 |
|
Ampli TA-DR1 của Sony. (IXBT) |
Khác với các ampli số hoạt động trên cơ sở nhận tín hiệu đầu vào là tín hiệu analog, ở ampli số thuần khiết, từ tín hiệu đầu vào đến điều chỉnh âm lượng, điều chỉnh âm sắc... đều được xử lý trên tín hiệu số. Hiện nay, nếu so với ampli số có đầu vào analog thì ampli digital thuần có số lượng sản xuất ít hơn, song trong tương lai không xa, do tính ưu việt của nó, đồng thời do có kỹ thuật tiên tiến và tinh xảo thì chắc hẳn ampli thuần sẽ có ưu thế hơn hẳn so với các loại ampli khác.
Tại thời điểm này, có thể nói một số đại diện cho dòng ampli "full digital" tiêu biểu là TA-DR1 , dùng phương thức chuyển đổi PWM làm cơ sở; M-2150 của TacT dùng công nghệ Equibit hay SM-SX300 của Sharp sử dụng bộ chuyển đổi PDM (vẫn thường được gọi là 1 bit ampli).
 |
|
TacT M-2150. (Impress) |
Hầu hết tất cả các ampli "full digital" đều xử lý tất cả các tín hiệu số của CD (PCM), hay của SACD (DSD) bằng một bo mạch xử lý tín hiệu digital chuyên dụng để chuyển đổi thành tín hiệu PWM hay tín hiệu PDM. Thế nhưng, nếu chuyển đổi nguyên tín hiệu PCM 44,1 kHz/16 bit của CD sang tín hiệu PWM hay PDM thì xảy ra một lỗi kỹ thuật. Đó là độ chênh lệch so với tín hiệu gốc quá lớn dẫn đến tạp âm bị pha vào trong âm thanh khi xuất âm thanh khỏi hệ thống. Để xử lý được hiện tượng này, trước tiên, các tín hiệu PCM được tăng cường bằng phương pháp xử lý up-convert thông qua việc xử lý tín hiệu số dị bộ, biến đổi Delta-Sigma để hạn chế lượng tạp âm được đưa vào trong tín hiệu khi xử lý. Từ đó thu được tín hiệu PWM hay PDM chuẩn.
| *Ampli analog và ampli digital |
| *Tới thời ampli số |
| *Cấu tạo của ampli số |
Ví dụ, đối với TA-DR1 của Sony, các dữ liệu số PCM/DSD đều được up-convert lên 88,2 kHz bằng vi mạch chuyên dụng LSI 32 bit, sau đó, dùng bộ biến đổi 3 lần Delta-Sigma để thu được tín hiệu PWM. Switching có tần số là 705,6 kHz. Loại TacT Audio M-2150 của Đan Mạch có sử dụng thiết bị xử lý 48 bit DSP, tất cả các dữ liệu PCM đều được tăng cường đến mức 192 kHz. Sau đó dùng bộ biến đổi 4 lần Delta-Sigma để sinh ra tín hiệu PWM. Switching có tần số là 384 kHz.
Như trên đã nói, khác với các ampli đèn và bán dẫn thông dụng, chỉ cần nhìn mạch điện cũng có thể mô phỏng được hoạt động của ampli. Đối với các ampli số, hầu hết những chi tiết về kỹ thuật và nguyên lý hoạt động đến hiện nay vẫn chưa được công bố rộng rãi. Các hãng, như TacT Audio, BelCanto, Sony, Sharp... đều có những bí quyết riêng trong thiết kế, đặc biệt là vấn đề viết phần mềm cho các mạch xử lý số. Đây cũng chính là một kỹ thuật mà rất nhiều người đang mong đợi.
Đầu ra của ampli số
 |
|
Ampli số của Sharp. (Hometheaterhifi) |
Do transitor lưỡng cực (bipolar transistor) có tốc độ chuyển mạch không cao nên trong hầu hết các bo mạch switching tầng cuối của ampli số đều sử dụng Mosfet trong kỹ thuật xử lý. Sony TA-N88 (được sản xuất vào năm 1977) là ampli số đầu tiên trên thế giới sử dụng phương thức PWM. Ampli này đã dùng V-FET do công ty sản xuất làm linh kiện chuyển mạch tầng cuối.
