Mạch khuếch đại âm thanh, sơ đồ và nguyên lý hoạt động

Nói đến thế giới âm thanh, bạn sẽ nghĩ ngay đến những thiết bị, những công cụ tạo ra âm thanh bao gồm như mic, các loại loa lớn nhỏ khác nhau, mixer,… Nhưng liệu bạn đã nghe đến khái niệm mạch khuếch đại âm thanh? Đây là gì? Được dùng ra sao? và nó có công dụng dùng để làm gì?... Vậy thì trong bài viết này, Anhduyen Audio phân tích về mạch khuếch đại âm thanh một cách chi tiết và rõ ràng, mời các bạn cùng tìm hiểu nhé.

Khuếch đại âm thanh là gì?

Khuếch đại âm thanh hay tăng âm còn được gọi là ampli điện, là một loại khuếch đại điện tử thực hiện khuếch đại tín hiệu âm thanh điện tử năng lượng thấp, để thu được tín hiệu có công suất lớn hơn, đủ để vận hành thiết bị hoặc linh kiện khác, đặc biệt là thiết bị tái tạo âm thanh từ năng lượng điện đó.

Thông thường các thiết bị khuếch đại âm thanh sẽ được đặt ở những vị trí thuận lợi để phát huy khả năng thu nhận nguồn tín hiệu tốt như cảm biến âm thanh trong các hộp nhạc cụ, microphone, đĩa CD, Cassette, đầu đọc tín hiệu băng từ, mạch tách sóng trong máy thu thanh/thu hình,...

Dải tần số âm thanh nằm trong phạm vi khoảng 20Hz - 20kHz. Ngoài ra còn có một số loại khuếch đại âm thanh đặc biệt với băng tần mở rộng đến mức 44 kHz có khả năng khuếch đại loại tín hiệu stereo.

Khuếch đại âm thanh còn được phân loại tên gọi theo từng vị trí đảm nhiệm như:

- Ampli/Tăng âm: chỉ dùng để khuếch đại tín hiệu âm thanh, tái tạo âm thanh xuất ra tai người nghe/ loa,.... với công suất từ chục mW đến cỡ KW.

- Tiền khun triếch đại: được bố trí ở các vị trí nguồn tín hiệu như: cảm biến âm thanh, microphone,... để tăng tín hiệu âm thanh trước khi truyền đến các thiết bị tiếp nhận.

- “Khuếch đại điện áp” trong dải tần âm thanh: là xuất tín hiệu ngõ ra đến mạch phân tích âm thanh, mạch số hóa tín hiệu “ADC” để điều khiển các vòi phun nước hay bộ dàn đèn,... giúp tạo tia nước hay hiệu ứng ánh sáng.

Mạch khuếch đại âm thanh có tác dụng gì?

Mạch khuếch đại âm thanh được xem là thiết bị điện tử bao gồm cho một hệ thống nhận tín hiệu đầu vào từ các nguồn cứng bao gồm USB, điện thoại, đầu VCD, CD,  DVD hay bất kỳ loại thiết bị lưu trữ dữ liệu âm thanh nào khác. Bộ phận này sẽ tận dụng tín hiệu đầu vào từ những nguồn đó, vận chuyển tín hiệu trong ampli công suất. Đây là thiết bị đóng vai trò vô cùng quan trọng, được xem như là cầu nối, nối tiếp khi đứng ở vị trí tiếp nhận đầu vào, hay việc chọn đầu vào như thế nào, tín hiệu ra sao trong ampli công suất.

Trước đây mạch khuếch đại âm thanh được sử dụng tách rời tùy theo từng chức năng, từng nhu cầu riêng của người sử dụng để lựa chọn phù hợp. Thế nhưng hiện nay với sự cải tiến của công nghệ thì chúng đã được tích hợp vào các thiết bị riêng biệt. Điều này mang lại sự thuận tiện và tiết kiệm chi phí cho người sử dụng một cách đáng kể nhưng với một điều kiện là chúng phải được làm đúng cách, đúng nguyên lý để tạo ra hiệu suất âm thanh chất lượng, còn nếu không sẽ không làm ra được thứ âm thanh chất như mong muốn.

Hiện nay đã có rất nhiều thế hệ thiết bị khuếch đại ra đời, mỗi loại được thiết kế, cấu tạo từ những chất liệu hiện đại khác nhau và cũng mang lại những tính năng công dụng khác nhau. Chính vì vậy mà người dùng có cơ hội được lựa chọn và sở hữu cho mình sản phẩm đáp ứng đúng nhu cầu của mình ở mức giá phù hợp nhất.

Những thiết bị khuếch đại âm thanh trên thị trường hiện nay thường được gọi là “Amply karaoke” dùng để nghe nhạc hay hát karaoke. Chúng còn được ứng dụng lắp đặt tại các hệ thống tái tạo âm thanh dùng cho những rạp hát, hay rạp hát gia đình, nhạc cụ khuếch đại âm thanh như guitar điện, bộ gõ điện.

