SoundEngine là một công nghệ quan trọng, được áp dụng cho các thiết bị của Hegel. Vậy bản chất của công nghệ này là gì và nó hoạt động ra sao?
Để hiểu về công nghệ SoundEngine của Bent Holter, người sáng lập đồng thời là kỹ sư trưởng của Hegel Music System, chúng ta cần đặt câu hỏi: Có điều gì không ổn đối với ampli thông thường? Câu trả lời của vị kỹ sư người Na Uy này là hồi tiếp âm, thứ được dùng để điều chỉnh méo ở mỗi tầng khuếch đại cục bộ hay mạch khuếch đại toàn cục – vòng lặp hồi tiếp trong đó đầu vào được cấp một phần tín hiệu đầu ra để ra phân biệt, dẫn đến việc méo tiếng bị loại bỏ.
Trên lý thuyết, điều này nghe rất đơn giản, thế nhưng Holter đã nhanh chóng khiến người nghe phải bất ngờ với sự thực: transistor không hoạt động tức thời. Chu trình của chúng lúc nào cũng có độ trễ thời gian rất nhỏ. Khi tín hiệu đầu ra nhận hồi tiếp từ tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu vào mới đã lại xuất hiện, dù chỉ là một lượng rất nhỏ nhưng vẫn chứa vòng lặp hồi tiếp chỉnh lỗi tín hiệu, từ đó gây ra sai khác về pha thời gian. Càng nhiều tầng trong mạch khuếch đại, độ trễ thời gian càng lớn và sai khác về pha càng cao.
Bên cạnh đó, cũng theo Holter, mạch sử dụng hồi tiếp âm đòi hỏi phải giảm độ lợi các dải tần số cao, như vậy độ trễ thời gian của transistor mới không khiến các dải cao bị dao động.
Nếu như tăng tốc độ cho vòng lặp hồi tiếp (feedback) quá phức tạp, sẽ thế nào nếu ta giảm tốc độ truyền thẳng (feedforward)? Đó chính là tiền đề để Hegel tạo ra mạch SoundEngine cũng như thế hệ thứ hai của nó. Tín hiệu sao chép lại từ tín hiệu đầu vào của tầng khuếch đại sẽ được nạp vào một hệ thống analog, từ đây nó liên tục được tách ra từ tín hiệu đầu ra để cách li tín hiệu méo trong thời gian thực. Những tín hiệu méo này sẽ được đưa vào hệ thống analog thứ hai để đảo ngược lại trước khi gửi tín hiệu đó về đầu ra của tầng khuếch đại nhằm chặn nhiễu. Nhưng không phải tín hiệu nhiễu nào cũng trải qua quá trình này, chỉ có những tín hiệu nhiễu vượt quá mức cho phép mà thôi.
Thế còn độ trễ thời gian của transistor thì sao? Khi tín hiệu âm nhạc và các méo tiếng có liên quan dao động, mạch SoundEngine 2 của Holter sẽ tự tạo ra độ trễ thời gian để khớp chính xác độ trễ của tín hiệu đầu ra. Do đó, nó có thể dễ dàng đánh lên 300kHz và giảm được nhiễu độ động khoảng 30 đơn vị, từ đó khiến hệ số damping lên đến hàng ngàn. Tất cả đều là lợi ích của việc dùng mạch truyền thẳng.
Công nghệ SoundEngine 2 cũng có thể áp dụng được cho tầng đầu ra cuối cùng của ampli, hay có thể hiểu là điểm tiếp xúc giữa loa và ampli. Đây cũng chính là nơi méo giao điểm xuất hiện. Chúng ta cần hiểu rằng với thiết kế mạch push/pull, tín hiệu đầu vào sẽ được chia thành hai bán kỳ âm dương, một nửa số transistor của tầng đầu ra sẽ khuếch đại bán kỳ dương trong khi nửa còn lại có nhiệm vụ khuếch đại bán kỳ âm, sau đó ghép hai bán kỳ đã được khuếch đại lại để tạo thành tín hiệu âm thanh hoàn chỉnh. Méo giao điểm tạo ra điện áp bằng 0 trên sóng đầu ra khi chuyển từ bán kỳ tín hiệu này sang bán kỳ tín hiệu kia. Nguyên nhân là vì khi ở điểm chuyển giao bán kỳ, hai thiết bị không hoạt động ăn khớp với nhau, dẫn đến tình trạng xuất hiện độ trễ rất nhỏ trước khi một thiết bị chuyển sang trạng thái ngắt hoàn toàn và thiết bị còn lại chuyển sang mở. Độ trễ này khiến cho cả hai đều ở trạng thái ngắt cùng lúc, khiến cho sóng tín hiệu có hình dạng như dưới đây. Holter tin rằng méo giao điểm chính là nguyên nhân khiến ampli class A/B xuất hiện hiện tượng gọi là âm thanh transistor.
Theo Holter, méo giao điểm sẽ tạo ra méo hài lẻ bậc cao, thường khó nghe vào thiếu nhạc tính hơn so với méo hài bậc chẵn.
Dòng bias biến thiên khi chạy qua transistor sẽ điều tiết lại hiện tượng trễ thời gian giữa hai transistor với một điểm bias tối ưu, từ đó giảm thiểu méo giao điểm có liên quan. Thế nhưng điểm bias tối ưu đó chính là mục tiêu cần hướng đến khi chuyển từ sóng sine đối xứng sang dạng tín hiệu analog, luôn đòi mức năng lượng khác nhau để giữ nhiệt độ transistor trong tầm kiểm soát. Ở môi trường mà nhiệt độ thay đổi liên tục, điểm bias tối ưu cũng sẽ thay đổi theo.
Hay nói cách khác, méo giao điểm cũng giống như méo tiếng ở tầng khuếch đại, đều có tính động. Nó thay đổi với tín hiệu âm nhạc đầu vào và có thể chỉnh sửa thông qua quá trình giám sát và điều chỉnh của mạch SoundEngine 2.
Bent Holter có thể không phải là người duy nhất sử dụng mạch truyền thẳng trong ampli để sửa lỗi, thế nhưng thiết kế mạch SoundEngine đã xuất hiện ngay từ những năm đầu tiên của Hegel Music System.
Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây
Lịch sử hệ thống âm thanh stereo
Nguyễn Hào
