Cơ chế làm việc của power-amp đèn (phần 2)

Ngoài biến áp xuất âm và bóng đèn ra, còn có điều gì khiến cho một power-amp đèn trở nên khác biệt so với power-amp bán dẫn?

Có một cách phân loại ampli đèn khá phổ biến, đó là dựa vào loại bóng công suất dùng ở tầng đầu ra. Thường sẽ có hai loại là ba cực (triode) và năm cực (pentode). Power-amp đèn ba cực hầu như có chất âm hay nhất nhưng lại có công suất không quá mạnh, chưa kể thiết kế của chúng khiến tương quan giá thành cho mỗi watt quá cao so với các thiết kế ampli đèn khác. Các ampli đèn ba cực có thể hoạt động ở chế độ kéo/đẩy hoặc single-ended tùy vào thiết kế của nhà sản xuất.

Bóng năm cực khác với bóng ba cực ở chỗ bên trong vỏ bóng sẽ có năm điện cực khác nhau, nhờ vậy mà công suất đầu ra cùng độ hiệu quả của bóng đèn tăng lên đáng kể. Một vài ampli đèn cho phép người dùng chuyển chế độ hoạt động ba cực / năm cực mà không cần phải đổi bóng công suất. Người dùng có thể chuyển về chế độ ba cực để nghe các bản nhạc thính phòng với mức âm lượng thấp, hoặc bật sang chế độ năm cực khi các bản nhạc cần phải chơi với âm lượng lớn hơn, đòi hỏi công suất phải mạnh hơn. Lựa chọn chuyển chế độ này sẽ giúp người nghe chọn chế độ đầu ra phù hợp nhất với loa. Những cặp loa có độ nhạy cao thường sẽ không có vấn đề gì khi ampli phối ghép cùng ở chế độ ba cực. Tuy nhiên, với những cặp loa có độ nhạy thấp hơn, đòi hỏi nhiều công suất hơn thì ampli đèn cần phải hoạt động ở chế độ năm cực.

thiet ke SET chuan

Ngoài ra, còn có một loại tầng đầu ra sử dụng bóng đèn chân không khác tên là Ultralinear (siêu tuyến tính) được David Hafler và Herbert Keroes phát triển vào năm 1951. Chế độ hoạt động siêu tuyến tính là phương pháp kết nối bóng năm cực sao cho nó hoạt động giống như một bóng ba cực. Cụ thể hơn, một phần điện áp dương cực (plate voltage) sẽ được gửi trả về lưới lọc (screen grid) của bóng năm cực. Chế độ siêu tuyến tính được sử dụng cho hầu hết mạch ampli đèn suốt hàng chục năm bởi nó có khả năng đem đến công suất lớn của bóng năm cực nhưng đặc tính âm thanh thì lại giống như bóng ba cực vậy.

Một vài ampli đèn, đặc biệt là các ampli SET (Single-ended triode) sẽ cho phép người dùng điều chỉnh lượng hồi tiếp. Người dùng có thể dựa vào đó để chỉnh ra chất âm mình mong muốn, hoặc quyết định xem đánh đổi như thế nào thì chấp nhận được. Giảm lượng hồi tiếp thường sẽ khiến chất âm thuần khiết hơn, nhưng cái giá phải trả là âm bass bị rối loạn, khó kiểm soát hơn.

Cần lưu ý rằng ampli đèn không có hiện tượng tăng công suất đầu ra khi trở kháng giảm giống như ampli bán dẫn. Biến áp xuất âm của ampli đóng vai trò giống như nguồn dòng điện chứ không phải nguồn điện áp, giảm giá trị điện áp đầu ra khi trở kháng bắt đầu giảm. Đây cũng là một lý do khiến ampli đèn có âm bass kém chặt chẽ, kém mở rộng hơn so với ampli bán dẫn.

ampli den SET 3 copy

Cuối cùng, mạch nguồn của power-amp được thiết kế khác biệt hoàn toàn so với mạch nguồn của ampli bán dẫn. Điện áp ở thang nguồn cho mạch đầu ra của ampli đèn có thể lên đến hàng trăm volt, trong khi ở ampli bán dẫn con số này thường chỉ từ ±60V đến ±100V. Do điện áp đầu ra quá cao này, các tụ lưu (tức tụ lọc) của mạch nguồn ampli đèn thường lưu trữ năng lượng cao hơn nhiều so với tụ lưu của ampli bán dẫn. Điện áp này được gọi là điện áp B+, nó khiến tụ điện có khả năng chuyển lượng dòng điện cực lớn qua cơ thể nếu lỡ chạm vào và có thể gây tử dụng. Năng lượng được lưu trữ tính bằng đơn vị Joules (J), được tính bằng công thức sau:

W = ½ CV2

Trong đó W là năng lượng được lưu trữ, C là điện dung của tụ tính bằng đơn vị Farad, V là điện áp. Nếu như cho cùng một giá trị điện dung (tính bằng microfarad) nhưng điện áp tăng gấp 10 lần, có thể thấy mạch nguồn của ampli đèn trữ được mức năng lượng cao hơn nhiều so với ampli bán dẫn. Yếu tố này có thể chính là nguyên nhân khiến cho một ampli đèn dù có cùng công suất như ampli bán dẫn nhưng âm lượng vẫn lớn hơn hẳn.

Ampli đèn cũng phải cấp một lượng điện áp một chiều khá nhỏ cho dây tóc. Ở những bóng đèn có mức tín hiệu thấp, con số đứng đầu trong tên bóng đèn (6DJ8, 12AX7…) sẽ cho biết lượng điện áp mà dây tóc sử dụng, thường là 6V hoặc 12V. Vì dây tóc là phần tỏa nhiệt và phát sáng nên người ta cũng gọi nó là phần đốt (heater).

thiet ke SET

Nhìn từ quan điểm thiết kế, power-amp đèn sở hữu một vài ưu điểm nhất định. Thứ nhất, chúng tương đối đơn giản. Nếu so sánh sơ đồ mạch với power-amp bán dẫn sẽ thấy power-amp bán dẫn dùng nhiều linh kiện hơn, phần lớn đặt ở trên đường tín hiệu. Càng dùng ít linh kiện trên đường tín hiệu bao nhiêu thì âm thanh sẽ càng gần với nguyên gốc bấy nhiêu. Khi bị quá tải, xén ngọn tín hiệu của ampli đèn sẽ ít hơn, trong khi ở ampli bán dẫn, xén ngọn tín hiệu có thể khiến dạng sóng gần giống với sóng vuông. Hơn nữa khi xén ngọn tín hiệu, méo hài của ampli đèn chỉ gồm méo hài bậc hai và bậc ba, trong khi ở ampli bán dẫn méo hài chủ yếu là méo hài bậc cao và bậc lẻ (bậc năm, bậc bảy, bậc chín…) Thực tế cho thấy méo hài bậc hai 10% vẫn dễ nghe hơn méo hài bậc bảy 0.5%.

Các bạn có thể xem thêm phần khác tại đây 

Cơ chế làm việc của power-amp đèn (phần 1)
Bạn có thể tham khảo sản phẩm khác tại đây

Những điều cần biết về bóng đèn điện tử NOS cho ampli đèn

Nguyễn Hào