Nguyên lý làm việc: mạch khuếch đại âm thanh

Nguyên lý mạch khuếch âm thanh được hiểu như sau:

Âm thanh như giọng nói, giọng hát sẽ có những sóng âm khác nhau được gửi qua micro. Màng ngăn của micro chuyển đổi nó thành tín hiệu điện. Trong đó, tín hiệu điện dao động đại diện cho độ loãng và áp suất của âm thanh gốc. Nhờ đĩa CD, đầu ghi,... tín hiệu điện sẽ được mã hóa.

Một bộ phát tín hiệu được ghi sẽ giải mã tín hiệu điện và được đưa ra cho loa. Sự thay đổi áp suất tương tự sẽ được loa tái tạo như lúc ban đầu.

Nguyên lý mạch khuếch đại âm thanh tổng hợp giống như một bộ trộn âm thanh đa kênh cho một số kênh âm thanh. Sẽ không bị nhiễu âm vì mỗi tín hiệu sẽ được đưa đến một điện trở, còn đầu kia sẽ được kết nối với cực “GND”.

Có hai tín hiệu được tạo ra trong quá trình khuếch đại là tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra. Hai loại tín hiệu này khác nhau hoàn toàn. Tín hiệu đầu ra phải được xử lí thông qua các bộ phận của mạch khuếch đại, nhờ việc đầu ra phải thay đổi điện trở đối để tạo ra mức dao động điện áp mới cho tín hiệu âm thanh gốc. Nhưng tải này rất lớn khi so với tín hiệu âm thanh gốc. Vì vậy, âm thanh phải được khuếch đại đầu tiên với sự trợ giúp của bộ tiền khuếch đại. Tín hiệu đầu ra sẽ mạnh hơn nhiều lần so với tín hiệu đầu vào trong bộ khuếch đại công suất. Thiết kế số lượng bộ tiền khuếch đại trong bộ khuếch đại sẽ tùy theo nhà sản xuất.

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

Nhiều bạn chắc hẳn cảm thấy thú vị khi tìm hiểu về mạch khuếch đại âm thanh và muốn được thực hành ngay. Vậy thì hãy học theo hướng dẫn làm mạch khuếch đại âm thanh sau đây nhé:

Chúng ta sẽ tìm cách làm thế nào để tạo bộ khuếch đại sử dụng mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier: Op-Amps). Bạn có thể ứng dụng nó trong thực tế khi làm bộ khuếch đại âm thanh của đàn guitar hay những thứ tương tự khác.

Bước 1: Linh kiện và những dụng cụ cần chuẩn bị

• Chip TL071
• điện trở 1kΩ, 02 điện trở 47 kΩ, biến trở 10kΩ và biến trở100kΩ
• 03 tụ 10 μF và tụ 100 μF
• 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 và nhíp

Sau khi ráp hoàn thiện mạch, bạn có thể sử dụng máy nghe nhạc MP3, máy tính, điện thoại di động hoặc bất kỳ thiết bị nào khác có đầu ra âm thanh để test thử mạch.

Bước 2: Sơ đồ mạch

Chúng ta có được sơ đồ mạch khuếch đại âm thanh thì bắt đầu thực hiện:

Điều chỉnh công suất đầu vào thì dùng biến trở P1. Tụ C1 sẽ dùng để lọc dòng ra 1 chiều DC từ các tín hiệu âm thanh. Điện trở R2 và R1 giúp đặt điện áp chia. Nhờ vào điện áp chia, bạn sẽ thiết lập được điểm làm việc trong bộ khuếch đại bằng ½ của điện áp cung cấp (4,5 V). Để thay đổi các hệ số khuếch đại thì dùng biến trở P2 và điện trở R3. Dùng tụ ngõ ra C3 để lọc tần số đầu ra có mức cắt thấp.

Bước 3: Lắp ráp trên board thực nghiệm

Như hình vẽ minh họa ở dưới: chúng ta sẽ lắp ráp mạch khuếch đại vào trong breadboard (xem sơ đồ nguyên lý trên bước 2).

Bước 4: Kiểm tra kết quả

Để kiểm tra kết quả, các bạn nên sử dụng một máy nghe nhạc MP3 và tiến hành thử nghiệm bộ mạch khuếch đại mình vừa thực hiện xong và xem xét về âm thanh đầu ra như thế nào nhé.

>>> Tham khảo: Yamaha PX5 Amplifier <<<

Qua bài viết trên, hy vọng bạn sẽ hiểu rõ về mạch khuếch đại âm thanh là gì, hiểu được công dụng của nó ra sao, nguyên lý hoạt động thế nào? Và cách để tạo nên một bộ mạch khuếch đại âm thanh đơn giản để thử nghiệm. Chúc các bạn thành công nhé.