TÌM HIỂU AMPLI KỸ THUẬT SỐ

TÌM HIỂU AMPLI KỸ THUẬT SỐCông nghệ số ngày càng trở nên phổ cập trong đời sống con người. Đối với mạng lưới hệ thống dàn âm thanh, công nghệ tiên tiến số hiện hữu ở khắp nơi, từ đầu CD, DAC cho đến những bộ tuner …

AMPLI ANALOG VÀ AMPLI DIGITAL

CẤU TẠO CỦA AMPLI DIGITAL

Cấu tạo của ampli digital khá đơn thuần. Trong đó, những thành phần đa phần gồm có : 1. Khối quy đổi tín hiệu digital, 2. Khối driver, 3. Khối chuyển mạch hiệu suất ( power switching ), 4. Bộ lọc Low Pass Filter. Tất nhiên, ngoài những bộ phận kể trên, còn có bộ phận nguồn đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phân phối nguồn không thay đổi cho toàn máy, từ bo mạch quy đổi tín hiệu digital đến bo mạch switching sau cuối ; thiếu nó hàng loạt mạng lưới hệ thống cũng không hề hoạt động giải trí được. Để lý giải được nguyên tắc hoạt động giải trí cơ bản của ampli digital được thuận tiện, tất cả chúng ta khởi đầu từ việc tìm hiểu và khám phá cấu trúc cơ bản của ampli digital hoạt động giải trí theo giải pháp nhận tín hiệu analog ở đầu vào theo phương pháp PWM. Đầu tiên, những tín hiệu analog được gửi tớii từ preampli hoặc CD sẽ được giải quyết và xử lý qua bo mạch quy đổi tín hiệu digital để thu được một tín hiệu sóng vuông có biên độ là 2 giá trị ( giá trị 0 và giá trị 1 ). Tiếp đó, với bộ chuyển đổi A / D PWM, hình dạng của sóng analog được bộc lộ bằng những độ rộng đỉnh xung tương ứng. Sau đó, bo mạch driver sẽ kiểm soát và điều chỉnh những trạng thái điện áp của sóng âm thanh tương thích với sự đồng nhất về thời hạn của mạng lưới hệ thống. Việc đưa âm thanh ra mạng lưới hệ thống loa là công dụng chính của bo mạch switching điện áp. Dựa theo những tín hiệu của dạng sóng âm được gửi tới từ bo mạch driver, transistor đầu ra sẽ làm mỗi một trách nhiệm là kiểm soát và điều chỉnh việc đóng ngắt dòng điện. Khi ở trạng thái tắt, điện áp có giá trị là 0. Ở trạng thái mở, dòng điện được chuyển qua có cường độ mạnh nhất hoàn toàn có thể. Nếu là ampli analog, khi cường độ âm thanh cao, những đỉnh của sóng âm thanh bị méo thì sẽ tác động ảnh hưởng rất nhiều tới chất lượng âm thanh. Song so với ampli digital, do không sử dụng những sóng âm thanh có những đỉnh như trong sóng analog nên không quan ngại đến việc ảnh hưởng tác động chất lượng âm thanh bởi hình dạng của sóng. Cuối cùng, bo mạch đầu ra Low Pass Filter lọc toàn bộ những tạp âm sinh ra tại những đầu ra của ampli digital có chất lượng khá hoàn hảo nhất, gần giống hệt như âm thanh analog vậy .

PHƯƠNG THỨC CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU ĐẦU VÀO

Yếu tố kỹ thuật cốt lõi của ampli digital có đường vào nhận tín hiệu analog là bo mạch quy đổi tín hiệu digital, đây chính là sự phát minh sáng tạo của những đơn vị sản xuất ampli. Khối tính năng này được gọi tên là bộ chuyển đổi A / D. so với ampli digital dùng phương pháp PWM để giải quyết và xử lý tín hiệu analog, tiên phong cần phải quy đổi A / D ( tức là từ analog thành digital ). Đây là một giải pháp cổ xưa, dựa trên sự tích hợp giữa tín hiệu analog nguồn vào với sóng tam giác để tạo ra tín hiệu PWM. Tần số của sóng tam giác cần phải được thiết lập sao cho cao hơn so với tần số mà tai ta hoàn toàn có thể nghe được ; nói một cách dễ hiểu hơn đó là ta hoàn toàn có thể tưởng tượng được những đồ thị dạng sóng được chồng ghép lên nhau thì vị trí giao nhau của những sóng này chính là phần ngăn đoạn của những khoảng chừng xung .Đến đây, có lẽ rằng có nhiều người sẽ cho rằng không nhất thiết phải cần kỹ thuật phức tạp đến như vậy mà chỉ cần sử dụng bộ chuyển đổi A / D converter có tính năng tốt vẫn thường được sử dụng trong những máy ghi âm số là đủ. Tuy nhiên, trên trong thực tiễn dạng xung ra của ampli digital với tín hiệu ra của bộ chuyển đổi A / D converter thường thì là không giống nhau. Với ampli digital sử dụng phương pháp PWM, với việc ta tăng tần số của sóng tam giác thì ta hoàn toàn có thể chia nhỏ hơn nữa những xung, từ đó dẫn tới năng lực cao độ phân giải của những tín hiệu đầu ra, nói khác đi là làm cho tín hiệu đầu ra “ mịn ” hơn .Ampli digital rât mẫn cảm với những dịch chuyển điện áp nguồn ; tức là những đổi khác nguồn điện áp của nguồn phân phối sẽ tác động ảnh hưởng trực tiêp tới hình dạng của sóng âm thanh trong mạng lưới hệ thống. Để xử lý yếu tố này, những hãng sản xuất ampli digital bắt tay vào điều tra và nghiên cứu những kỹ thuật hồi tiếp âm ( negative feedback ) của riêng mình nhằm mục đích thu được độ đúng mực cao nhất của tín hiệu PWM trong mạng lưới hệ thống. Về cơ bản, những apmli digital sử dụng phương pháp PDM cũng được phong cách thiết kế tựa như như trên .AMPLI DIGITAL THUẦN KHIẾTCùng sống sót với ampli digital giải quyết và xử lý tín hiệu vào là tín hiệu analog là loại ampli digital nhận trực tiếp tín hiệu số ở đầu vào và giải quyết và xử lý tổng thể những tín hiệu trên cơ sở digital. Khác với những ampli digital hoạt động giải trí trên cơ sở nhận tín hiệu nguồn vào là tín hiệu analog, ở ampli digital thuần khiết, từ tín hiệu nguồn vào đến kiểm soát và điều chỉnh âm lượng, kiểm soát và điều chỉnh âm sắc … đều được giải quyết và xử lý trên tín hiệu số. Hiện nay, nếu so với ampli digital có đầu vào analog thì ampli digital thuần có số lượng sản xuất ít hơn, tuy nhiên trong tương lai không xa, do tính ưu việt của nó, đồng thời do có kỹ thuật tiên tiến và phát triển và tinh xảo thì chắc rằng ampli thuần sẽ có lợi thế hơn hẳn so với những loại ampli khác .

Tại thời điểm này, có thể nói một số đại diện cho dòng ampli “full digital” tiêu biểu là TA-DR1  của Sony dùng phương thức chuyển đổi PWM làm cơ sở; M-2150 của TacT dùng công nghệ Equibit hay SM-SX300 của Sharp sử dụng bộ chuyển đổi PDM (vẫn thường được gọi là 1 bit ampli).

Hầu hết tổng thể những ampli “ full digital ” đều giải quyết và xử lý tổng thể những tín hiệu số của CD ( PCM ), hay của SACD ( DSD ) bằng một bo mạch giải quyết và xử lý tín hiệu digital chuyên sử dụng để quy đổi thành tín hiệu PWM hay tín hiệu PDM. Thế nhưng, nếu quy đổi nguyên tín hiệu PCM 44,1 kHz / 16 bit của CD sang tín hiệu PWM hay PDM thì xảy ra một lỗi kỹ thuật. Đó là độ chênh lệch so với tín hiệu gốc quá lớn dẫn đến tạp âm bị pha vào trong âm thanh khi xuất âm thanh khỏi mạng lưới hệ thống. Để giải quyết và xử lý được hiện tượng kỳ lạ này, thứ nhất, những tín hiệu PCM được tăng cường bằng giải pháp giải quyết và xử lý up-convert trải qua việc giải quyết và xử lý tín hiệu số dị bộ, đổi khác Delta-Sigma để hạn chế lượng tạp âm được đưa vào trong tín hiệu khi giải quyết và xử lý. Từ đó thu được tín hiệu PWM hay PDM chuẩn .Ví dụ, so với TA-DR1 của Sony, những tài liệu số PCM / DSD đều được up-convert lên 88,2 kHz bằng vi mạch chuyên sử dụng LSI 32 bit, sau đó, dùng bộ đổi khác 3 lần Delta-Sigma để thu được tín hiệu PWM. Switching có tần số là 705,6 kHz. Loại TacT Audio M-2150 của Đan Mạch có sử dụng thiết bị giải quyết và xử lý 48 bit DSP, toàn bộ những tài liệu PCM đều được tăng cường đến mức 192 kHz. Sau đó dùng bộ biến hóa 4 lần Delta-Sigma để sinh ra tín hiệu PWM. Switching có tần số là 384 kHz .Như trên đã nói, khác với những ampli đèn và bán dẫn thông dụng, chỉ cần nhìn mạch điện cũng hoàn toàn có thể mô phỏng được hoạt động giải trí của ampli. Đối với những ampli digital, hầu hết những cụ thể về kỹ thuật và nguyên tắc hoạt động giải trí đến lúc bấy giờ vẫn chưa được công bố thoáng rộng. Các hãng, như TacT Audio, BelCanto, Sony, Sharp … đều có những tuyệt kỹ riêng trong phong cách thiết kế, đặc biệt quan trọng là yếu tố viết ứng dụng cho những mạch xử lý số. Đây cũng chính là một kỹ thuật mà rất nhiều người đang mong đợi .ĐẦU RA CỦA AMPLI DIGITALDo transistor lưỡng cực ( bipolar transistor ) có vận tốc chuyển mạch không cao nên trong hầu hết những bo mạch switching tầng cuối của ampli digital đều sử dụng Mosfet trong kỹ thuật giải quyết và xử lý. Sony TA-N88 ( được sản xuất vào năm 1977 ) là ampli digital tiên phong trên quốc tế sử dụng phương pháp PWM. Ampli này đã dùng V-FET do công ty sản xuất làm linh phụ kiện chuyển mạch tầng cuối .Do hoạt động giải trí ở chính sách ngắt – mở mà trên trong thực tiễn hiệu suất thao tác của tầng cuối trong ampli digital rất cao. Phần lớn nguồn năng lượng điện được chuyển thành công suất đưa ra loa, tổn hao nhiệt rất nhỏ. Ví dụ, bo mạch switching của ampli digital Sony TA-DR1 dùng hai chiếc N-channel Mosfet song song để có được hiệu suất là 300 Watt ( với 4 Ohm ). Ampli digital MX-D1 thì còn sử dụng đến 3 chiếc N-channel Mosfet song song để tạo ra được một hiệu suất là 500 Watt ( 4 đến 8 ohm ) .Để có được âm thanh hoàn hảo ở đầu ra loa trong mạng lưới hệ thống xuất ra của ampli digital, cần phải có một quy trình quy đổi tín hiệu xung đã được số hóa trở lại tín hiệu analog như truyền thống cuội nguồn. Đảm nhiệm chính trong việc làm này là bộ lọc thấp qua Low Pass Filter. Nếu không có bo mạch Low Pass Filter, mạng lưới hệ thống loa chắc như đinh sẽ bị làm hỏng bởi những thành phần sóng có chu kỳ luân hồi cao. Bởi vậy, để loại được những sóng có hại cho mạng lưới hệ thống loa, sự sống sót của bo mạch Low Pass Filter là không hề thiếu trong mạng lưới hệ thống ampli digital. Khi đó, những thành phần tạp âm được vô hiệu với hiệu suất rất cao, chất lượng âm thanh được cải tổ rất nhiều .

