Amply số, một thiết bị đóng vai trò chủ chốt trong lĩnh vực âm thanh, đã trải qua hơn một thế kỷ phát triển kể từ khi ra đời vào thế kỷ 19. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống âm thanh, TV, thông tin liên lạc không dây, radar, sonar, và nhiều lĩnh vực khác, với chức năng cốt lõi là khuếch đại công suất tín hiệu. Trong công nghệ sonar, Amply số là không thể thiếu, vì chúng có thể tăng điện áp và dòng điện của tín hiệu âm thanh, từ đó nâng cao công suất đầu ra. Điều này giúp điều khiển các bộ chuyển đổi âm học (acoustic transducers) chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu âm một cách hiệu quả, phát ra sóng âm với đủ năng lượng vào đại dương.
Khái niệm về Amply số đã được đề xuất từ những năm 1960, nhưng tiến độ chậm do những hạn chế về công nghệ thời bấy giờ. Mãi đến năm 1983, khi Giáo sư M.B. Sandler và các cộng sự đề xuất khung cơ bản của bộ khuếch đại PWM loại D (digital) Amply số, một nền tảng vững chắc mới được đặt ra cho sự phát triển của Amply số. Bộ khuếch đại loại D nổi bật trong lĩnh vực khuếch đại nhờ hiệu suất cao và tiêu thụ điện năng thấp. Các thành phần khuếch đại hoạt động ở chế độ chuyển mạch. Khi không có tín hiệu đầu vào, chúng vẫn ở trạng thái ngắt (cutoff), không tiêu thụ điện năng. Khi có tín hiệu đầu vào, các thành phần chuyển sang trạng thái hoạt động, và các bóng bán dẫn bão hòa và dẫn điện, kết nối trực tiếp nguồn điện với tải. Lý tưởng mà nói, các bóng bán dẫn không có sụt áp bão hòa, và hiệu suất của bộ khuếch đại có thể đạt tới 100%. Mặc dù có sụt áp bão hòa nhẹ trong các ứng dụng thực tế, nhưng mức tiêu thụ điện năng không liên quan đến đầu ra tín hiệu mà chỉ liên quan đến đặc tính của bóng bán dẫn, khiến chúng rất phù hợp cho các ứng dụng công suất siêu cao.
Nguyên Lý Hoạt Động Của Amply Số
Đầu tiên, tín hiệu âm thanh đầu vào (dù là analog hay kỹ thuật số) được một bộ chuyển đổi tín hiệu PWM biến đổi thành tín hiệu PWM tần số cao. Tiếp theo, các tín hiệu PWM này được khuếch đại để tạo ra đầu ra PWM với công suất đủ lớn. Cuối cùng, một bộ lọc thông thấp được sử dụng để làm mịn tín hiệu PWM, chuyển đổi nó thành tín hiệu âm thanh analog công suất cao.
Bộ điều chế PWM có thể được chia thành bộ điều chế PWM tín hiệu analog và bộ điều chế PWM tín hiệu kỹ thuật số dựa trên loại tín hiệu âm thanh đầu vào. Bộ điều chế PWM tín hiệu analog sử dụng bộ so sánh để so sánh tín hiệu âm thanh analog đầu vào với tín hiệu sóng tam giác sóng mang tần số cao. Khi chúng giao nhau, một tín hiệu chuyển pha sẽ được xuất ra, tín hiệu này tiếp tục điều khiển mạch chuyển mạch để tạo ra tín hiệu PWM với một cực tính cụ thể. Điều đáng chú ý là tần số của tín hiệu PWM vẫn nhất quán với tín hiệu sóng tam giác, trong khi độ rộng xung của nó được xác định trực tiếp bởi biên độ của tín hiệu âm thanh analog đầu vào. Do đó, thông tin của tín hiệu âm thanh được thể hiện thông qua độ rộng xung của tín hiệu PWM.
Ưu Điểm Của Amply Số
Thứ nhất, chúng thể hiện đáp ứng thoáng qua (transient response) tuyệt vời. Bởi vì Amply số không cần xử lý mức tiêu thụ dòng điện tĩnh của bộ khuếch đại analog, chúng có thể cung cấp gần như toàn bộ năng lượng cho đầu ra âm thanh. Hơn nữa, việc thiếu phản hồi âm (negative feedback) và những hạn chế của khuếch đại analog mang lại cho Amply số đặc tính "động" nổi bật.
Thứ hai, về đáp ứng tần số, Amply số không có sự dịch pha tương đối ở các dải tần số cao, trung và thấp, đảm bảo định vị hình ảnh âm thanh (sound image positioning) chính xác. Điều này đạt được thông qua việc sử dụng các công nghệ tiên tiến như bộ lọc kỹ thuật số và mạch khuếch đại không phản hồi âm, cho phép tần số cắt của bộ lọc đầu ra được thiết kế tương đối cao, từ đó đạt được đặc tính biên độ-tần số phẳng và đặc tính pha-tần số vượt trội trong phạm vi 20Hz to 20kHz.
Ngoài ra, Amply số còn tránh được hiệu quả các vấn đề biến dạng điểm không (zero-crossing) và biến dạng xuyên tâm (crossover distortion).
Cuối cùng, Amply số cũng có tiềm năng sản xuất quy mô lớn.
Tóm lại, Amply số là các thiết bị được sử dụng để tăng công suất của tín hiệu đầu vào và có các ứng dụng rộng rãi. Chức năng chính của chúng là cung cấp công suất đầu ra đủ lớn để đáp ứng nhu cầu khuếch đại của các hệ thống và thiết bị khác nhau, đóng vai trò là một trợ thủ đắc lực trong lĩnh vực âm thanh.
Nguồn: DSPPA
Website thành viên
Âm thanh TAKSTAR