Giới thiệu về bộ chuyển đổi âm thanh

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về Bộ chuyển đổi âm thanh. Hai đầu dò âm thanh phổ biến là Micrô và loa lớn. a Loa Loa áp điện Loa tĩnh điệnGiới thiệu Âm thanh là một thuật ngữ tổng quát dùng để chỉ sóng âm là một loại sóng dọc lan truyền bằng cách nén và giải nén trong quá trình đoạn nhiệt. Dải tần của sóng âm từ 1 Hz đến hàng chục nghìn Hz. Trong phạm vi rộng lớn này, con người có thể nghe được từ 20 Hz đến 20 K Hz. Bộ chuyển đổi âm thanh hoặc âm thanh có hai loại: cảm biến đầu vào hoặc âm thanh đến bộ chuyển đổi điện và bộ truyền động đầu ra hoặc bộ chuyển đổi điện thành âm thanh. Ví dụ về cảm biến đầu vào là micrô và đối với thiết bị truyền động đầu ra là loa. Đầu dò âm thanh có thể phát hiện và truyền sóng âm thanh. Nếu tần số của sóng âm rất thấp, thì chúng được gọi là âm tần. Và nếu tần số của sóng âm rất cao, thì chúng được gọi là siêu âm. QUAY LẠI ĐẦU TRANG Âm thanh là gì? Âm thanh và rung động được kết nối với nhau vì âm thanh kết hợp với rung động cơ học. Nhiều âm thanh được tạo ra bởi sự rung động của chất rắn hoặc chất khí. Theo ANSI, âm thanh được định nghĩa là “dao động trong áp suất, ứng suất, v.v., được truyền trong môi trường có nội lực hoặc chồng chất của dao động lan truyền đó.” Sóng âm là dạng sóng gây ra bởi một rung động. Dạng sóng này gây ra một rung động giống hệt nhau được thiết lập trong bất kỳ vật liệu nào bị ảnh hưởng bởi sóng âm thanh. Để truyền được sóng âm, cần có một môi trường dao động được. Một vật hoặc vật liệu rung động sẽ nén các phân tử không khí xung quanh và làm hiếm chúng. Không có sự truyền sóng âm qua chân không, khi truyền âm thanh có ba tham số sóng quan trọng: vận tốc hoặc tốc độ, bước sóng và tần số. Những đặc điểm này tương tự như của một dạng sóng điện. Tần số và hình dạng sóng của âm được xác định bởi nguồn gốc của âm hoặc tần số và hình dạng sóng của dao động gây ra âm. Vận tốc và bước sóng của âm phụ thuộc vào môi trường truyền sóng âm. Mối quan hệ giữa ba tham số vận tốc, bước sóng và tần số được hiển thị bên dưới. Tần số (f) = Vận tốc (m / s) / Bước sóng (λ) Đơn vị của tần số là Hertz (Hz). /io/io46.gif Vận tốc của âm thanh trong một vật liệu nhất định phụ thuộc vào mật độ và độ đàn hồi của vật liệu đó. Do đó vận tốc của âm thanh cao hơn trong chất rắn và thấp hơn trong chất khí có áp suất cao. Phép đo khách quan của sóng âm sử dụng cường độ của bề mặt tiếp nhận được đo bằng số watt năng lượng âm trên một mét vuông. Tai có phản ứng phi tuyến tính và độ nhạy thay đổi theo tần số của âm thanh. Dải tần số mà tai người có thể phát hiện ra âm thanh là từ 20 Hz đến 20 kHz. Phản hồi của tai là tối đa trong vùng 2 kHz. TRỞ LẠI ĐẦU Bộ chuyển đổi âm thanh là gì? Bộ chuyển đổi âm thanh là thiết bị có thể chuyển đổi Tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh. Trong trường hợp trước, chúng được gọi là Bộ chuyển đổi âm thanh đầu vào và Micrô là một ví dụ cho trường hợp này. Trong trường hợp sau, chúng được gọi là Bộ chuyển đổi âm thanh đầu ra và Loa là một ví dụ. Micrô (Bộ chuyển đổi âm thanh đầu vào) Bộ chuyển đổi âm thanh hoặc âm thanh sang năng lượng điện là micrô hoặc được gọi đơn giản