Một trong những chìa khóa để làm tăng chất lượng âm thanh của hầu hết ampli digital là kỹ thuật hồi tiếp âm. Thế nhưng, ampli TacT Audio và Sony lại không sử dụng kỹ thuật feedback. Còn ở ampli 1 bit của Sharp lại sử dụng kỹ thuật feedback của riêng mình, khắc phục được hiện tượng hoạt động không ổn định của hệ thống gây ra bởi những biến động bất thường của điện thế nguồn điện. Bộ nguồn trong ampli digital rất nhỏ gọn. Việc lắp đặt một bộ nguồn thế nào cho hợp lý phụ thuộc rất nhiều vào kỹ thuật feedback mà nhà sản xuất sử dụng trong ampli.

NHỮNG TỒN TẠI CỦA AMPLI DIGITALMột phong cách thiết kế như thế nào sẽ được gọi là tuyệt vời là một yếu tố còn sống sót của ampli digital. Nếu bạn đọc bài viết này đến đây thì chắc rằng bạn đã hiểu được rằng ở ampli digital có hai điểm yếu kém lớn là việc phát sinh sóng tạp âm tần số cao và đồng thời ampli bị tác động ảnh hưởng bởi sự dịch chuyển của điện áp nguồn. Tất nhiên, tổng thể những yếu tố đó đều có những giải pháp để khắc phục và hiện tại, ampli digital đã từng bước xâm nhập vào đời sống của giới chơi nhạc .Về nguyên tắc hoạt động giải trí, phương pháp PWM có năng lực hạ thấp tần số switching hơn so với phương pháp PDM. Việc không chế được tần số switching ở mức thấp giúp cho mạng lưới hệ thống chạy ở hiệu suất lớn mà vẫn không thay đổi. Với tín hiệu PCM của đĩa CD thì không có gì xảy ra, nhưng khi giải quyết và xử lý digital với tín hiệu SACD phải cần đến quy đổi decimesion và ampli digital không còn năng lực phát huy được hết những phẩm chất vốn có của âm thanh SACD. Nói đến phương pháp PDM, trước hết phải nói tới sự thiết yếu của tín hiệu đầu ra không thay đổi với vận tốc switching cực cao. Kỹ thuật thu tín hiệu đầu ra như trên hoàn toàn có thể triển khai được bằng cách thu toàn bộ những tín hiệu rời rạc trện khoảng chừng lấy mẫu của SACD. Thế nhưng, một điểm yếu kém của kỹ thuật này là khi quy đổi Delta-Sigma ở nhiều mức cao hơn thì nó làm phát sinh nhiều sóng tạp âm tần số cao so với phương pháp PWM. Bên cạnh đó, khi biến hóa Delta-Sigma thì việc Open những tín hiệu không đúng chuẩn cũng làm tác động ảnh hưởng nhiều đến chất lượng âm thanh. Đây cũng là một yếu tố mà những nhà phong cách thiết kế phải xử lý triệt để trong kỹ thuật sản xuất ampli digital .

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử