Gián án Máy tăng âm

Định nghĩa: Máy tăng âm một thiết bị điện tử dùng để nâng cao công suất của các nguồn tín hiệu ở dải âm tần lời nói, âm nhạc .... Lời nói là những dao động cơ học, nó sẽ được micro chuy

SỬ DỤNG, BẢO QUẢN HỆ THỐNG TĂNG ÂM, LOA, MIC

A/ Lý thuyết

1.1 Máy tăng âm:

1.1.1 Định nghĩa:

Máy tăng âm một thiết bị điện tử dùng để nâng cao công suất của các nguồn tín hiệu ở dải âm tần (lời nói, âm nhạc ) với các chỉ tiêu kỹ thuật đã được định trước.

Máy tăng âm thường dùng để trang âm hội trường, nhà hát, công trường, trường học, xây dựng các hệ thống truyền thanh

1.1.2 Nguyên lý hoạt động:

Máy tăng âm là thiết bị khuếch đại tín hiệu nên cũng hoạt động dựa trên nguyên lý khống chế năng lượng Nghĩa là nó dùng năng lượng rất (bé cở mV) của nguồn tín hiệu (microphone, đầu từ máy ghi âm ) cần khuếch đại để khống chế nguồn năng lượng khác (pin, accu, điện lưới đã chỉnh lưu ) lớn hơn rất nhiều lần Nguồn năng lượng này chính là nguồn nuôi (power supply) của máy tăng âm

Lời nói là những dao động cơ học, nó sẽ được micro chuyển đổi thành các tín hiệu điện, máy tăng âm khuếch đại lên, loa sẽ chuyển đổi trở lại thành dao động cơ học làm tai

ta nghe đưọc

Dao động cơ học → Dao động điện → Khuếch đại → Dao động cơ học

1.1.3 Sơ đồ khối:

Máy tăng âm thường có sơ đồ khối như sau:

Hình 1.1: Sơ đồ khối máy tăng âm

Sức điện động do micro tạo ra có biên độ rất bé (1 đến 2 mV) được khối khuếch đại micro khuếch đại lên cho bằng các nguồn tín hiệu khác (500 mV đến 1V) Có bao nhiêu đầu vào dùng micro có bấy nhiêu khối khuếch đại micro Các tín hiệu sau đó sẽ đưa vào khối khuếch đại pha trộn (mixer) Khối này có thể khuếch đại từng nguồn tín hiệu một hoặc đồng thời pha trộn các tín hiệu này với nhau Khối khuếch đại điện áp sẽ khuếch đại sức điện động đó đưa qua khối đảo pha, khối này sẽ tạo ra 2 điện áp tín hiệu có biên độ bằng nhau nhưng ngược pha nhau 180 độ Khối khuếch đại công suất thường hoạt động theo kiểu đẩy kéo (push-pull) sẽ nhận 2 điện áp này, khuếch đại công suất để kéo hệ thống loa nhằm tái tạo lại âm thanh

Nguồn nuôi là nguồn điện một chiều rất ổn định nhằm cung cấp cho các khối

a/Khối cung cấp:

Khối cung cấp có nhiệm vụ cung cấp điện áp một chiều (DC Volt) cho toàn máy hoạt động Dùng nguồn điện một chiều như pin, accu, máy phát điện một chiều rất tốn kém, cồng kềnh Ta thường cung cấp cho máy bằng nguồn điện lưới, bằng cách chỉnh lưu và lọc điện Nguồn cung cấp bao gồm đói xứng và không đối xứng

*Bộ nguồn không đối xứng (Hình 1.3)

Dùng cho máy tăng âm có tâng khuếch đại công suất mắc tụ điện ra loa

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn cung cấp không đối xứng Khuếch đại công suất cần điện áp và công suất lớn nhất nên được lấy trực tiếp từ bộ nguồn cung cấp (điểm B+ + +), các điện trở sẽ gây sụt áp diện áp nguồn cung cấp để cung cấp điện áp cho khối đảo pha (B+ +), khối khuếch đại điện áp, khuếch đại micro (B+) * Bộ nguồn đối xứng (Hình 1.4) Dùng cho máy tăng âm có tâng khuếch đại công suất không dùng tụ điện ra loa

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn cung cấp đối xứng

b/Khối khuếch đại micro:

Biên độ tín hiệu do Mic tạo ra rất bé (khoảng 2mV) được tầng khuếch đại micro khuếch đại lên cho bằng biên độ của các đầu vào khác (aux) Khối khuếch đại Micro có sơ

đồ nguyên lý như hình 1.5

Rcl là các điện trở cách ly cách ly các tầng khuếch đại micro với tầng khuếch đại pha trộn, giúp các nguồn tín hiệu hoạt động độc lập với nhau

Các biến trở dùng để điều chỉnh biên độ của từng nguồn tín hiệu hoặc trộn các tín hiệu này với nhau

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại micro

c/ Khối khuếch đại pha trộn

Khuếch đại pha trộn là một tầng khuếch đại điện áp Nó có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu từ tầng khuếch đại micro, các nguồn tín hiệu khác (đầu video, đầu CD ) đưa tới

Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý của tầng khuếch đại pha trộn

Q là transistor khuếch đại pha trộn, mắc E chung liên lạc kiểu RC Nó thể đồng thời khuếch đại và pha trộn các tín hiệu này với nhau hoặc chỉ khuếch đại một trong những đường tín hiệu

Chiếc áp VR1 là chiếc áp âm lượng, điều chỉnh mức độ to nhỏ của âm thanh ở loa

d/Khối khuếch đại công suất:

Khối khuếch đại công suất có nhiệm vụ cho ra một công suất âm tần danh định,

từ vài Watt đến vài trăm Watt Các transistor công suất thường công tác ở điện áp cực C khá cao, dòng lớn, vì vậy việc tỏa nhiệt cho các transistor này trở nên rất quan trọng, nó quyết định tuổi thọ của transistor Ngoài ra, khối này chiếm đến 80% công suất tiêu thụ toàn máy nên hiệu suất của khối này được chú trọng đặc biệt

Tầng khuếch đại công suất của các máy tăng âm thường dùng khuếch đại công suất đẩy kéo không biến áp ra, chủ yếu là kiểu liên lạc trực tiếp không có biến áp đảo pha Chỉ có các máy tăng âm cần mắc loa xa máy, ta mới dùng biến áp

Hình 1.6 là sơ đồ mạch khuếch đại công suất thường dùng

T1 là transistor khuếch đại điện áp, cực C của nó được nối trực tiếp vào cực B của T2

và T3 là hai transistor khuếch đại công suất, đây là hai transistor bù nhau, một là loại NPN

và một là PNP, nhờ vậy ta không cần tầng đảo pha Các transistor liên lạc trực tiếp với nhau, chiếc áp VR1 có tác dụng điều chỉnh chế độ hoạt động của toàn tầng Điện trở R là tải giả để bảo vệ tầng công suất khi hẩng gánh

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại công suất.

1.2.Các dụng cụ điện thanh:

Điện thanh là một trong những phần cơ sở của thanh học kỹ thuật, trong đó nghiên cứu những bộ biến đổi khác nhau từ năng lượng âm thanh hoặc năng lượng cơ thành năng lượng điện, và những bộ biến đổi ngược lại từ năng lượng điện thành năng lượng âm thanh hoặc năng lượng cơ

Ta tìm hiểu 2 dụng cụ điện thanh chủ yếu: Micro và loa.

a/ Micro điện động (dynamic microphone)

Micro là dụng cụ điện thanh dùng để biến đổi dao động âm thanh thành dao động điện Có nhiều loại micro khác nhau, hoạt động dựa trên các nguyên lý khác nhau Trong

đó micro điện động được sử dụng nhiều nhất

Bộ biến đổi cơ điện hệ điện động:

Cho một hệ thống như hình 1.7 Dây l đặt trong một khe không khí giữa hai cực của

một nam châm vĩnh cửu và có thể di chuyển tự do trong mặt phẳng thẳng góc với đường sức từ trong khe

Hình 1.7: Bộ biến đổi cơ điện hệ điện động:

Gọi độ cảm ứng từ trong khe bằng B, chiều dài của dây trong từ trường bằng l Nếu dây thực hiện một chuyển động dao động với vận tốc v, thì trên dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng: E = Blv

Ta thấy bộ biến đổi làm việc như một máy phát điện Đây cũng là nguyên lý hoạt động của một micro điện động

Cấu tạo: Micro điện động có cấu tạo như hình 1.7

Hình 1.7 : Cấu tạo micro điện động

Micro điện động được cấu tạo bởi hai hệ:

