Báo cáo Thiết bị đầu cuối audio và video

Các dịch vụ viễn thông ngày càng trở nên phong phú và đa dạng, nhằm đáp ứng tất cả các nhu cầu: nghe nhìn của một xã hội phát triển cao, đó là phát thanh truyền hình, truyền số liệu, điệ

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta đang sống trong thời kỳ bùng nổ thông tin với sự phát trển như vũ bão của các ngành điện tử, tin học viễn thông Sụ phát triển này được thể hiện qua hai xu hướng: hiện đại hóa và đa dạng hóa

Các dịch vụ viễn thông ngày càng trở nên phong phú và đa dạng, nhằm đáp ứng tất

cả các nhu cầu: nghe nhìn của một xã hội phát triển cao, đó là phát thanh truyền hình, truyền số liệu, điện thoại và điện tín Tất cả các dịch vụ này có thể phát triển riêng rẽ và độc lập, xong để có được những thông tin tổng hợp yêu cầu một mạng đa dịch vụ ra đời Bên cạnh sự phát triển của các giao thức, các công nghệ chuyển mạch cần có sự phát

triển của các thiết bị, trong đó có thiết bị đầu cuối

Thiết bị đầu cuối là những thiết bị như: máy điện thoại, máy tính, máy fax Thiết bị đầu cuối có nhiệm vụ giải mã những tín hiệu và mã do tổng đài hoặc trung tâm chuyển mạch chuyển đến Ta có thể hiểu thiết bị đầu cuối là một trong 3 thành phần quan trọng trong hệ thống viễn thông sau: hệ thống tổng đài và hệ thống truyền dẫn

Thiết bị đầu cuối gồm thiết bị đầu cuối Audio, Video; thiết bị đầu cuối viễn thông và thiết

bị đầu cuối số liệu Trong thiết bị đầu cuối Audio, Video có thiết bị đầu cuối điện thanh gồm Micro (biến đổi âm thanh thành tín hiệu điện) và loa (biến đổi dòng điện âm tần thành âm thanh)

Micro gồm nhiều loại như: Micro điện động Micro tĩnh điện, Micro áp điện, Micro bột than Trong khuôn khổ bài báo cáo này, nhóm em xin trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Micro áp điện và Micro bột than Do thời gian có hạn nên bài báo cáo còn nhiều thiếu sót mong sự góp ý chân tình từ cô và các bạn để bài báo cáo hoàn thiện hơn

Qua bài báo cáo, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo Vi Thị Ngọc Mĩ đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bài báo cáo này

Thái Nguyên, Ngày 02 tháng 01 năm 2013

Tập thể nhóm

I THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI AUDIO, VIDEO

1.1 Âm thanh và đặc tính của âm thanh

1.1.1 Khái niệm về âm thanh

Âm thanh là những tiếng động, tiếng nói, tiếng nhạc… lan truyền trong không gian

mà tai người nghe được

1.1.2 Đặc tính của âm thanh

Âm thanh là những dao động cơ, lan truyền trong không gian với vận tốc:

v = 33,145 (cm/s) (1.1)

Âm thanh có tần số từ 0 – 20KHz Tai người cảm thụ tốt ở dải 20Hz – 16KHz

Để đánh giá độ to của âm thanh, dùng đơn vị là thanh áp

1.2 Biến đổi thuận nghịch âm thanh – tín hiệu điện

1.2.1 Biến đổi âm thanh thành tín hiệu điện

Hình 1.1 Sơ đồ biến đổi âm thanh thành tín hiệu điện

Thiết bị dùng là MIC

Đầu vào là nguồn âm thanh tác động

Đầu ra là tín hiệu điện âm tần

1.2.2 Biến đổi dòng điện âm tần thành âm thanh

Hình 1.2 Sơ đồ biến đổi dòng điện âm tần thành âm thanh

Thiết bị sử dụng là loa

Đầu vào là dòng điện âm tần

Đầu ra là âm thanh

1.3 Micro

1.3.1 Khái niệm, phân loại micro

a Khái niệm

Microphone (còn gọi là Mike hay Mic) là một thiết bị biến năng lượng âm học sang cảm biến điện tử Nó chuyển đổi âm thanh sang tín hiệu điện tử Microphone được dùng trong nhiều ứng dụng như điện thoại, máy thu âm, các sản phẩm điện ảnh, thu thanh, radio và TV, thu tiếng trong máy tính, gọi VoIP Các loại micro thường có trở kháng khác nhau so với thiết bị mà nó kết nối Do vậy khi sử dụng Micro người ta hay kết nối

nó với D.I hoặc Preamp (tiền khuếch đại) có chức năng đồng nhất trở kháng

b Phân loại

Trên thực tế có nhiều loại micro và mỗi loại thường được sử dụng cho các mục đích khác nhau Chọn được đúng loại microphones giúp ta thu thanh được chất lượng âm thanh tốt nhất

