Loa từ phẳng từ lâu đã là niềm yêu thích của một số người. Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sâu về thiết kế chung của loại loa đó.
Hầu hết các loa từ phẳng (magnetic planar) và true ribbon đều được làm ở Mỹ, nổi tiếng nhất là các đại diện như Magneplanar, Apogee, Eminent Technology… Có hai loại lớn mà chúng ta cần biết, gồm:
Từ phẳng: là các tấm màng Mylar hoặc Kapton được kéo căng, với voice coil bằng nhôm được cố định lên màng bằng cách gắn keo hay in lên.
Ribbon: sử dụng một voice coil bằng nhôm rất mỏng được treo tự do như một bộ truyền phát trong điều kiện từ trường song song.
Loa từ phẳng sử dụng một dãy các nam châm đặt ở mặt sau của tầm màng (có méo điều biên tương đối cao hoặc ở hai bên (độ méo thấp hơn rất nhiều, nhưng cũng đồng thời tạo ra khoang cộng hưởng nhỏ giữa các cặp nam châm ở đằng trước và đằng sau). Các dãy nam châm cung cấp dãy từ trường không đều, do đó chuyển động màng loa không được nhất quán như ở loa tĩnh điện. Dù vậy, so với loa tĩnh điện, loa từ phẳng chơi được âm lượng lớn hơn rất nhiều do hiện tượng phóng hồ quang không ảnh hưởng đến chúng.
Loa từ phẳng có giá trị BL thấp hơn so với các các driver tỏa âm trực tiếp thông thường (trong thiết kế driver, B để chỉ từ trường mạnh trong khe từ, L là cuộn voice coil helical dài đặt trong khe từ đó). Đây là kết quả của việc sử dụng nam châm có khoảng cách giữa các cực lớn và cuộn voice coil trong khe từ ngắn hơn. Giảm chấn màng loa chủ yếu dựa vào tải không khí chứ rất ít khi do ampli kiểm soát. Vì thế, đây là một phối ghép loa không thực sự chặt chẽ, do đó đường cong trở kháng tương đối ít dao động (nếu như giá trị BL cao hơn, ta có thể thấy đường cong trở kháng đi lên – xuống nhiều hơn), và kết quả là đòi hỏi về công suất cũng rất lớn.
Mặc dù tải thuần trở (resistive load) rất tốt đối với ampli, với loa thì lại không như vậy. Driver về mặt tự nhiên đã có tính điện kháng (reactive) vì chúng vốn là bộ lọc thông dải, với dải thông hẹp hơn nhiều so với ampli toàn dải phối ghép cùng. Vì ampli đang đánh vùng chặn dải (band-reject region), một driver có khả năng phối ghép chặt chẽ sẽ đem đến tải giống như bộ lọc. Đây chính là khởi đầu cho thuyết Thiele / Small. Cách duy nhất để có ampli có tải thuần trở là thiết kế những phân tần giả phức tạp để đảo ngược tải của loa, hoặc dùng những driver được kết nối từ rất lỏng lẻo.
Ý tưởng loa hoàn hảo sẽ đem đến tải thuần trở cho ampli chỉ là marketing bởi trên thực tế, một driver như vậy sẽ cần chơi tốt các dải âm từ 10Hz đến 100kHz. Với driver tuyệt vời như thế, người ta không cần chú ý đến tải ampli làm gì nữa.
Quay trở lại với loa từ phẳng, cách duy nhất để tăng khả năng kết nối cũng như cải thiện độ nhạy là:
1. Giảm khoảng từ. Điều này sẽ hạn chế khoảng hành trình màng loa nhưng cũng yêu cầu cần phải có một khung loa chính xác, có độ cứng chắc cao hơn dùng để giữ các cặp nam châm đối nhau.
2. Tăng số lượt bằng cách kéo dài đoạn dây hoặc đoạn mạ nhôm trên màng plastic. Hạn chế của phương pháp này là tăng khối lượng lên màng loa. Điều này sẽ khiến độ nhạy và khả năng đánh nhanh, đáp ứng tốt các âm thanh tức thời bị suy giảm. Tăng khối lượng màng loa gấp đôi sẽ giảm độ nhạy đi ¼ so với giá trị ban đầu, vì vậy hầu hết các nhà thiết kế đều cố gắng tránh tăng khối lượng của màng rung.
3. Sử dụng nam châm với lực kháng từ cao hơn. Những nam châm mới dùng nguyên tố đất hiếm có thể cải thiện rất tốt. Khi nam châm mạnh hơn, người ta cũng yêu cần khung lắp màng cần phải cứng chắc hơn.
Những ai thiết kế loa từ phẳng sẽ gặp phải một loạt vấn đề, không khác mấy so với vấn đề của loa tĩnh điện. Loa từ phẳng cần phải giải quyết vấn đề của dãy nam châm quá mạnh, có thể uốn cong khung lắp bất cứ lúc nào, trong khi loa tĩnh điện thì dễ gặp hiện tượng hồ quang điện áp cao có thể đánh thủng màng loa.
Và giờ chúng ta sẽ chuyển sang một công nghệ khác, nhìn qua thì khá giống loa từ phẳng nhưng thực tế thì lại khác hoàn toàn, đó là loa ribbon. Những driver ribbon với màng treo tự do hoàn toàn không bị cộng hưởng màng hay có vấn đề với nam châm như loa từ phẳng, do đó chúng thường có khả năng đáp ứng các dải âm vượt trội, chuyển động driver nhất quán hơn và phù hợp làm loa line-source hơn (line-source là loa tỏa âm theo một đường thẳng, giúp âm thanh hướng thẳng tuyến tính về phía người nghe, trong khi hầu hết loa hiện nay thiết kế theo cấu trúc point source, hướng âm thanh tỏa ra theo hình cầu). Dù vậy, những loa này có trở kháng cực thấp (chưa được đến 1 Ohm). Ribbon cũng không phù hợp làm woofer hay midrange do phạm vi tỏa âm quá nhỏ. Hầu hết các loa ribbon đều yêu cầu có biến áp khớp giá trị để có thể phối ghép được với ampli.
Loa từ phẳng với ưu thế không thùng loa hoàn toàn không tạo ra bất cứ cộng hưởng nào, khiến các dải âm trong phạm vi từ 100Hz đến 1kHz trở nên rất trung thực. Do đó, chất âm của loa từ phẳng thường đứng giữa một loa điện động tốt với một loa tĩnh điện. Diện tích bề mặt của loa từ phẳng khá rộng, có khả năng đánh với âm lượng cao gần giống như loa kèn, kết hợp với trung âm cực kỳ chân thực khiến loa từ phẳng rất hợp với thể loại nhạc phức tạp, có quy mô lớn như giao hưởng hay đồng ca.
Cũng giống như loa tĩnh điện, cộng hưởng xuất hiện ở phạm vi 40 – 200Hz là kết quả của hiện tượng rung khung loa kết hợp phản hồi âm thanh từ phòng, do đó việc tìm vị trí đặt loa không thể xem nhẹ. Bên cạnh đó, việc bố trí driver bass, midrange và treble song song sẽ tạo ra góc tỏa âm rất phức tạp, đặc biệt là ở tần số cắt, vì thế vị trí để tạo ra âm hình stereo hoàn chỉnh thường không phải vị trí có tiếng bass hay nhất. Do đó, loa từ phẳng hợp với những căn phòng rộng lớn, vuông vức, phối ghép ampli cực kỳ mạnh để bù lại cho độ nhạy và giá trị BL thấp.
Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây
Lịch sử hệ thống âm thanh stereo
Nguyễn Hào