Mặc dù hoạt động ở cơ chế ngắt - mở nhưng hiệu suất làm việc thực tế của tầng cuối trong ampli số rất cao. Phần lớn năng lượng điện được chuyển thành công suất đưa ra loa, tổn hao nhiệt rất nhỏ. Ví dụ, bo mạch switching của ampli số Sony TA-DR1 dùng hai chiếc N-channel Mosfet song song để có được công suất là 300 Watt (với 4 Ohm). Ampli số MX-D1 thì còn sử dụng đến 3 chiếc N-channel Mosfet song song để tạo ra được một công suất là 500 Watt (4 đến 8 Ohm).
 |
|
Ampli số và đầu CD Bronte. (Virgin) |
Để có được âm thanh hoàn chỉnh ở đầu ra loa trong hệ thống xuất ra của ampli số, cần phải có một công đoạn chuyển đổi tín hiệu xung đã được số hóa trở lại tín hiệu analog như truyền thống. Đảm nhiệm chính trong công việc này là bộ lọc thấp qua Low Pass Filter. Nếu không có bo mạch Low Pass Filter, hệ thống loa chắc chắn sẽ bị làm hỏng bởi các thành phần sóng có chu kỳ cao. Bởi vậy, để loại được những sóng có hại cho hệ thống loa, sự tồn tại của bo mạch Low Pass Filter là không thể thiếu trong hệ thống ampli digital. Khi đó, các thành phần tạp âm được loại bỏ với hiệu suất rất cao, chất lượng âm thanh được cải thiện rất nhiều.
Một trong những chìa khóa để làm tăng chất lượng âm thanh của hầu hết ampli số là kỹ thuật hồi tiếp âm. Thế nhưng, ampli TacT Audio và Sony lại không sử dụng kỹ thuật feedback. Còn ở ampli 1 bit của Sharp lại sử dụng kỹ thuật feedback của riêng mình, khắc phục được hiện tượng hoạt động không ổn định của hệ thống gây ra bởi những biến động bất thường của điện thế nguồn điện. Bộ nguồn trong ampli số rất nhỏ gọn. Việc lắp đặt một bộ nguồn thế nào cho hợp lý phụ thuộc rất nhiều vào kỹ thuật feedback mà nhà sản xuất sử dụng trong ampli.
Những tồn tại của ampli số
 |
|
Ampli số cũng có nhược điểm. (Zetex) |
Ampli số có hai nhược điểm lớn: Phát sinh sóng tạp âm tần số cao và ampli bị ảnh hưởng bởi sự biến động của điện áp nguồn. Tất nhiên, tất cả những vấn đề đó đều có những phương pháp để khắc phục và hiện tại, ampli số đã từng bước xâm nhập vào đời sống của giới chơi nhạc.
| *Ampli công suất McIntosh MC602 |
| *Dòng Masters Series của NAD |
| *Mono ampli Pass Labs XA-160 |
Về nguyên lý hoạt động, phương thức PWM có khả năng hạ thấp tần số switching hơn so với phương thức PDM. Việc không chế được tần số switching ở mức thấp giúp cho hệ thống chạy ở công suất lớn mà vẫn ổn định. Với tín hiệu PCM của đĩa CD thì không có gì xảy ra, nhưng khi xử lý digital với tín hiệu SACD phải cần đến chuyển đổi decimesion và ampli số không còn khả năng phát huy được hết những phẩm chất vốn có của âm thanh SACD.
Nói đến phương thức PDM, trước hết phải nói tới sự cần thiết của tín hiệu đầu ra ổn định với tốc độ switching cực cao. Kỹ thuật thu tín hiệu đầu ra như trên có thể thực hiện được bằng cách thu tất cả các tín hiệu rời rạc trệ khoảng lấy mẫu của SACD. Thế nhưng, một nhược điểm của kỹ thuật này là khi chuyển đổi Delta-Sigma ở nhiều mức cao hơn thì nó làm phát sinh nhiều sóng tạp âm tần số cao so với phương thức PWM. Bên cạnh đó, khi biến đổi Delta-Sigma thì việc xuất hiện các tín hiệu không chính xác cũng làm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng âm thanh. Đây cũng là một vấn đề mà các nhà thiết kế phải giải quyết triệt để trong kỹ thuật chế tạo ampli.
(Theo Nghe Nhìn)