Micro có nhiều loại: + Micro điện động

+ Micro tĩnh điện

+ Micro áp điện

+ Micro bột than

1.3.2 Đặc tính kỹ thuật của micro

- Độ nhạy của micro: Là tỷ số giữa điện áp đầu ra với thanh áp đầu vào Với một thanh áp, micro nào cho ra điện áp lớn hơn thì độ nhạy cao hơn

- Tính hướng:

+ Vô hướng nếu về mọi phía micro thu có độ nhạy như nhau

+ Có hướng nếu độ nhạy theo một hướng nào đó là lớn hơn so với các hướng còn lại

- Dải tần làm việc của micro: Là khoảng tần số âm thanh mà micro cho ra điện áp Micro có dải tần rộng thì chất lượng thu càng cao và ngược lại micro nào có dải tần hẹp thì chất lượng thu âm càng kém

1.3.3 Các tham số kỹ thuật của micro

- Độ nhạy hướng trục:

0 0

P

U ra



 (1.2)

Trong đó: Ura là điện áp lối ra

P0 là thanh áp tại vị trí đặt micro

- Đặc tuyến hướng H(θ) là tỷ số giữa độ nhạy hướng θ với độ nhạy hướng trục

 

0







H (1.3)

Trong đó: θ là góc lệch giữa hướng truyền âm so với hướng trục âm của micro H(θ) phụ thuộc vào kết cấu màng micro

- Dải tần số làm việc càng rộng thì âm thanh càng tốt Đặc tính biên độ phải đồng đều trong cả dải tần

1.3.4 Micro áp điện

Một số chất liệu có tính chất áp điện: nếu tác động một lực làm tinh thể biến dạng thì sẽ sinh ra điện áp trên tinh thể, đó là hiệu ứng áp điện thuận làm nguyên lý cho việc áp

điện Nếu đặt vào tinh thể một điện áp thì tinh thể bị biến dạng, đó là hiệu ứng áp điện nghịch

Các chất liệu áp điện khá nhiều như: thạch anh, ADP (Ammonium Dihydrogen Phosphate), gồm đa tinh thể như PZT (Lead Zirconate Titanate và Barium Titanate), polymer bán tinh thể như PVDF (Polyvinylidenepluoride)

Đối với phần tử áp điện:

= = kA (1.4)

Trong đó: F là lực sinh ra điện tích q

u là điện áp sinh ra biến dạng x

A là hệ số phụ thuộc vào kích thước, hình dạng của phần tử áp điện

Ta có:

i = = j q (1.5)

v = = j x (1.6)

Vậy hệ số biến đổi điện cơ bản của hệ áp điện là :

M = (1.7)

Hình 1.3 Hệ điện áp với các cách ghép nối đôi khác nhau

 Cấu tạo kỹ thuật của micro áp điện

Mỗi tinh thể áp điện có một chiều thể hiện hiệu ứng áp điện gọi là trục áp điện Phải cắt miếng tinh thể áp điện thì mới sử dụng được Tùy theo cách ghép đôi các miếng cắt (hình 3) mà ta có các kiểu biến dạng áp điện kiểu dịch, kiểu uốn, kiểu xoắn

Cấu tạo được làm từ miếng tinh thể áp điện thạch anh, được ghép bởi hai miếng áp điện song song phẳng hoặc uốn cong đều Một tấm màng mỏng bằng nhựa gắn ở phía trên nơi chịu tác động của sóng âm

Hình 1.4 Cấu tạo micro áp điện

Micro áp điện có một màng để tập trung năng lượng dao động vào đầu tự do của phần tử áp điện ghép đôi

