Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
21

Chương II
NGUYÊN LÝ GHI PHÁT ÂM
I. NGUYÊN LÝ GHI ÂM TỪ TÍNH
Nguyên lý ghi âm từ tính dựa vào chất từ dư của sắt từ. Khi từ hóa chất sắt từ
bằng từ trường ngoài, khi lấy sắt từ ra khỏi từ trường ngoài thì chất sắt từ vẫn còn bị
từ hóa và trở thành nam châm
• Mô tả hiện tượng từ hóa: F
B
JJG
: Từ tính trong chất sắt từ

0
B
JJG
: từ rường ngòai

Đặt 1 miếng sắt từ chưa bị từ hóa vào từ trường ngoài có cường độ
0
B
JJG

0k
. B
0k
được gọi là lực khử từ.
Lúc này, nếu tiếp tục tăng từ trường ngoài thì chất sắt từ sẽ bị từ hóa theo hướng
ngược lại và cũng đạt đến giá trị bảo hòa từ ở hướng này . Nếu ta đổi chiều từ trường
và tăng dần từ trường đến một giá trị nhất định thì từ trường trong chất sắt từ sẽ đạt
đến trạng thái bảo hòa mới, và như vậy kết quả của khảo sát cho ta một đường cong
khép kín mô tả trạng thái nhiễm từ của chất sắt từ.
B
0k
-B
0k
B
d
B
h
-B
hd
-B
h
Hình 2.1 Quá trình từ hóa
0
B
JJG
F
B
JJG

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

làm 3 loại: C-60, C-90, C-120 với các thông số kỹ thuật sau:

Chỉ tiêu Đơn vị C-60 C-90 C-120
Độ dày băng
Độ dày lớp bột từ
Độ từ dư
Lực kháng từ
µ
m.
µ
m.
Gauss
Oersted
18
6
1200
300
12
4
1300
330
8
2
1300
350
0
B
JJG
F
B

thể đạt đến 15KHz. Tuy nhiên loại băng này có độ ổn định kém.
• Băng ôxit crôm ( CrO
2
): bột từ làm bằng ôxit Crôm, có độ nhạy trung bình nên
cần từ trường ghi khá mạnh, có đáp tuyến tần số rộng, ghi tốt ở tín hiệu có tần
số cao, nhưng kém hơn băng Normal ghi tín hiệu ghi có tần số thấp. Độ ổn định
tốt, hệ số méo nhỏ.
• Băng Metal: lớp bột từ là ion sắt thuần, so với các loại băng trên, chất lượng
băng Metal cao hơn rất nhiều, ít tạp âm, độ méo thấp, độ nhạy cao và dải thông
rộng, do đó giá thành của băng này cũng rất cao. Nhược điểm : do bột từ làm
bằng ion sắt nên băng cứng và nhám nên mau mòn đầu đọc. Mặt B

Mặt A
0.8mm
Hình 2.2 cấu tạo băng từ
Hình 2.3 cấu tạo các lọai băng từ

Mặt B

Mặt A
0.8mm
0.005mm
Mono
0.3mm


Trong đầu từ, cuộn dây được quấn đồng đều hai bên lõi sắt từ sao cho tạo ra
đường sức cảm ứng cùng chiều trên mặt từ.
Để tránh dòng điện Faucault, lõi sắt từ gồm nhiều lá sắt mỏng ghép lại và được
đặt trong vỏ bọc kim loại để ngăn nhiễu. Vỏ bọc phải đảm bảo chống được sự mài
mòn, do đó thường được làm bằng hợp kim.
Để tăng từ trường tiêu thụ và tránh bụi, khe từ thường được đóng bằng các vật
liệu nghịch từ như : Cu, Ag…
Dựa vào chức năng của đầu từ, ta có thể phân làm 3 loại sau:
1. Đầu ghi
2. Đầu đọc
3. Đầu xóa : thường có khe từ rộng từ 0,1
→
1mm.
Trong hầu hết các máy cassette, đầu ghi / đọc thường dùng chung. Khi đầu từ
mòn thì chức năng phát vẫn tốt, nhưng chức năng ghi lại kém chất lượng.
Cuộn dây
Lỗi sắt
Khe từ
Đầu thu/phát
Đầu xóa
Cuộn dây
Lỗi sắt
Khe từ
Đầu thu/phát
Đầu xóa
Hình 2.4 Cấu tạo đầu từ
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng

Đầu ra
1 2
Mặt trước
Mặt sau
Khe từ
Hình 2.5 Đầu tư mono

1 2

3 4
Mặt trước Mặt sau
Khe từ
Đầu ra
Hình 2.6 Đầu tư stereo

Mặt trước Mặt sau
Đầu ra
Hình 2.7 Đầu tư stereo đảo chiều tự động


1. Băng từ chưa ghi : Các nam châm nguyên tố trên lớp từ tính sắp xếp hỗn
lọan theo mọi hướng nên từ trường tổng hợp bằng 0.
2. Nguyên lý ghi : Đầu từ được đặt cố định, cho băng từ chạy qua với vận tốc
V
JG
sao cho
băng từ ép sát vào đầu từ tại vị trí khe từ. Cho dòng điện âm tần chạy qua cuộn
dây đầu từ, từ trường sinh ra trong lõi sắt từ biến thiên theo qui luật biến đổi
của dòng điện âm tần. Từ trường tiêu thụ thóat ra từ khe từ sẽ từ hóa lớp từ tính
trên mặt băng.
Mức độ mạnh yếu của từ trường phát ra tại khe từ được đo bằng cường
độ từ trường H.
H = Kµi
Trong đó :
K: hệ số, phụ thuộc vào số vòng dây trong đầu từ và độ dài cuộn dây.
µ
: độ từ thẩm của lõi sắt từ

Chiều
băng di
chuyển
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông


v
G
: vận tốc di chuyển của băng

f
: tần số tín hiệu ghi
Để tín hiệu ghi tốt trên băng thì độ rộng của khe từ tối thiểu phải bằng nửa
bước sóng
2
d
λ
=

Nếu khe từ có độ rộng lớn thì tín hiệu ghi sẽ bị trùng lập trên mặt băng.
Ví dụ:
10f KHz=
→
11
..
22
v
dvT
f
==

V. Nguyên lý xóa băng từ:
V.1 Xóa bằng nam châm vĩnh cữu:
V.2 Xóa bằng đầu từ xóa:

i
S
NV
: nguồn nhiễu từ tín hiệu ngõ vào
S
NX1
: nguồn nhiễu từ bên ngoài thâm nhập vào tầng khuếch đại 1
S
NX2
: nguồn nhiễu bên ngoài thâm nhập vào tầng khuếch đại 2
Gọi:
S
N01
: Tín hiệu nhiễu ở ngõ ra tầng khuếch đại 1
S
N02
: Tín hiệu nhiễu ở ngõ ra tầng khuếch đại 2
Ta có:
( )
01 1 1NNVNXp
SSSK=+

( )
02 01 2 2
NNNXp
SSSK
=+

Kp1 Kp2

Ta thấy : thành phần thứ nhất là tạp âm xuất hiện ở ngõ vào tầng khuếch đại 1
gây ra.
Thành phần thứ 2 là tạp âm do xuất hiện ở ngõ vào tầng 2 gây ra.
Nếu chọn
12p pp
K KK==
thì tạp âm tầng đầu gấp
p
K
lần tạp âm ở tầng sau.
Như vậy: tạp âm chủ yếu do tầng đầu quyết định.
2. Tạp âm riêng trong cuộn dây đầu từ
Do tác dụng nhiệt lên cuộn dây làm cho các điện tử chuyển động gây nên tạp
âm. Sức điện động của tạp âm đầu từ được tính bằng
1, 3 .
n
eRf
=∆

n
e
: Sức điện động tạp âm hiệu dụng (
µν
)
R
: Trở kháng của cuộn dây (KΩ)
f
∆
: Dải tần làm việc, tính bằng KHz
Ta thấy: tạp âm tăng theo căn bậc 2 của trở kháng cuộn dây và dải tầng làm

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thôngTh.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
30
f
: tần số tín hiệu
n
: số cuộn dây của đầu từ
φ
: từ thông, phụ thuộc tiết diện của lõi sắt.
Ngoài ra, trong thực tế để đặc trưng cho sự tiêu hao trên mạch từ và khe từ,
người ta đưa tỉ số suy giảm tín hiệu
sin
d
S
d
π
λ
π
λ
=

d
: độ rộng khe từ

λ
: độ dài sóng
.
v

Khi tần số đủ cao:
d
π
λ
→∞

sin
lim lim 0S
∞
⇒= =
∞

làm cho tín hiệu ra ở cuộn dây qua cuộn dây đầu từ suy giảm nhanh chóng.
Để tăng tín hiệu trên cuộn dây đầu từ ta có thể tăng
n
, tuy nhiên khi tăng
n
thì
dẫn đến L tăng
→
tăng nhiễu ( thực tế người ta khống chế giá trị này
≤
(1,6-1,6mH ),
hoặc tăng
φ
bằng cách tăng tiết diện lõi sắt. Tuy nhiên tiết diện lõi sắt bị giới hạn bởi
độ rộng khe từ và độ rộng track ghi. Do đó để tăng
e
ta phải phối hợp nhiều yếu tố kỹ
thuật trong đầu từ. Nguồn
cc
V
cần được ổn áp và lọc kỹ để tránh được nhiễu nguồn xoay chiều và
tầng công suất gây ra trên đường cấp điện
Trên sơ đồ mạch ta có:
E1 E2 1 2
12 1 2
CC
bb
II II
II
βββ
=⇒=
⇒==⇒ =

Hình 2.9
Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đầu từ Cascade
Vin
Vout
VCC
Hình 2.10
Sơ đồ mạch khuếch đại đầu từ điển hình
RB2
5K6
Vout