là mic. Micrô tạo ra tín hiệu điện tương tự tỷ lệ với sóng âm thanh tác động lên màng chắn của micrô. Micrô được phân loại theo loại bộ chuyển đổi điện mà chúng sử dụng. Ngoài bộ chuyển đổi, micrô sử dụng các bộ lọc âm thanh và các đoạn có hình dạng và kích thước thay đổi phản ứng của hệ thống tổng thể. Đặc điểm của micrô là cả điện và âm thanh. Độ nhạy của micrô được biểu thị bằng mV của công suất điện trên một đơn vị cường độ của sóng âm. Trở kháng của micrô có tầm quan trọng đáng kể. Một micrô có trở kháng cao có đầu ra điện cao trong khi micrô có trở kháng thấp có đầu ra thấp. Trở kháng cao làm cho micrô dễ bị bắt tiếng ồn. Hướng của micrô cũng là một yếu tố quan trọng. Nếu micrô được sử dụng để cảm nhận áp lực của sóng âm thanh, thì nó là Omni - hướng tức là nó thu nhận âm thanh đến từ bất kỳ hướng nào. Micrô có tính định hướng nếu nó phản ứng với vận tốc và hướng của sóng âm. các loại micrô phổ biến là: Micrô cacbon, micrô Moving Iron, micrô Moving Coil, micrô ruy-băng, micrô áp điện và micrô tụ điện. Bây giờ chúng được thay thế bằng micro tụ điện electret. Micrô cacbon sử dụng các hạt cacbon được giữ giữa màng ngăn và tấm nền. Khi các hạt này bị nén, điện trở giữa màng ngăn và tấm nền giảm xuống đáng kể. Các rung động của màng chắn, là kết quả của sự cố sóng âm trên nó, có thể được chuyển đổi thành các biến thể của lực cản của các hạt. Micrô yêu cầu nguồn điện bên ngoài vì nó không tạo ra điện áp. Ưu điểm chính và duy nhất của micrô carbon là nó tạo ra đầu ra rất lớn theo tiêu chuẩn micrô. Các nhược điểm bao gồm độ tuyến tính kém, cấu trúc kém gây ra nhiều cộng hưởng trong âm thanh phạm vi và mức độ tiếng ồn cao khi điện trở của các hạt thay đổi ngay cả khi không có âm thanh. Micro sắt chuyển động sử dụng nam châm cực mạnh. Mạch từ chứa phần ứng làm bằng sắt mềm, phần ứng này được nối với màng ngăn. Khi phần ứng chuyển động, từ trở của mạch thay đổi và điều này đến lượt nó làm thay đổi tổng từ thông trong mạch. Mạch từ tính trong loại micrô này làm cho nhạc cụ nặng hơn. Trong mạch này, công suất điện được tạo ra bằng cách di chuyển một cuộn dây trong mạch được gắn với màng ngăn. Toàn bộ sự sắp xếp này ở dạng viên nang làm cho đây là một micrô hoạt động bằng áp suất thay vì vận hành theo vận tốc. Bằng cách áp dụng định luật cảm ứng điện từ Faraday, một điện áp được tạo ra trong cuộn dây do chuyển động của cuộn dây trong từ trường. Đầu ra cực đại xảy ra khi cuộn dây đạt vận tốc cực đại giữa các đỉnh của sóng âm nên đầu ra lệch pha 900 với âm thanh. kích thước của cuộn dây nhỏ. Do đó, độ tuyến tính của micrô loại cuộn dây chuyển động là tuyệt vời. Do trở kháng của cuộn dây thấp, đầu ra thấp đáng kể và do đó cần phải khuếch đại tín hiệu. Độ tự cảm của cuộn dây trong micrô cuộn dây chuyển động nhỏ hơn và do đó chúng ít bị nhiễu từ nguồn điện. Cấu tạo của micrô cuộn dây chuyển động giống như của một chiếc loa ngược lại. QUAY LẠI micrô Ribbon Nguyên tắc hoạt động của micrô ruy-băng bắt nguồn từ micrô cuộn dây chuyển động và sự thay đổi là cuộn dây đã được thu nhỏ thành dải băng dẫn điện. Tín hiệu được lấy từ các đầu của dải băng. Một từ trường cường độ cao được sử dụng để chuyển động của dải băng cắt