Lịch sử của dây dẫn audio (kỳ 1)

Lịch sử của dây dẫn audio (kỳ 1)

Thursday 27/12/2018 2:46 pm GMT +7

Xem thêm:

Cùng với sự phát triển của công nghệ điện thoại, dây dẫn tín hiệu cũng bắt đầu xuất hiện, đây chính là tiền đề để các loại dây audio sau này xuất hiện.

Lịch sử của dây dẫn audio bắt nguồn từ một lĩnh vực có ít nhiều liên quan: thông tin liên lạc. Bất cứ ai làm trong lĩnh vực sản xuất dây hoặc có liên quan đến dây tín hiệu cũng đều biết rằng chất lượng của dây phụ thuộc nhiều vào quan hệ giữa sợi dẫn và lớp điện môi. Tuy nhiên, ở thời kỳ phôi thai của nền công nghiệp âm thanh, không phải ai cũng biết đến điều đó.

Lich su cua day dan audio

Những năm 1800, khi phương tiện liên lạc từ xa chủ yếu là điện tín, các trạm điện tín được mắc loại dây trần, với đường tiếp địa làm đường trở về (ground return). Khoảng cách dẫn truyền (transmission distance) và độ động tín hiệu (dynamic range) được quyết định bởi điện áp và độ nhạy thiết bị thu (repeater sensitivity). Giải thích một cách đơn giản, toàn bộ hệ thống hoạt động theo nguyên tắc tăng độ nhạy để có thể truyền tín hiệu đi xa với khoảng cách lên đến hơn 300 cây số thông qua dây tín hiệu có khổ đường kính 3.2mm.
Cho đến năm 1870, những loại dây dẫn trần bắt đầu chạm đến mốc giới hạn của mình. Với sự ra đời của điện thoại, nhu cầu cần có một loại dây dẫn với độ méo tiếng và nhiễu ồn thấp đã xuất hiện. Các dây dẫn trần dùng cho điện tín không sử dụng được do tương tác giữa sợi dẫn và điện môi khiến tín hiệu bị giảm chất lượng một cách nghiêm trọng.
Năm 1873, James Maxwell đưa ra bốn phương trình để mô tả trường điện từ cũng như những tương tác của chúng đối với vật chất. Tuy nhiên phải đến 2 thập kỷ sau người ta mới tìm ra giải pháp để có thể xử lý vấn đề của dây dẫn tín hiệu một cách ổn định.

Lich su cua day dan audio dep

Năm 1890, những mẫu dây cáp được bọc chống nhiễu, cách điện bằng giấy khô bắt đầu ra đời. Hằng số điện môi và vận tốc dẫn truyền của giấy khô tốt đã giúp cải thiện chất lượng âm thanh và khoảng cách truyền tín hiệu một cách đáng kể, nhưng kể từ sau đó, chất lượng dây tín hiệu điện thoại gần như không có thay đổi. So sánh với dây trần, các dây tín hiệu mới này vẫn tỏ ra kém hiệu quả, khoảng cách truyền tín hiệu còn khá hạn chế. Gốc rễ của vấn đề này, vốn không bao giờ giải quyết triệt để được ngay cả ở thời điểm hiện tại, nằm ở sự sai khác giữa hằng số thời gian (time constant) của sợi dẫn và chất điện môi. Ở dây trần, tín hiệu được truyền đi với vận tốc ánh sáng, nhưng đối với dây đã được bọc nhiễu và cách điện, vận tốc tín hiệu bắt buộc phải chậm lại do vận tốc dẫn truyền của điện môi thấp hơn hẳn. Điều này tác động đến dải tần nghiêm trọng đến mức dây cáp không thể dùng được với khoảng cách quá xa mà chỉ có thể ở một đoạn gần.
Tuy nhiên, nhìn nhận một cách công bằng, những sợi cáp tín hiệu với lõi dây xoắn vào nhau, sử dụng giấy khô để làm điện môi vẫn khá cao cấp so với những gì mà chúng ta sử dụng hiện nay. Xét về kỹ thuật, giấy khô có khả năng cách điện tốt hơn nhựa perfluoroalkoxy (PFA).

Lich su cua day dan audio tot

Khi được các công ty điện thoại đưa vào sử dụng, dây cáp tín hiệu được xử lý điều áp với nitơ khô để đảm bảo giấy có thể giữ được hằng số điện môi ở mức 2.0 hoặc thấp hơn.
Năm 1900, nước Mỹ lâm vào cuộc khủng hoảng kỹ thuật, liên quan trực tiếp đến vấn đề điện thoại và công ty AT&T treo thưởng lớn cho bất cứ ai giải quyết được vấn đề này. 4 năm sau, một kỹ sư tên là Michael Pupin tìm ra được giải pháp. Bằng cách ghép nối tiếp một cuộn dây vào đường dây truyền điện tại các khoảng cách bằng nhau, đặc tính quá độ của đường dây, đặc biệt là dây trung thế sẽ trở thành đặc tính biểu hiện khi đóng hay ngắt điện. Như vậy, vận tốc dẫn truyền của sợi dẫn sẽ khớp với vận tốc dẫn truyền của chất điện môi. Cuộn dây dùng để ghép nối ấy được gọi là cuộn cảm điện thoại, hoặc cuộn pupin. Chúng không thực sự giải quyết triệt để vấn đề, nhưng nếu biết khéo léo kết hợp với một loại mạng lưới, EQ và thiết bị khuếch đại, chúng sẽ khiến dây cáp điện thoại sử dụng được ở khoảng cách xa. Tất nhiên, cái gì cũng có đánh đổi của nó, để tín hiệu nghe được có thể truyền đi với khoảng cách rất xa, sợi cáp tín hiệu buộc phải cắt giảm độ động và băng thông. Michael Pupin được trao bằng sáng chế vào năm 1904 và AT&T, giữ đúng lời hứa của mình, đã trả cho ông một khoản tiền rất lớn để mua bản quyền cho phát minh này.

Lich su cua day dan audio chat

Nhược điểm lớn nhất của cuộn cảm điện thoại là chúng chỉ thực hiện việc sửa tốc độ ở những đoạn được nối ghép chứ không phải xuyên suốt, liên tục cho toàn bộ đoạn dây. Cuối cùng, để tốc độ của sợi dẫn khớp với tốc độ của điện môi, người ta phải lắp rất nhiều cuộn cảm như vậy trên cùng một sợi dây.
Kể từ năm 1890 cho đến nay, dây cáp thay đổi rất ít. Các kỹ sư chủ yếu tập trung vào việc trung hòa lại vấn đề thường gặp trên dây cáp, hoặc cố gắng dùng một phương pháp “đường vòng” (bypass) để có thể tránh mắc phải vấn đề. Trên thực tế, phương pháp giải quyết cho vấn đề dải tần số audio của điện thoại chưa bao giờ được tìm ra. Nhưng rồi, radio và các hệ thống digital carrier system xuất hiện, trở thành một phương pháp bypass rất hiệu quả. Chúng biến tín hiệu dưới dạng dòng điện xoay chiều trở thành sóng xung. Nhờ các thiết bị này mà lần đầu tiên, đường dây điện thoại xuyên lục địa đã bắt đầu xuất hiện.

(Hết kỳ 1)

Xem:

Lịch sử của dây dẫn audio (kỳ 1)

Lịch sử của dây dẫn audio (kỳ cuối)

Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây

Lịch sử hình thành hãng Nordost đến từ Mỹ

Nguyễn Hào

Từ khóa:

Phụ kiện Audio