 Nguyên lý

Khi có âm thanh tác động vào màng micro, nó làm cho tấm áp điện dao động, khi đó

sẽ xuất hiện điện tích trái dấu trên hai tấm áp điện, kết quả là tạo ra một điện áp ở hai đầu

có điện áp biến thiên âm tần

 Ưu điểm

- Kích thước tương đối nhỏ

- Độ nhạy khá cao (5÷25

- Chất lượng âm thanh chấp nhận được

 Nhược điểm

- Chịu chấn động kém

 Ứng dụng

Thường dùng làm micro thu lời thoại

a Condenser Microphone

Condenser Microphone là cảm biến cho phép biến đổi âm thành tín hiệu điện Loại

sử dụng là micro kiểu áp điện với transistor trường mắc kiểu lối ra

 Cấu tạo:

Condenser Microphone có cấu trúc gồm một màng kim loại mỏng và một phiến dội tạo thành tụ điện Khi tín hiệu âm tác động vào màng kim loại, làm rung màng, dẫn đến thay đổi điện dung của tụ, cho phép sử dụng để hình thành tín hiệu ra

 Nguyên lý:

Condenser Microphone vận hành theo nguyên lý chuyển động của màng rung Condenser Microphone còn gọi là micro dạng tụ, màng của chúng hoạt động như một cái mảng tụ điện và khi màng rung sẽ tạo ra âm thanh ở khoảng cách giữa các mảng Loại micro này có độ nhạy cao và bắt chính xác âm thanh Thích hợp cho thu các dạng tín hiệu mềm như giọng hát, guitar thùng

Hình 1.5 Cấu tạo của Condenser Microphone

Hình 1.6 Condenser Microphone

1.3.5 Micro bột than

 Cấu tạo

Hình 1.7 Cấu tạo của micro bột than

Micro làm bằng bột than có dạng hình tròn, hai đầu có gắn với một nguồn điện DC Phía ngoài có gắn một màng mỏng bằng nhựa,ngoài cùng là lớp vỏ sắt đục lỗ bảo về chắc chắn

 Nguyên lý

Khi có âm thanh tác động vào, nó làm cho màng micro rung động, làm cho lớp bột than bị ép theo, kết quả là làm cho điện trở của nó thay đổi, khi đó dòng điện chạy qua sẽ biến đổi theo:

r = + sin t

Trong đó: là điện trở tĩnh

Dòng điện trong mạch micro:

i =

Trong đó: là điện trở tải

Gọi m =

, ta có:

i =

(1+ msin t + t +…)

Sự tồn tại của các hài bậc cao chứng tỏ méo phi tuyến của loại micro này Méo phi tuyến có thể lớn hơn 30%, dòng điện yêu cầu đáng kể

Micro điện thoại có các thông số sau :

Điện trở = 100÷200 Ω, =35 mA, với dải rộng từ ngưỡng nhạy (2÷3)10 N/ đến ngưỡng quá tải 10÷15 N/ và sao cho m khá nhỏ thì K < 10%

 Ưu điểm

Micro bột than đã được dùng rất phổ biến làm ống nói điện thoại vì giá rẻ, độ nhạy cao (200

/ ), hệ số khuếch đại công suất cỡ 1000

 Nhược điểm

- Tiếng ồn (tạp âm) lớn và dải tần hẹp

- Kém bằng phẳng

 Ứng dụng

Thường dùng làm micro thu lời thoại

II KẾT LUẬN

Thiết bị đầu cuối là một phần không thể thiết của hệ thống truyền thông, vì vậy việc nghiên cứu và phát triển các thiết bị đầu cuối là vô cung quan trọng

Báo cáo trên đây của chúng em chỉ là những tóm lược cơ bản nhất về hai loại Micro, với thời gian tương đối ngắn và kiến thức có phần hạn chế, để hiểu rõ về thiết bị này là điều vô cùng khó khăn Vì vậy, bài báo cáo này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định, rất mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của cô và các bạn

Một lần nữa chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Vi Thị Ngọc Mĩ đã hướng dẫn tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt bài báo cáo này

Tập thể nhóm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Vũ Đức Thọ, Thiết bị đầu cuối thông tin, NXB Giáo dục, 2009

[2] http://baigiang.violet.vn, truy cập cuối cùng ngày 2/1/2013

[3] http://tailieu.vn, truy cập cuối cùng ngày 2/1/2013

[4] Giáo trình thiết bị đầu cuối, ĐH Công nghệ thông tin và truyền thông Thái Nguyên,

ĐH Thái Nguyên