Khuếch đại âm thanh là gì? Công dụng và nguyên lý hoạt động

Kiến thức chungKhuếch đại âm thanh là gì? Công dụng và nguyên lý hoạt...

Ngày đăng:

0
(0)

Khi sử dụng các thiết bị âm thanh, có thể bạn đã nghe đến thuật ngữ “khuếch đại âm thanh” nhưng chưa hiểu rõ nó có nghĩa là gì và hoạt động như thế nào. Vậy thì hãy cùng DINHNGHIA tìm hiểu về khuếch đại âm thanh qua bài viết dưới đây nhé!

Tìm hiểu về khuếch đại âm thanh

Khuếch đại âm thanh là gì?

Khuếch đại âm thanh là quá trình tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh. Khi tín hiệu âm thanh được thu nhận bởi micro hoặc điện thoại di động, nó sẽ được chuyển đổi thành một tín hiệu điện và được gửi đến một bộ khuếch đại âm thanh để tăng độ lớn của nó. Bộ khuếch đại âm thanh sẽ tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh để nó có thể được phát ra từ loa hoặc tai nghe một cách rõ ràng và to hơn.

Thiết bị khuếch đại âm thanh thường được đặt tại các vị trí thu nhận nguồn tín hiệu như microphone, cảm biến âm trong hộp nhạc cụ, băng cassette, đĩa CD, mạch tách sóng của máy thu thanh, thu hình.

Thông thường, tần số âm thanh nằm trong khoảng từ 20Hz đến 20kHz nhưng có những mạch khuếch đại âm thanh rộng lên tới 40kHz sử dụng các tín hiệu Stereo.

Khuếch đại âm thanh là quá trình tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh
Khuếch đại âm thanh là quá trình tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh

Bộ khuếch đại âm thanh là gì?

Những loại thiết bị khuếch đại âm thanh sẽ có nhiệm vụ khác nhau, được phân loại theo vị trí trong hệ thống thu ghi và tái tạo âm thanh như sau:

  • Tăng âm hay Ampli điện: được sử dụng để tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh đến mức công suất cao, từ vài chục mW đến hàng kW, để đưa tín hiệu ra loa hoặc tai nghe và tái tạo lại âm thanh.
  • Khuếch đại điện áp: tạo ra tín hiệu ngõ ra tới mạch số hóa tín hiệu ADC để phân tích âm thanh nhằm điều khiển các dàn đen hay vòi phun nước để tạo hiệu ứng.
  • Tiền khuếch đại: đặt ở nguồn tín hiệu như microphone, cảm biến âm nhằm tăng tín hiệu truyền đến thiết bị tiếp nhận.
Phân loại theo vị trí trong hệ thống thu ghi và tái tạo âm thanh
Phân loại theo vị trí trong hệ thống thu ghi và tái tạo âm thanh

Mạch khuếch đại âm thanh là gì?

Mạch khuếch đại âm thanh thường được chia thành ba loại mạch chính là mạch khuếch đại về điện áp, mạch khuếch đại về dòng điện và mạch khuếch đại về công suất.

Tuy nhiên, trong mạch khuếch đại công suất, thường sử dụng cả mạch khuếch đại về điện áp và mạch khuếch đại về dòng điện để đạt được công suất đầu ra cao hơn. Do vậy, có thể hiểu mạch khuếch đại âm thanh là mạch khuếch đại công suất.

Mạch khuếch đại âm thanh thường được chia thành ba loại mạch chính
Mạch khuếch đại âm thanh thường được chia thành ba loại mạch chính

Lịch sử hình thành máy khuếch đại âm thanh

Máy khuếch đại âm thanh là một trong những phát minh quan trọng trong lĩnh vực âm thanh và được phát triển từ những năm 1900. Các nhà phát minh như Lee De Forest và Edwin Armstrong đã đóng góp quan trọng vào việc phát triển máy khuếch đại âm thanh vào đầu thế kỷ 20.

Trong những năm 1920, các công ty như Western Electric và RCA đã phát triển các máy khuếch đại âm thanh cho các ứng dụng phát thanh và phát sóng. Các máy khuếch đại âm thanh đầu tiên được sử dụng trong các bộ đàm và truyền thanh, và sau đó được sử dụng trong các thiết bị giải trí như radio và máy phát nhạc.

 Lee De Forest và Edwin Armstrong đã đóng góp quan trọng vào việc phát triển máy khuếch đại âm thanh
Lee De Forest và Edwin Armstrong đã đóng góp quan trọng vào việc phát triển máy khuếch đại âm thanh

Trong những năm 1950 và 1960, các công ty sản xuất thiết bị âm thanh như Marantz, McIntosh và Fisher đã phát triển các mạch khuếch đại âm thanh cao cấp với công suất ra lớn hơn và chất lượng âm thanh tốt hơn.

