là bộ phát, lớp loại p được gọi là cơ sở và lớp loại n thứ hai được gọi là bộ thu. Mạch đầu ra (mạch điều khiển loa) được kết nối với các điện cực tại cực phát và cực thu của bóng bán dẫn. Mạch đầu vào kết nối với bộ phát và đế.

Các electron tự do trong các lớp loại n đương nhiên muốn lấp đầy các lỗ trống trong lớp loại p. Có nhiều electron tự do hơn lỗ trống nên các lỗ trống đầy lên rất nhanh. Điều này tạo ra các vùng suy giảm ở ranh giới giữa vật liệu loại n và vật liệu loại p. Trong vùng cạn kiệt, vật liệu bán dẫn trở về trạng thái cách điện ban đầu – tất cả các lỗ trống đều được lấp đầy, do đó không có điện tử tự do hoặc không gian trống cho điện tử, và điện tích không thể chuyển động. Khi vùng suy giảm dày, rất ít điện tích có thể di chuyển từ bộ phát sang bộ thu, mặc dù có sự chênh lệch điện áp mạnh giữa hai điện cực.

Tăng điện áp

Điện áp tại điện cực này được điều khiển trực tiếp bởi dòng điện đầu vào. Khi dòng điện đầu vào chạy, điện cực cơ bản mang điện tích dương tương đối, vì vậy nó hút các electron về phía nó từ bộ phát. Điều này giải phóng một số lỗ hổng, thu nhỏ các vùng cạn kiệt. Khi các vùng suy giảm được giảm xuống, điện tích có thể di chuyển từ bộ phát sang bộ thu dễ dàng hơn – bóng bán dẫn trở nên dẫn điện hơn. Kích thước của các vùng suy giảm, và do đó độ dẫn điện của bóng bán dẫn, được xác định bởi điện áp tại điện cực cơ bản. Bằng cách này, dòng điện đầu vào dao động ở điện cực gốc sẽ thay đổi dòng điện đầu ra ở điện cực thu. Đầu ra này điều khiển loa.

Một bóng bán dẫn duy nhất như thế này đại diện cho một “tầng” của bộ khuếch đại. Một bộ khuếch đại điển hình sẽ có một số giai đoạn thúc đẩy, với giai đoạn cuối cùng là động lực của loa.

Trong một bộ khuếch đại nhỏ – ví dụ như bộ khuếch đại trong loa điện thoại – giai đoạn cuối có thể chỉ tạo ra nửa watt công suất. Trong một bộ khuếch đại âm thanh nổi gia đình, giai đoạn cuối cùng có thể tạo ra hàng trăm watt. Các bộ khuếch đại được sử dụng trong các buổi hòa nhạc ngoài trời có thể tạo ra hàng nghìn watt.

Mục tiêu của một bộ khuếch đại tốt là gây ra ít biến dạng nhất có thể. Tín hiệu cuối cùng điều khiển loa phải bắt chước tín hiệu đầu vào ban đầu càng gần càng tốt, ngay cả khi nó đã được tăng cường nhiều lần.

Cách tiếp cận cơ bản này có thể được sử dụng để khuếch đại mọi thứ, không chỉ tín hiệu âm thanh. Bất cứ thứ gì có thể được mang theo bởi dòng điện – chẳng hạn như tín hiệu vô tuyến và video – đều có thể được khuếch đại bằng các phương tiện tương tự. Tuy nhiên, bộ khuếch đại âm thanh dường như thu hút sự chú ý của mọi người hơn bất cứ thứ gì khác. Những người đam mê âm thanh bị mê hoặc với các biến thể trong thiết kế ảnh hưởng đến xếp hạng công suất, trở kháng và độ trung thực, cùng với các thông số kỹ thuật khác.

Shop: Điện Tử Tuấn Hằng- Chuyên cung cấp bán buôn bán lẻ Phụ kiện sửa chữa loa, thiết bị âm thanh.
Website : https://thietbiloa.com/
Địa chỉ : Số nhà 29 yên bái 2-phường Phố Huế-Quận Hai Bà Trưng-Hà Nội(chợ trời)
Điện thoại : 02439784346

Nguồn: Internet
Biên dịch: DIEN TU TUAN HANG – THIETBILOA.COM