Hệ từ: Gồm một nam châm vĩnh cửu hình ống làm bằng hợp kim kháng từ cao

“alnico” , mạch dẫn từ gồm tấm bích trên và tấm bích dưới, một lõi sắt non hình trụ ở

giữa Giữa tấm bích trên và lõi hình thành một khe không khí hình xuyến, trong khe này có

từ trường hướng tâm, gọi là khe từ

Hệ chuyển động: Gồm một màn hình vòm nhẹ làm bằng polistirol, nhờ có những nếp

nhăn ở rìa nên chỉ có thể chuyển động tự do theo phương trục của nó Rìa của màn được gắn chặt vào tấm bích trên Cuộn dây âm thanh gắn chặt với màn được đặt trong khe từ Dưới tác dụng của thanh áp màn micro sẽ dao động dễ dàng

c/ Nguyên lý hoạt động : Khi nói trước micro hoặc khi có sóng âm thanh tác động vào

màn, màn sẽ dao động dễ dàng trong khe từ, lúc đó các vòng dây của ống dây cũng dao động theo làm cắt ngang các đường sức từ, vì vậy ở hai đầu dây (ngõ ra của micro) sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng, có biên độ và tần số phù hợp với áp suất âm thanh tác dụng lên màn của micro

b/ Loa điện động (dynamic speaker):

Loa là dụng cụ điện thanh dùng để biến đổi dao động điện thành dao âm thanh Có nhiều loại loa khác nhau, hoạt động dựa trên các nguyên lý khác nhau Trong đó loa điện động được sử dụng nhiều nhất

Bộ biến đổi điện cơ hệ điện động:

Loa điện động có nguyên lý ngược lại với micro điện động Cùng với thí nghiệm trên nhưng bây giờ giả sử có một dòng điện xoay chiều chảy trong dây dẫn mn, đặt trong một khe không khí giữa hai cực của một nam châm vĩnh cửu, có thể di chuyển tự do trong mặt phẳng thẳng góc với đường sức từ trong khe (Hình 1.8)

Hình 1.8: Bộ biến đổi điện cơ hệ điện động:

Nếu độ cảm ứng từ trong khe bằng B, chiều dài của dây trong từ trường bằng l, cường

độ dòng điện trong dây dẫn là i thì lực biến thiên tác động vào dây là: F = Bli

Lực này sẽ làm cho dây chuyển động Nếu ta dùng dây này cuộn thành một cuộn dây thì cuộn dây này cũng dao động theo

Chiều lực F xác định bằng quy tắc bàn tay trái.

Cấu tạo: Loa điện động có cấu tạo như hình 1.9

sườn loa

màn loa nếp nhăn

nam châm vĩnh cửu

mạng nhện

tấm bích trên

lõi sắc non

tấm bích dưới chụp lồi cuộn dây âm thanh

Hình 1.9: Cấu tạo loa điện động

Cũng như micro điện động , loa điện động cũng được cấu tạo bởi hai hệ:

Hệ từ: Gồm một nam châm vĩnh cửu hình xuyến, làm bằng một hợp kim có năng

lượng từ cao, tấm bích dưới, tấm bích trên có lổ tròn ở giữa, lõi sắt non hình trụ đặt ở giữa tấm bích dưới Nhờ hệ từ này, trong khe không khí hình xuyến giữa lõi và tấm bích trên hình thành một từ trường hướng tâm

Hệ chuyển động: Gồm cuộn dây âm thanh đặt trong khe không khí hình xuyến, màn

loa được dán chặt vào cuộn dây âm thanh, chụp lồi làm tăng diện tích mặt bức xạ sóng âm thanh, tăng độ cứng của màn đồng thời bảo vệ khe không khí trong mạch từ khỏi bụi bám vào gây trở ngại cho việc di động của cuộn dây âm thanh Nếp nhăn giúp cho màn loa dao động dễ dàng Mạng nhện dạng đĩa có nếp xếp đồng tâm để cố định cuộn dây âm thanh và màn loa Sườn loa làm bằng sắt, có độ cứng lớn được gắn vào mạch từ để giữ màn loa Loa điện động có trở kháng rất thấp 4Ω, 8Ω, do khe từ hẹp nên cuộn dây âm thanh thường chỉ có ít vòng Cuộn dây này được dán cứng vào một ống giấy, sau đó lại được dán cứng vào màn loa

c/ Nguyên lý hoạt đông:

