Driver luôn phải có màng loa thật cứng chắc để có thể chuyển động theo hình piston, từ đó tránh gây ra méo tiếng. Như vậy, chuyển động bề mặt nhất quán là một đặc điểm của driver tốt.
Nếu không tính đến loa plasma, trong thế giới của loa, cụ thể hơn là trong thế giới của driver, chúng ta sẽ phải sử dụng các vật liệu dạng rắn, giống như những gì mà Rice và Kellogg từng sử dụng để làm nên cặp loa màng nón đầu tiên vào năm 1928. Ở thời điểm đó, họ làm màng nón từ giấy và cho đến nay, giấy vẫn được sử dụng. Với công nghệ cao, ở thời điểm hiện tại chúng ta đã có nhiều vật liệu mới như Kevlar, sợi carbon, gốm, nhôm, magie hay titan. Trong tương lai, con người có thể áp dụng các vật liệu mới như các loại sợi tổng hợp, kim cương nhân tạo hay những loại hạt silica aerogel.
Driver loa chỉ có một nhiệm vụ duy nhất: biến đổi một cách chính xác các năng lượng trên cuộn voice coil thành âm thanh trên một khoảng tần số nhất định. Để hoàn thành tốt nhiệm vụ đơn giản này, người thiết kế phải đảm bảo cân bằng được độ nhất quán của chuyển động (màng loa cứng chắc), không có cộng hưởng ở dải trung và dải cao (có khả năng tự ngừng các dao động). Đây là những vấn đề mà các driver phổ thông thường gặp phải, ngoài ra còn có hiện tượng cộng hưởng hốc (cavity resonance) và phi tuyến tính từ (magnetic non-linearity).
Trong kỳ này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về vấn đề đầu tiên, đó là yêu cầu cần phải có chuyển động bề mặt màng loa nhất quán.
Khi nhắc đến độ cứng chắc màng loa, ta hiểu rằng nếu voice coil tăng tốc, toàn bộ bề mặt màng loa nón hoặc màng vòm cũng phải tăng tốc theo một cách chính xác. Nếu đáp ứng được yêu cầu này, đáp tuyến tần số sẽ phẳng, khả năng đáp ứng các dải tức thời rất nhanh, độ méo điều biên thấp và cuối cùng, chất âm sẽ trở nên rõ ràng, trong suốt.
Audiophile thường dùng từ “nhanh” để mô tả chất âm như vậy. Thế nhưng, cũng sẽ có người cảm thấy điều này rất nghịch lý, bởi làm thế nào mà một woofer có thể rung nhanh được khi mà phân tần đã giới hạn thời gian đáp ứng xung của màng loa chỉ còn bằng 1/10 những gì tweeter có thể làm?
Thực chất, mô tả chất âm là “nhanh” không thực sự nói lên được bản chất của chuyển động màng loa. Thứ mà audiophile nói đến là việc bề mặt màng loa có thể chuyển động đồng nhất. Chúng ta có thể gián tiếp kiểm tra điều này khi loại bỏ đi yếu tố méo điều biên. Nó sẽ được biểu hiện thông qua đáp tuyến tần số phẳng trong khoảng tần số mà driver hoạt động, khả năng đáp ứng xung tốt với độ mượt cùng tính chất rã âm nhanh (dấu hiệu cho thấy màng loa không bị cộng hưởng).
Nếu đơn giản như vậy, người thiết kế loa chỉ cần làm màng nón hoặc màng vòm càng cứng và tốt. Và một kim loại như nhôm sẽ là lựa chọn tối ưu nhất, vì nó khá nhẹ và mềm, có thể tạo thành bất cứ hình dạng nào mà ta muốn.
Thế nhưng, đừng quên rằng những chiếc chuông cũng được làm bằng kim loại. Ngay khi bài toán về độ cứng chắc đã xong, vấn đề tiếp theo lại bắt đầu nảy sinh, đó là cộng hưởng. Vì sao nhôm, đồng hay các vật liệu kim loại khác lại có thể rung lên khi đánh vào trong một khoảng thời gian rất dài, lên đến hàng nghìn chu kỳ dao động như vậy?
Để hiểu điều này, chúng ta cần nghiên cứu kỹ hơn về cách năng lượng cơ học được xả ra (vì nếu không được xả, khi đánh chuông, chuông sẽ rung mãi mãi không bao giờ ngừng lại). Tất nhiên bản thân quả chuông cũng đã có một chút tổn hao do trở của chính bản thân gây ra. Ngay cả khi ở trong môi trường chân không, chuông cũng sẽ ngừng rung sau khi đánh một thời gian. Thế nhưng phần lớn hao hụt năng lượng lại thông qua đường không khí, hay nói cách khác, một lượng lớn năng lượng cơ học trên chuông sẽ được xả ra không khí xung quanh. Thế nhưng vì mật độ không khí và mật độ kim loại chênh lệch rất lớn, khả năng truyền năng lượng từ chuông qua không khí vẫn kém hiệu quả, vì thế quả chuông vẫn rung một thời gian dài trước khi năng lượng được xả ra hoàn toàn.
Tất cả những vấn đề ấy cũng xuất hiện ở trên màng loa nón, và khôn phải chỉ màng loa kim loại mà bất cứ vật liệu nào cũng vậy. Màng nón có mật độ đặc hơn không khí, dẫn đến việc driver thường kém nhạy, có độ hiệu quả thấp (89dB ở khoảng cách 1m, với 1 watt điện đầu vào tương ứng với việc điện năng có ích chỉ chiếm khoảng 0.5%). Bên cạnh đó, không khí không thể giúp nhiều để màng loa nón ngừng chuyển động được (không như màng loa tĩnh điện hay màng loa từ phẳng), do đó chúng ta chỉ có thể dựa vào hai nguồn: khả năng kiểm soát tắt dần dao động cuộn voice coil của ampli, và đặc tính tự tắt dần dao động của màng loa.
Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây
Lịch sử hệ thống âm thanh stereo
Nguyễn Hào