qua từ thông lớn nhất có thể. Điều này tạo ra một đầu ra với giá trị đỉnh của nó ở 900 lệch pha với sóng âm thanh. Micrô ruy-băng được sử dụng trong các tình huống mà phản ứng định hướng là quan trọng. Ứng dụng chính của loại micrô này là bình luận bằng giọng nói trong môi trường ồn ào. Tính tuyến tính của micrô ruy-băng rất tốt và cấu tạo của nó khiến nó chắc chắn là một thiết bị đầu ra thấp. Để nâng cao mức điện áp và mức trở kháng, các micro ribbon thường được trang bị biến áp. Ruy băng micro chất lượng tốt là mặt hàng đắt tiền. Chất lượng định hướng của micrô này phù hợp để phát sóng âm thanh nổi. . Đầu dò áp điện có thể được sử dụng ở tần số siêu âm và một số được sử dụng ở vùng MHz cao. Đầu dò áp điện bao gồm vật liệu tinh thể. Khi tinh thể bị kéo căng bởi sóng âm, các ion của tinh thể bị dịch chuyển theo cách không đối xứng. Ban đầu, Rochelle Salt Crystal được sử dụng làm vật liệu kết tinh trong các micro áp điện và tinh thể này được ghép với một màng ngăn. Điện áp đầu ra và trở kháng cao nhưng độ tuyến tính kém. Ngày nay, các tinh thể tổng hợp được sử dụng thay vì các tinh thể tự nhiên. Bari Titanate là tinh thể tổng hợp được sử dụng cho tần số lên đến hàng trăm KHz. Hình của micrô áp điện được hiển thị bên dưới. hai bề mặt được cố định. Khi sóng âm chạm vào màng ngăn, dao động làm biến đổi điện dung, điện tích cố định thì điện dung biến thiên gây ra sóng điện áp. Đầu ra phụ thuộc vào khoảng cách giữa các tấm. Đầu ra lớn hơn đối với biên độ âm thanh nhất định khi khoảng cách giữa các bề mặt nhỏ hơn. Cấu trúc của micrô tụ điện được hiển thị bên dưới. Micrô tụ điện là thiết bị hoạt động bằng áp suất. Để cung cấp điện tích cố định, một nguồn điện áp là cần thiết. Điện áp này được gọi là Điện áp phân cực. Các micrô tụ điện cung cấp sự tuyến tính khi hoạt động và cũng cung cấp tín hiệu âm thanh rất tốt. Để tránh phân cực điện áp, một thiết bị điện được sử dụng. Electret là một vật liệu cách điện với điện tích vĩnh cửu. Nó tương đương với tĩnh điện của một nam châm. Trong micrô tụ điện electret, một trong các bản của tụ điện là một phiến electret và bản kia là màng ngăn. Vì electret cung cấp điện tích cố định nên không cần nguồn điện áp. QUAY LẠI TOPSPeaker (Bộ chuyển đổi âm thanh đầu ra) Việc sử dụng micrô là ít trừ khi có bộ chuyển đổi cho hướng ngược lại. Các bộ chuyển đổi như loa, còi và còi là thiết bị truyền động âm thanh đầu ra có thể tạo ra âm thanh từ tín hiệu điện đầu vào. Chức năng của thiết bị truyền động âm thanh là chuyển đổi tín hiệu điện thành sóng âm thanh gần giống với tín hiệu đầu vào ban đầu của micrô. Tai nghe được sử dụng với máy Morse Key trong máy điện báo. Sau sự phát triển của micro, sự kết hợp của bộ chuyển đổi âm thanh đầu vào và đầu ra dẫn đến nhiều phát minh bao gồm cả điện thoại. Nhiệm vụ của một chiếc tai nghe rất đơn giản và vì nó được đặt gần tai nên yêu cầu về điện năng cũng rất ít hơn, nói chung là theo thứ tự vài miliwatt. Một loa, không giống như tai nghe, không áp vào tai mà là sóng âm thanh được phóng ra ngoài không gian. Do đó, cấu tạo, nguyên lý và yêu cầu công suất của loa hơi khác một chút. Loa có nhiều kích cỡ, hình dạng và dải tần khác nhau. Bộ chuyển đổi