Khi dòng điện âm tần chảy trong cuộn dây âm thanh chiều dài l thì biên bộ lực điện từ: F = Bli

Lực điện từ này sẽ làm cho cuộn dây âm thanh dao động theo nhịp điệu của tần số âm thanh, cuộn dây âm thanh lại được dán cứng vào màn loa làm cho màn loa dao động, gây ra

áp suất âm thanh gọi là thanh áp, thanh áp sẽ làm rung màn nhĩ nên tai ta nghe được âm thanh

c/ Hệ thống loa (speaker system):

Mỗi loa có một thông số kỹ thuật riêng:

Công suất: Công suất lớn nhất mà cuộn dây âm thanh chịu đựng được.

Trở kháng: Điện trở của cuộn dây âm thanh đo ở 1000Hz.

Hai thông số này thường được ghi ở tấm bích dưới

Dải tần hoạt động: Khoảng tần số thấp nhất và cao nhất mà loa có thể phát ra.

Ví dụ một số loa của Nga như sau:

Tên loa Công suất (W) Dãi tần hoạt động (Hz) Trở kháng (Ω)

10 GD - 30

10 GD - 38

8GD - 1

10 10 8

60 ÷ 5000

60 ÷ 18000

40 ÷ 1000

8 4 8

Ta thấy mỗi loa chỉ khuếch đại một dải tần nào đó Người ta thường chia loa làm 3 loại căn cứ trên dải tần công tác: Loa tần số cao (Tweeter), loa trung bình (Mid ranger), loa tần số thấp (Bass) Khi cần tái tạo lại âm thanh với chất lượng cao ta không thể dùng một loa để thực hiện mà cần dùng nhiều loa làm thành một hệ thống loa

Trong hệ thống loa có một bộ phân chia tần số gồm một số khung cọng hưởng, nó sẽ phân chia âm thanh ở ngõ ra của máy tăng âm thành nhiều đường, mỗi đường ứng với mỗi tần số trong dải âm tần Thường chia làm 2 đường, 3 đường, 4 đường và 5 đường

a/ Hệ thống loa hai đường (two ways): (Hình 1.10)

C

Ngõ vào loa Bass loa Treble

Hình 1.10: Hệ thống loa hai đường

Đây là hệ thống loa đơn giản nhất Từ ngõ ra của máy tăng âm, điện áp âm tần được đưa trực tiếp vào loa bass Tụ C là tụ không có cực tính dùng để cản các tần số thấp, chỉ cho các tần số cao đi vào loa treble

b/ Hệ thống loa ba đường (three ways): Để việc phân chia tần số rõ ràng hơn, ta dùng

loại loa 3 đường Hình 1.11 là sơ đồ hệ thống loa 3 đường

Hình 1.11: Hệ thống loa 3 đường

SP1 là loa bass SP2 là loa mid ranger SP3 là loa tweeter Nhờ hệ thống các tụ điện và cuộn dây, ta phân chia tín hiệu âm thanh ở ngõ ra của máy tăng âm thành ba đường và đưa vào 3 loại loa khác nhau

1.3 Trang âm

Trang âm là trang bị hệ thống âm thanh cho một địa điểm nào đó Địa điểm này được chia làm hai loại: trong nhà và ngoài trời Cả hai trường hợp đều sử dụng các dụng cụ điện thanh cơ bản: Máy tăng âm, loa và micro Chỉ có một ít khác biệt là khi trang âm noài trời

ta nên dùng loa nén để âm thanh vang xa hơn còn trong nhà tuyệt đối không bao giờ dùng loa nén Khi trang âm ta phải chú ý:

*Phân phối đều năng lượng âm thanh ở vị trí cần trang âm, sao cho mọi người cùng nghe được âm thanh

*Không bị tiếng hú rít Khi trang âm trong hội trường âm thanh không có tiếng dội, cách âm thật tốt

*Phối hợp trở tốt giữa trở kháng của máy tăng âm, loa và micro

*Khi máy tăng âm, loa, micro định điện áp thì ta chỉ cần căn cứ vào trị số điện áp

và công suất danh định để mắc loa cho hợp lý Bảo đảm công suất tiêu thụ của loa không vượt quá công suất danh định của loa là được

*Nếu các thiết bị trên vừa định điện áp vừa định trở kháng ta phải tính toán cho thích hợp

1.4.Những nguyên tắc cơ bản khi mắc loa:

1.4.1.Các công thức cần dùng:

Để tính toán việc phối hợp trở kháng giữa loa và máy tăng âm, ta dùng các công thức

cơ bản của định luật Ohm và các công thức về máy biến áp:

P = UI, P = U2/ R, n = W1/ W2 = U1/ U2 = I2/ I1

Ngoài ra ta có công thức cơ bản PM x ZM = PL x ZL

Trong đó: PM : Công suất danh định của máy

PL : Công suất danh định của loa,

ZL : Trở kháng của loa

ZM : Trở kháng của máy

1.4.2.Nguyên tắc cơ bản khi mắc loa:

a/ Công suất tiêu thụ của loa phải bằng hoặc nhỏ hơn công suất danh định của loa Nếu vượt quá sẽ gây cháy cuộn dây âm thanh Nếu công suất cung cấp cho loa quá nhỏ so với công suất danh định của loa, âm thanh phát ra rất nhỏ đồng thời cháy cặp transistor công suất của máy tăng âm Công suất cung cấp cho loa bằng 80% công suất danh định của loa là tốt nhất

b/ Công suất của máy cung cấp cho loa phải bằng hoặc gần bằng công suất danh định của máy

c/ Công suất làm việc của các biến áp không vượt quá công suất danh định Nếu vượt quá sẽ cháy biến áp, nếu bé quá gây lãng phí

d/ Khi công suất máy tăng âm dư quá nhiều, ta có thể mắc thêm một số điện trở làm tải giả, hoặc tạm thời giảm nhỏ chiếc áp âm lượng

1.5 Sử dụng và bảo quản Micro, loa, tăng âm

1.5.1 Sử dụng và bảo quản Micro:

Dùng micro có trở kháng phù hợp với trở kháng đầu vào máy tăng âm

Tránh va chạm, làm rơi micro

Không gõ, thổi vào micro

Khi dùng xong, nên cất mic vào hộp kín có chứa chất hút ẩm

Những mic không dây cần tháo ngay nguồn pin

Khi trang âm, nên chọn micro định hướng, bố trí loa sao cho âm thanh phát ra không dội lại mic để tránh tiếng hú rít

1.5.2 Sử dụng và bảo quản Loa:

Chọn loại loa thích hợp khi sủ dụng: Ngoài trời nên dùng loa nén, trong nhà dùng loa giấy

Dùng hệ thống loa để nghe âm thanh chất lượng cao hơn

Loa đặt nơi khô ráo, tránh để ánh nắng rọi vào, nhiệt độ cao làm giảm từ tính của nam châm vĩnh cửu Nơi bố trí loa ẩm thấp làm lớp keo dán loa bị bong ra

Tuyệt đối không để mic và loa đối diện nhau

1.5.3 Sử dụng và bảo quản amply:

Chọn công suất loa đúng với yêu cầu cần trang âm

Trước khi tắt hoặc mở máy vặn tất cả chiết áp về trái

Kiểm tra xem đã mắc loa vào chưa

Dùng mic và loa đúng trở kháng

Nếu amply cần phải hoạt dộng thời gian lâu cần phải dùng quạt máy để tỏa nhiệt Đường dây loa không được dài quá, nếu mắc loa đi xa phải dùng biến áp đường dây

B/ Thực hành:

1.6.Lắp đặt hệ thống âm thanh:

Học viên tính toán để lắp đặt hệ thống loa:

1.6.1 Mắc loa định điện áp vào máy tăng âm định điện áp: Đây là trường hợp mắc

loa ở gần máy

Một máy tăng âm có công suất danh định PM = 40W Định điện áp 0,9V,18V,120V Cung cấp cho hai loa 9V/ 20W Hỏi cách mắc loa

Công suất máy: 40W cung cấp cho 2 loa mỗi loa 20W vậy công suất cung cấp vừa bằng công suất tiêu thụ

Ngõ ra máy tăng âm có vị trí 9V nên ta mắc vào là được :

40W 120V

18V 2 x 9V/20W

9V

0

1.6.2 Mắc loa định trở kháng vào máy tăng âm định trở kháng: Đây là trường hợp

thường gặp nhất, vì máy tăng âm và loa thường được định trở kháng