Power-amp hoạt động như thế nào (phần 1)

Thiết kế của power-amp có ba bộ phận chính: mạch nguồn, tầng đầu vào, mạch lái và tầng đầu ra. Trong phần này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về mạch nguồn của power-amp, cụ thể là biến áp nguồn và tụ điện.

Mạch nguồn của power-amp đóng vai trò rất quan trọng. Bên cạnh đó, những power-amp hi-end thường có thiết kế phần nguồn rất đồ sộ và rất nặng nề. Vì sao lại có điều này?

Trước hết chúng ta sẽ tìm hiểu về hoạt động của mạch nguồn bên trong power-amp. Vai trò của mạch nguồn là biến đổi dòng điện xoay chiều từ ổ cắm (100 – 240V, 50/60Hz tùy từng quốc gia / vùng lãnh thổ) thành dòng điện một chiều mà mạch audio cần. Mạch nguồn của power-amp rất khác biệt so với mạch nguồn của các thiết bị khác trong hệ thống âm thanh. Đối với power-amp, mạch nguồn phải cung cấp đủ dòng điện, hoạt động trong điều kiện cao áp, đồng thời phải có khả năng tích trữ năng lượng cực kỳ lớn. Kích thước linh kiện và công suất của bộ phần này cũng vì thế mà lớn hơn nhiều so với mạch nguồn của preamp hay đầu CD.

power ampli hegel h30

Bộ phận đầu tiên của mạch nguồn là biến áp nguồn. Biến áp nguồn có nhiệm vụ hạ áp dòng điện xoay chiều từ ổ cắm xuống một giá trị thấp hơn, chẳng hạn như từ 220V xuống còn 80V. Chúng ta có thể đoán được ampli mạnh như thế nào thông qua kích thước và công suất của biến áp nguồn. Công suất của biến áp nguồn có đơn vị là VA hoặc kVA (1kVA = 1000VA), hiểu một cách đơn giản là giá trị điện áp (V) nhân với cường độ dòng điện lớn nhất tính bằng đơn vị ampe (A), Nếu một biến áp nguồn có công suất 1kVA, nó có thể chuyển dòng điện có cường độ 4.54 ampe (lấy 1000 chia cho điện áp 220V của dòng xoay chiều) hoặc 8.34 amper (trong trường hợp dòng xoay chiều có điện áp 120V) tới mạch của ampli. Đấy là trong trường hợp biến áp không hạ áp. Còn nếu như biến áp hạ áp, chẳng hạn như xuống còn 80V, biến áp nguồn 1kVA có thể truyền tải dòng điện với cường độ 12A.

Lưu ý rằng công suất đầu ra liên tục của cả hai kênh khi cộng vào với nhau không được phép vượt quá công suất của biến áp nguồn. Tuy nhiên, ampli vẫn có khả năng truyền tải các dòng ngắn tức thời (chẳng hạn các tín hiệu âm nhạc tức thời như tiếng trống bass) vì vẫn có năng lượng được tích lại ở tụ điện, ít nhất là trong trường hợp transistor đầu ra vẫn có thể chịu được dòng. Một biến áp nguồn cực kỳ mạnh, với công suất lên đến 4.5kVA có thể nặng tới 38.5kg trong khi ampli chỉ nặng khoảng 66kg. Một power-amp với kích cỡ trung bình có thể sở hữu một biến áp nguồn với công suất khoảng 300VA.

Lich su he thong am thanh da kenh dep

Dòng điện xoay chiều sau khi được biến áp nguồn hạ áp sẽ được chỉnh lưu (chuyển thành dòng điện một chiều) nhờ vào chỉnh lưu cầu (bridge rectifier) và tiếp theo được lọc bởi các tụ lọc với kích thước rất lớn. Tụ lọc không chỉ có nhiệm vụ tích tụ năng lượng, chúng còn có nhiệm vụ làm phẳng dòng một chiều bằng cách loại bỏ bất cứ gợn tín hiệu nào (tức dòng xoay chiều vẫn còn sót lại một ít trong mạch nguồn một chiều). Tụ lọc này cũng được gọi là tụ lưu vì chúng có thể lưu lại một lượng rất lớn nguồn điện cần thiết, dùng để chạy ampli. Lượng năng lượng điện tích tụ này khá quan trọng vì mạch nguồn đôi khi không thể lấy dòng điện từ ổ cắm đủ nhanh để chuyển các xung tức thời của dòng cao đến loa. Khả năng lưu trữ nguồn điện này được gọi là điện dung, đơn vị của nó là farad (F), đặt theo tên nhà hóa học và vật lý người Anh Michael Faraday (1791–1867).

Power ampli Accuphase A-70 chat

Kích thước của các tụ điện dùng cho mạch nguồn rất đa dạng, đôi lúc có thể to bằng cả một lon nước ngọt và trữ được một lượng điện năng khá khổng lồ, dao động trong phạm vi từ 30 nghìn đến 500 nghìn microfarads (μF). Tụ điện là một linh kiện thụ động, luôn ở trạng thái hoạt động mà không cần có dòng điện chạy qua. Điều đó giải thích vì sao trong một số trường hợp ampli có tụ điện với điện dung cực lớn, khi tắt ampli đột ngột lúc đang chơi nhạc, ta vẫn có thể nghe thấy tiếng nhạc trong khoảng thời gian từ vài giây tới gần một phút.

Có thể nhiều người sẽ nghĩ rằng tụ điện luôn luôn được nạp đầy bởi ampli luôn tiếp nhận dòng điện xoay chiều, nhưng thực ra điều đó không chính xác. Đúng là khi đã cắm điện, ampli luôn nhận được dòng điện xoay chiều từ ổ cắm, nhưng quá trình nạp tụ điện chỉ kéo dài vài mili giây, khi ở đỉnh hoặc đáy của tín hiệu sóng sine. Điều này phần nào có ảnh hưởng khá quan trọng đến cách mà chúng ta kết nối ampli với ổ cắm điện, đó là lý do vì sao dây nguồn và lọc nguồn có ảnh hưởng không nhỏ đến hệ thống âm thanh.

(Hết kỳ 1)

Power-amp hoạt động như thế nào (phần 2)

Power-amp hoạt động như thế nào (phần 3)

Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây

Aurora và Linea – Ampli chủ lực của Viva Audio

Thanh Tùng