Tìm hiểu từ a đến z về ampli bán dẫn

Tìm hiểu từ a đến z về ampli bán dẫn

Ampli có thể hoạt động ở các chế độ khác nhau như Class A, AB, B, D... tùy theo nguyên lý thiết kế mạch.

Ampli có nhiều loại, tùy theo chức năng của từng loại mà người ta đặt tên theo đó cho dễ nhớ. Hiện tại có 5 dạng phổ biến:

Pre-ampli: ampli tiền khuếch đại có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu nhỏ từ nguồn phát (đầu CD, đầu đĩa than, DAC…) lên mức tín hiệu cao hơn vào ampli công suất.

Pre-ampli tiền khuếch đại. Ảnh: Homerecords.

Power ampli: ampli công suất có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu ở mức vừa từ ampli lên mức tín hiệu lớn ra loa.

Integrated ampli: ampli tích hợp có kết cấu khối tiền khuyếch đại và khối khuyếch đại công suất chung một vỏ máy.

Dual mono ampli: Một dạng ampli tích hợp. Thiết kế có kết cấu đối xứng cho hai kênh L & R độc lập riêng biệt (từ phần nguồn cho tới phần khuyếch đại).

Monoblock ampli: Thiết kế khối tách biệt từng ampli cho mỗi kênh trái phải

Các thông số cơ bản.

Một ampli công suất theo dạng Balance.

Công suất.

Công suất ampli phát ra tính theo đơn vị RMS. Cần phân biệt với công suất đỉnh PMPO lớn hơn rất nhiều với công suất hoạt động của ampli (một số nhà sản xuất quảng cáo công suất PMPO rất lớn lên tới hàng nghìn W nhưng thực tế công suất hiệu dụng lại rất thấp).

Độ lợi công suất (Gain)

Tỷ số tính theo hàm logarit giữa công suất đầu vào và công suất đầu ra của ampli có đơn vị là dB. Độ lợi thể hiện khả năng khuyếch đại của ampli.

Đáp ứng tần số (Frequency Response).

Khoảng tần số tín hiệu đầu vào mà ampli hoạt động ổn định tuyến tính. Thông thường các ampli tốt có đáp ứng tần số trong từ 20Hz đến 20kHz là khoảng âm thanh tai người có thể cảm nhận được. Đáp ứng tần số càng "phẳng" sẽ thể hiện khả năng tái tạo âm thanh càng tốt.

Hiệu suất (Efficiency).

Khả năng đưa ra công suất âm thanh theo công suất đầu vào của ampli. Khi cung cấp công suất điện cho ampli, chỉ một phần được khuyếch đại ra công suất âm thanh. Các ampli có thiết kế nguyên lý classA có hiệu suất thấp từ 10% đến 25% (điều đó có nghĩa khi bạn cung cấp 100W điện tới ampli chỉ có 25W công suất âm thanh được phát ra), class AB có hiệu suất 35 đến 50%, class D có hiệu suất 85-90%.

Méo hài tổng (THD).

So sánh tổng hài các tần số giữa tín hiệu đầu vào và âm thanh đầu ra sau khi qua ampli. Các hài bậc cao sẽ gây méo và làm giảm tính trung thực của âm thanh vì vậy THD càng thấp thì ampli càng tái tạo âm thanh trung thực, thông thường THD phải nhỏ hơn 0,5%.

Trở kháng ra (Output Impedance).

Trở kháng ra của ngõ ampli ra loa. Khi ghép nối ampli phải cùng trở kháng của loa, thông thường khi trở kháng loa giảm một nửa thì công suất ampli cần tăng gấp đôi nếu ghép nối lệch trở kháng.

Chế độ hoạt động

Một ampli thiết kế theo dạng single end. Ảnh: Wavac.

Ampli có thể hoạt động ở các chế độ khác nhau như Class A, AB, B, D... tùy theo nguyên lý thiết kế mạch. Một số mạch nguyên lý tiêu biểu là ClassA Single-End và ClassAB Push-Pull.

Class A Single End.

Thiết kế cho hiệu suât thấp chỉ khoảng 25% (tức là nếu 100W công suất cung cấp đầu vào chỉ có 25W công suất phát ra ở loa, 75W bị tổn hao dưới dạng tỏa nhiệt trên sò hoặc đèn điện tử trong khi đó hiệu suất Class AB khoảng 35 đến 50% (100W đầu vào cho ra 50W đầu ra loa). Do đó kích thước và chi phí về vấn đề tản nhiệt cho sò công suất của ClassA cũng vì thế mà lớn hơn so với ClassAB. Điểm làm việc nằm ngay tại trung điểm của đặc tuyến tải. Tại trung điểm đặc tuyến tải các tín hiệu của ngõ vào sẽ được khuyếch đại 100% và chỉ cần một sò là đảm nhiệm được công việc này, vì vậy có tên gọi là single-end (SE).

Ưu điểm của ampli ClassA Single-End là không có miền phi tuyến (nonlinearities) và méo xuyên tâm (cross distortion, turn on/off delay) do chỉ một sò duy nhất hoạt động. Âm thanh các ampli ClassA theo đó được đánh giá là ngọt ngào, trung thực. Một điểm cần lưu ý thêm là các ampli có tên gọi "thuần" A (pure ClassA) sẽ hoạt động hoàn toàn ở chế độ A. Cần chú ý một số ampli có quảng cáo ClassA nhưng thực chất chỉ hoạt động ở chế độ A ở miền công suất thấp, khi ampli bị yêu cầu hoạt động cho ra công suất lớn điểm làm việc sẽ chuyển sang chế độ AB.

Class AB Push-Pull (đẩy-kéo).

Thiết kế đẩy-kéo (push-pull) class AB có hiệu suất cao nhằm cho công suất ra loa lớn. Vấn đề là ở chỗ các ampli đẩy-kéo có điểm làm việc tại khu vực ngưng (cutoff) của đường đặc tuyến tải. Tại điểm làm việc cutoff này chỉ 50% tín hiệu ngõ vào được khuyếch đại, chính vì vậy người ta phải dùng 2 sò công suất hoạt động, một sò sẽ khuyếch đại phần tín hiệu dương và một sò khuyếch đại phần tín hiệu âm (đẩy-kéo), vì vậy có tên gọi là Push-Pull. Ưu điểm của Class AB Push-Pull theo đánh giá chung là không gian rộng, hoành tráng và độ động tốt.

Uyên Lê
theo sohoa