Trong những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ điện tử, các mạch khuếch đại âm thanh trở nên nhỏ gọn hơn và có thể tích hợp vào các thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy tính bảng và máy tính để bàn.

Tóm lại, máy khuếch đại âm thanh đã trải qua một quá trình phát triển dài và liên tục để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người trong việc tái tạo và truyền tải âm thanh.

Các mạch khuếch đại âm thanh trở nên nhỏ gọn hơn
Các mạch khuếch đại âm thanh trở nên nhỏ gọn hơn

Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại âm thanh

Mạch khuếch đại âm thanh hoạt động dựa trên nguyên lý tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh bằng cách sử dụng các bộ khuếch đại. Tín hiệu âm thanh ban đầu được thu nhận từ nguồn tín hiệu và được đưa vào bộ khuếch đại. Bộ khuếch đại sẽ tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh này bằng cách tăng điện áp và/hoặc dòng điện của tín hiệu.

Tín hiệu này sau đó được đưa ra loa hoặc tai nghe để tái tạo và phát ra âm thanh. Các thành phần chính của mạch khuếch đại âm thanh bao gồm transistor, IC, các tụ điện, các điện trở, và các linh kiện khác. Tùy thuộc vào ứng dụng, các mạch khuếch đại âm thanh có thể sử dụng các mạch phân tần để phân tách tín hiệu âm thanh thành các tần số khác nhau.

Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại âm thanh
Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại âm thanh

Công dụng của bộ khuếch đại với dàn âm thanh

Bộ khuếch đại trong dàn âm thanh cũng có chức năng truyền tín hiệu âm thanh từ các nguồn đầu vào như USB, điện thoại, đầu DVD và các thiết bị lưu trữ âm thanh khác. Sau đó, tín hiệu được đưa vào ampli để tăng độ lớn và phát ra qua loa hoặc tai nghe. Bộ khuếch đại là một phần quan trọng của hệ thống âm thanh, giúp đảm bảo rằng âm thanh được tái tạo với chất lượng tốt nhất có thể.

Trước đây bộ khuếch đại thường được sản xuất dưới dạng tách rời và khách hàng phải mua riêng để sử dụng. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ và kỹ thuật, hiện nay bộ khuếch đại được tích hợp vào trong nhiều thiết bị âm thanh như ampli, loa, tai nghe, receiver, soundbar và các sản phẩm khác.

Việc tích hợp này giúp người dùng tiết kiệm chi phí, không cần phải mua nhiều thiết bị và kết nối chúng lại với nhau. Ngoài ra, việc tích hợp bộ khuếch đại cũng giúp giảm thiểu các vấn đề về tiếng ồn và nhiễu điện từ trong quá trình truyền tín hiệu âm thanh.

Bộ khuếch đại là một phần quan trọng của hệ thống âm thanh
Bộ khuếch đại là một phần quan trọng của hệ thống âm thanh

Các loại bộ khuếch đại âm thanh phổ biến hiện nay

Phân loại theo chức năng

Hầu hết các bộ khuếch đại âm thanh được phân loại theo chức năng của chúng, bao gồm bộ khuếch đại điện áp và bộ khuếch đại công suất.

Tín hiệu đầu vào của bộ khuếch đại ảnh hưởng đến đầu ra của bộ khuếch đại âm thanh. Loại bộ khuếch đại được sử dụng và cách kết nối với các linh kiện như đèn điện tử, bóng bán dẫn, bộ khuếch đại từ,… phụ thuộc vào mạch điện của bộ khuếch đại.

Bộ khuếch đại điện áp tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh bằng cách tạo ra tín hiệu điện áp đầu ra lớn hơn tín hiệu điện áp đầu vào. Trong khi đó, bộ khuếch đại công suất tăng độ lớn của tín hiệu âm thanh bằng cách cung cấp công suất tín hiệu đầu ra lớn hơn so với công suất tín hiệu đầu vào.

Hầu hết các bộ khuếch đại âm thanh được phân loại theo chức năng của chúng
Hầu hết các bộ khuếch đại âm thanh được phân loại theo chức năng của chúng

Phân loại theo tần số đáp ứng

Ngoài việc phân loại bộ khuếch đại âm thanh theo chức năng, chúng ta còn có thể phân loại theo tần số đáp ứng. Tần số đáp ứng của bộ khuếch đại âm thanh thường được đề cập đến bằng tần số và phạm vi tần số được thiết kế để khuếch đại.

Các bộ phận của khuếch đại có thể có các phản ứng khác nhau tùy vào tần số. Các thiết bị khuếch đại ảnh hưởng đến tần số đáp ứng bằng nhiều cách khác nhau để thay đổi tần số. Các thiết bị như tụ điện và cuộn cảm trong mạch có thể làm thay đổi trở kháng và ảnh hưởng đến tần số của mạch.

Ngoài việc phân loại bộ khuếch đại âm thanh theo chức năng, chúng ta còn có thể phân loại theo tần số đáp ứng
Ngoài việc phân loại bộ khuếch đại âm thanh theo chức năng, chúng ta còn có thể phân loại theo tần số đáp ứng

Cách làm mạch khuếch đại âm thanh một cách đơn giản nhất

Ở phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách tạo một bộ khuếch đại sử dụng mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier: Op-Amps). Bạn hoàn toàn có thể áp dụng để thực hiện.

Linh kiện và những dụng cụ cần chuẩn bị

Để làm mạch khuếch đại âm thanh, bạn cần chuẩn bị những vật dụng sau:

  • Chip TL071
  • Điện trở 1kΩ, 2 điện trở 47kΩ, biến trở 10kΩ và biến trở 100kΩ
  • 3 tụ 10μF và tụ 100μF
  • Bộ cung cấp nguồn đầu ra: 9V, pin 9V có dây cắm
  • Cáp 3.5 mm có jack âm thanh
  • Loa nhỏ
  • Dụng cụ: Bảng mạch điện thực nghiệm và dây điện, kìm, nhíp

Ngoài ra, bạn có thể chuẩn bị thêm máy nghe nhạc MP3, máy tính, điện thoại di động hoặc bất kỳ thiết bị nào có đầu ra âm thanh để kiểm tra mạch có hoạt động tốt không.

Linh kiện và những dụng cụ cần chuẩn bị
Linh kiện và những dụng cụ cần chuẩn bị

Sơ đồ mạch

Để điều chỉnh công suất đầu vào, ta có thể sử dụng biến trở P1. Tụ C1 được sử dụng để lọc dòng ra 1 chiều DC từ các tín hiệu âm thanh để tránh nhiễu và giữ cho tín hiệu âm thanh được đầu vào vào Op-Amp là tín hiệu AC. Điện trở R2 và R1 giúp đặt điện áp chia để đặt điểm làm việc trong bộ khuếch đại.

Để thay đổi hệ số khuếch đại, ta có thể sử dụng biến trở P2 và điện trở R3. Tụ ngõ ra C3 được sử dụng để lọc tần số đầu ra có mức cắt thấp để loại bỏ các tín hiệu có tần số cao hơn và giữ lại các tín hiệu có tần số thấp hơn.

Sơ đồ mạch
Sơ đồ mạch

Lắp ráp trên board thực nghiệm

Sau khi đã hoàn thành bước thiết kế mạch khuếch đại âm thanh sử dụng Op-Amp, chúng ta cần lắp ráp mạch vào trong breadboard để kiểm tra và thử nghiệm.

Lắp ráp trên board thực nghiệm
Lắp ráp trên board thực nghiệm

Kiểm tra kết quả

Để kiểm tra kết quả của bộ mạch khuếch đại âm thanh sử dụng Op-Amp mà chúng ta vừa thực hiện, ta có thể sử dụng một máy nghe nhạc MP3 hoặc bất kỳ thiết bị âm thanh nào khác để đưa tín hiệu âm thanh vào đầu vào của bộ mạch.

Xem thêm:

Trên đây là bài viết tìm hiểu về khuếch đại âm thanh. Hy vọng bài viết đã cung cấp nhiều thông tin hữu ích cho bạn đọc. Nếu có thắc mắc gì thì đừng ngần ngại để lại bên dưới phần bình luận nhé!

Bạn thấy bài viết này hữu ích chứ?

Hãy chọn vào ngôi sao để đánh giá bài viết

Đánh giá trung bình 0 / 5. Lượt đánh giá 0

Hãy là người đầu tiên đánh giá bài viết

Hãy để lại bình luận

Xem nhiều

Bài tin liên quan

1m2 bằng bao nhiêu km2? Chuyển đổi mét vuông sang kilo mét vuông

Mét vuông và ki-lô-mét vuông là đơn vị đo...

1 hg bằng bao nhiêu g, mg, ng? Cách quy đổi nhanh, chuẩn xác

Đơn vị cân lường hectogram thường thấy trong nhiều...

Hướng dẫn quy đổi Mét trên giây sang Centimet trên giây chuẩn

Đơn vị m/s và cm/s đóng vai trò quan...

1m bằng bao nhiêu inch? Hướng dẫn chuyển đổi mét sang inch

Trong nhiều lĩnh vực, đơn vị mét thường được...