của hệ thống loa được gọi là Đơn vị áp suất vì nó biến đổi các tín hiệu điện phức tạp thành áp suất không khí. Để đạt được điều này, một bộ loa bao gồm một bộ phận mô tơ biến sóng điện đầu vào thành dao động và một màng loa di chuyển không khí vừa đủ để tạo ra hiệu ứng rung. Một số loại loa phổ biến là: sắt chuyển động, cuộn dây chuyển động, áp điện, đẳng động và tĩnh điện. Loa cuộn dây chuyển động còn được gọi là Loa động. Nguyên tắc hoạt động của loa cuộn dây chuyển động hoàn toàn ngược lại với nguyên tắc hoạt động của micrô cuộn dây chuyển động, nó bao gồm một cuộn dây mảnh được gọi là cuộn dây âm thanh được treo trong một từ trường rất mạnh. Cuộn dây này được gắn vào một màng ngăn như giấy hoặc hình nón Mylar. Màng loa được treo trên các cạnh của nó vào một khung kim loại. Cấu trúc bên trong của một loa cuộn dây chuyển động được hiển thị bên dưới. Khi tín hiệu điện đầu vào đi qua cuộn dây, một trường điện từ sẽ được tạo ra. Cường độ của trường này được xác định bởi dòng điện chạy qua cuộn dây. Cài đặt điều khiển âm lượng của bộ khuếch đại trình điều khiển xác định dòng điện chạy qua cuộn dây thoại. Từ trường tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu đối nghịch với lực điện từ do trường điện từ tạo ra, điều này làm cho cuộn dây chuyển động theo hướng này hoặc hướng khác được xác định bởi tương tác giữa các cực Bắc và Nam. Màng chắn, được gắn với cuộn dây, di chuyển song song với cuộn dây và điều này gây ra sự xáo trộn trong không khí xung quanh nó. Những nhiễu động này tạo ra âm thanh. Độ lớn của âm thanh được xác định bởi vận tốc mà hình nón hoặc màng chắn di chuyển. Loa, tai nghe, tai nghe hiện đại và các thiết bị chuyển đổi âm thanh khác được thiết kế riêng để hoạt động ở dải tần này. Điều này cải thiện hiệu quả tổng thể và chất lượng âm thanh của loa. Các đơn vị tần số thấp được gọi là loa trầm và các đơn vị tần số cao được gọi là loa tweeter. 10 Hz đến 100 HzBass - 20 Hz đến 3 kHz để tách và tái tạo chính xác tín hiệu âm thanh của tất cả các loa phụ. Một mạch đơn giản để điều khiển một loa được hiển thị bên dưới. bóng bán dẫn nằm trong cấu hình theo bộ phát. Tín hiệu PWM từ bộ vi điều khiển cung cấp tín hiệu AC đến chân đế của bóng bán dẫn. Cấu hình theo bộ phát cung cấp tín hiệu AC đến loa bằng cách khuếch đại dòng điện. Diode hoạt động như một bộ lọc. Thiết kế nhiều loa được hiển thị bên dưới, có ba loại trình điều khiển: trình điều khiển loa trầm, trình điều khiển dải trung và trình điều khiển loa tweeter. Dưới đây là một mạch khuếch đại âm thanh đơn giản. loa tweeter được sản xuất bằng nguyên lý áp điện. Các màng ngăn được làm bằng các tấm nhựa áp điện. Khi một điện áp được đặt vào giữa các mặt của màng ngăn, nó sẽ co lại và giãn ra theo tín hiệu. Bằng cách tạo hình màng loa như một phần của bề mặt hình cầu, sự co lại và giãn nở có thể được chuyển đổi thành chuyển động sẽ chuyển động không khí. Các bản dẫn điện lần lượt được tích điện dương và âm. Khi tín hiệu âm thanh được kết nối, màng ngăn sẽ chuyển đổi giữa điện tích dương và điện tích âm. Màng chắn được vẽ về phía tấm tích điện đối diện tùy thuộc vào điện tích của nó.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn