Phân tần thụ động – Bí mật ẩn bên trong thùng loa (phần 1)

Phân tần thụ động – Bí mật ẩn bên trong thùng loa (phần 1)

Tuesday 26/03/2019 10:20 am GMT +7

Xem thêm:

Bên cạnh thiết kế thùng loa và driver, phân tần cũng là một bộ phận quan trọng, đóng góp không nhỏ vào chất lượng của thiết bị.

Thế nào là phân tần thụ động

Trước khi đi sâu vào tìm hiểu thiết kế của phân tần thụ động, chúng ta sẽ bắt đầu bằng việc tìm hiểu các loại phân tần. Có hai loại: phân tần chủ động và phân tần thụ động. Một bộ phân tần, dù là loại nào đi chăng nữa vẫn được dùng để thực hiện chức năng tiếp nhận tín hiệu và phân tách tín hiệu dựa vào dải tần số, và mỗi tần số khác nhau sẽ được chuyển về driver loa khác nhau. Chẳng hạn, nếu có một bộ loa hai đường tiếng, phân tần sẽ tách các dải tần số thấp và đưa về driver woofer, trong khi các dải tần số cao chuyển về driver tweeter.

phan tan chu dong

Hình ảnh trên là một thiết kế điển hình của một phân tần hai đường tiếng. Tương tự như vậy, chúng ta có thể làm ra phân tần với ba hoặc nhiều đường tiếng hơn. Phân tần có thể chia đường tín hiệu tuỳ thuộc vào số lượng loại driver tương ứng. Càng nhiều driver, quãng tần số được phân cách sẽ càng ngắn hơn và driver sẽ đảm nhiệm khoảng tần số hẹp hơn. Điều này cũng góp phần làm giảm ức lực cho driver, phù hợp với những setup sử dụng nhiều đường tiếng.

– Phân tần thụ động là loại phân tần chia tín hiệu sau khi tín hiệu đã được ampli công suất khuếch đại. Vì lý do này, phân tần phải chịu tín hiệu có dòng điện và điện áp lớn.
– Phân tần chủ động là loại phân tần chia tín hiệu trước khi tín hiệu đi qua tầng khuếch đại của ampli. Như vậy phân tần sẽ xử lý tín hiệu với cường độ nhỏ hơn. Tuy nhiên, với thiết kế này, mỗi driver sẽ cần một tầng khuếch đại riêng để khuếch đại tín hiệu.

Phân tần chủ động

Phân tần chủ động có nhiều lợi ích hơn so với phân tần thụ động, thế nhưng loại phân tần này khó lắp ráp hơn và yêu cầu ampli có nhiều kênh đường tiếng hơn để có thể khuếch đại cho từng driver. Trong khi đó, phân tần thụ động tuy ít linh kiện hơn nhưng lại khó thiết kế hơn. Không chỉ dùng để phân tách tín hiệu dựa trên dải tần số, phân tần có có nhiệm vụ điều chỉnh đáp tuyến tần số để đảm bảo cân bằng cho các driver, đồng thời, dốc suy hao (roll-off slope) cũng phải được tính toán cẩn thận để âm thanh ở điểm cắt tần càng mượt càng tốt, không xuất hiện đỉnh hoặc đáy. Ngoài ra phân tần còn dùng để điều chỉnh pha… Bởi vậy, loa có tốt hay không không chỉ dựa vào driver hay thiết kế thùng loa mà còn phải dựa vào phân tần rất nhiều.
Đồ hình ở dưới đây sẽ giải thích rõ hơn về phân tần chủ động và phân tần thụ động:

phan tan chu dong hay

Đối với loạt bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về hệ thống phân tần thụ động. Dù rằng có những nhược điểm không thể tránh được, phân tần thụ động vẫn tỏ ra tiện lợi hơn và được sử dụng phổ biến hơn.
Dựa vào dải tần số mà phân tần chia tách, có thể chia phân tần làm 3 loại sau:

– Bộ lọc thông thấp (Low-pass filter): Lọc các dải tần số thấp và cho các dải tần số cao đi qua. Sử dụng cho driver tweeter.
– Bộ lọc thông dải (Band-pass filter): Lọc một số dải tần số thấp và một số dải tần số cao. Sử dụng cho driver midrange.
– Bộ lọc thông cao (High-pass filter): Lọc các dải tần số cao và cho các dải tần số thấp đi qua. Sử dụng cho driver woofer.

phan tan chu dong chat

Đặc tính của phân tần

Phân tần thụ động là một mạch điện tử. Trên đó có lặp tụ điện, cuộn cảm và điện trở. Các tính chất chủ yếu của phân tần là độ tự cảm (L) và điện dung (C). Độ tự cảm và điện dung phụ thuộc vào yếu tố tần số, và ở trên những tần số khác nhau, hai đặc tính này cũng sẽ đem đến điện trở xoay chiều và điện kháng (reactance) khác nhau:

– Dung kháng (capacitive reactance) tỉ lệ nghịch với tần số => Tụ điện cung cấp điện trở xoay chiều lớn hơn khi tần số giảm.
– Cảm kháng (inductive reactance) tỉ lệ thuận với tần số => Cuộn cảm cung cấp điện trở xoay chiều lớn hơn khi tần số tăng.

Có 3 đặc điểm sau dùng để mô tả về một phân tần:

Cộng hưởng bộ lọc (Filter resonance)

Đặc tính này mô tả dải tần số mà ở đó điện khác của linh kiện bằng nhau. Dải tần số này thực chất chính là tần số cắt (hay còn gọi là điểm phân tần). Công thức tính tần số cắt phụ thuộc vào phép tính (L x C). Nếu như L (độ tự cảm) và C (điện dung) có giá trị thay đổi nhưng vẫn ra kết quả giống như trước đó, tần số cắt vẫn giữ nguyên không đổi.

Độ dốc suy hao (roll-off slope)

Đặc điểm này mô tả về suy hao, tính theo đơn vị dB/quãng tám. Ở gần tần số cắt, đáp tuyến tần số sẽ có dấu hiệu suy hao. Tuỳ vào loại linh kiện trong phân tần, dốc phân tần có thể khá từ từ (dốc trải dài) hoặc đột ngột (dốc đứng), với các thông số 6, 12, 18 hoặc 24 dB/quãng tám. Đôi lúc vẫn có trường hợp lớn hơn 24 dB/quãng tám, nhưng đó là những trường hợp rất hiếm. Độ dốc suy hao cũng nói lên bậc của phân tần.

– Phân tần bậc một: dốc 6 dB/quãng tám
– Phân tần bậc hai: dốc 12 dB/quãng tám
– Phân tần bậc ba: dốc 18 dB/quãng tám
– Phân tần bậc bốn: dốc 24 dB/quãng tám

Hệ số Q (hệ số phẩm chất)

Hệ số này dùng để mô tả hình dạng của vị trí mà tần số bắt đầu suy hao, hay còn gọi là đường suy hao. Hệ số Q của phân tần giống như hệ số Q của thùng loa kín. Như vậy, với Q=0.7, đường suy hao sẽ có hình dạng hơi phẳng trước khi bắt đầu đổ dốc, trong khi Q=1 sẽ tạo ra đỉnh trước khi đổ dốc. Mỗi giá trị Q sẽ có một tên riêng tương ứng với những nhà khoa học tiên phong trong lĩnh vực này.

Q=0.49 => Linkwitz – Riley
Q=0.58 => Bessel
Q=0.707 => Butterworth
Q=1 => Chebychev

Khi tìm hiểu về thiết kế phân tần cần nhớ những cái tên này, vì chúng sẽ được nhắc đến trong mô tả của phân tần. Chẳng hạn, LR4 có nghĩa là phân tần Linkwitz – Riley bậc 4.

(Hết kỳ 1)

Xem:

Phân tần thụ động – Bí mật ẩn bên trong thùng loa (phần 1)

Phân tần thụ động – Bí mật ẩn bên trong thùng loa (phần 2)

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

Top 6 đầu đĩa than hiend đáng mua nhất do tạp chí Whathifi bình chọn

Nguyễn Hào

Từ khóa:

Tin liên quan