Tìm hiểu về biến thế thượng | TapChiHiFi TV 109

Biến thế thượng là một trong những công cụ quan trọng dành cho những ai muốn trải nghiệm chất lượng của kim đĩa than MC nhưng không sở hữu phono preamp có khả năng hỗ trợ cho loại kim này. Vậy biến thế thượng là gì và cách sử dụng như thế nào? Tất cả sẽ được trả lời trong video ngày hôm nay của chúng tôi.

 Những ai đã quen sử dụng mâm đĩa than chắc cũng biết rằng điện áp do kim đĩa than sinh ra cực kỳ thấp. Chúng ta đang nói về mức 5 millivolt, tức 0.005 volts cho một kim đĩa than MM. Để so sánh, điện áp của tín hiệu từ DAC và đầu đĩa CD thường rơi vào khoảng 2 volt, tức cao hơn 400 lần. Thế nhưng, đấy chỉ là đối với kim MM. Kim MC thậm chí còn có mức điện áp đầu ra thấp hơn gấp 10 lần, rơi vào khoảng 0.5mV. Thậm chí còn có những kim MC có điện áp ở mức siêu thấp, chỉ hơn 0.1mV một chút.

Bài toán đặt ra là làm thế nào để từ mức điện áp cực thấp 0.5mV có thể tăng lên gấp 10 lần. Ngày nay, chúng ta có thể thấy trên thị trường có những preamp hay AV receiver hỗ trợ được cả kim MM lẫn kim MC. Muốn lắp đầu ra kim MC vào đầu vào trên phono preamp có hai cách, sử dụng MC head amp tích hợp cho ampli hoặc sử dụng biến thế thượng. Phần lớn các trường hợp đều sử dụng cách đầu tiên bởi cách này khá linh hoạt, tiện lợi.

Chắc chắn nhiều người sẽ đặt câu hỏi nếu tiện lợi như vậy, vì sao người ta vẫn phải sử dụng biến áp thượng để tăng điện áp đầu ra cho kim MC. Câu trả lời có thể tóm gọn chỉ bằng hai từ: nhiễu ồn. Bất cứ thiết bị chủ động nào cũng cần có nguồn năng lượng riêng và nguồn năng lượng đó đến từ ổ điện 240V – vốn rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu ồn từ các thiết bị bên ngoài. Những nhiễu ồn ấy khi vào dòng điện để đi qua kim MC cũng được tăng lên cùng tín hiệu đầu ra của kim sau khi được xử lý.

Các giải pháp chống nhiễu ồn như sử dụng năng lượng từ một bộ tích điện giống như pin hay dùng lọc nguồn thường khá tốn kém, đôi lúc giá trị thậm chí ngang bằng cả một hệ thống âm thanh. Nhưng nếu sử dụng các bộ tích điện giá rẻ hơn thì sẽ gặp phải hiện tượng thiếu điện do nguồn điện ra bị hạn chế để bảo vệ tuổi thọ thiết bị, từ đó dẫn đến hiện tượng băng thông bị hạn  chế, giảm sự phân cách giữa các kênh, tăng cả méo hài tổng lẫn méo do điều biến tương hỗ và dẫn đến việc tăng cả nhiễu ồn.

Một thiết bị thụ động như biến thế lại không gặp phải hiện tượng này, nguyên nhân là vì thiết bị này không cần nguồn điện để hoạt động. Điện áp ở cuộn dây sơ cấp sẽ tạo ra từ thông, từ đó sinh ra điện áp trong cuộn thứ cấp. Nếu xét cấu trúc của biến thế thượng, chúng ta sẽ không thấy kết nối điện giữa hai cuộn dây và cũng chẳng có thành phần nào khác, chỉ có hai cuộn dây. Nếu mỗi cuộn dây có số vòng cuốn bằng nhau, điện áp sinh ra trong cuộn thứ cấp sẽ bằng với điện áp trong cuộn sơ cấp. Nếu cuộn dây thứ cấp có số vòng dây gấp đôi so với cuộn sơ cấp thì điện áp ở cuộn thứ cấp cũng sẽ tăng gấp đôi. Chẳng hạn, nếu có một volt được đưa vào đầu vào của cuộn sơ cấp thì sẽ có hai volt ở đầu ra của cuộn thứ cấp. Tương tự như vậy, nếu cuộn thứ cấp chỉ có nửa số vòng cuốn so với cuộn sơ cấp thì điện áp sẽ bị giảm một nửa. Khi điện áp được tăng lên, biến áp này sẽ được gọi là tăng áp hoặc biến áp thượng. Ngược lại, khi điện áp giảm, biến áp này sẽ gọi là biến áp hạ.

Mặc dù biến áp thượng hoàn toàn không sinh ra nhiễu ồn và sở hữu đáp tuyến tần số cực phẳng, chúng vẫn có nhược điểm. Đó là trở kháng ở cuộn sơ cấp thấp hơn nhiều so với trở kháng ở cuộn thứ cấp. Nguyên nhân là vì để tăng gấp đôi số vòng cuốn ở cuộn thứ cấp, độ dài dây ở cuộn thứ cấp cũng phải tăng lên gấp đôi. Tuy nhiên trở kháng không chỉ tăng gấp đôi. Khi điện áp ở cuộn thứ cấp tăng theo hệ số hàng chục, trở kháng sẽ phải tăng theo hàng trăm. Nói cách khác, điện áp tăng bao nhiêu lần, trở kháng sẽ tăng bằng bình phương của bấy nhiêu lần. Cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp cũng bị giảm so với cuộn dây sơ cấp.

Tuy nhiên sử dụng biến thế thượng vẫn còn một ưu điểm nữa. Cái này có liên quan đến loại méo tín hiệu do cả hai thiết bị sinh ra. Cũng cần phải nhấn mạnh rằng bất cứ thiết bị nào liên quan đến dòng điện cũng đều sản sinh méo tín hiệu và biến thế thượng cũng không phải ngoại lệ. Tuy nhiên, nếu như các thiệt bị chủ động có trở kháng đầu vào điện trở không đổi thì biến thế thượng lại có trở kháng đầu vào phụ thuộc vào tần số. Nhờ vậy, các loại méo hài sinh ra từ biến thế thượng sẽ mạnh nhất khi ở các dải trầm và thấp dần khi lên các dải cao, trong khi các thiết bị chủ động thường ngược lại, lượng méo hài sẽ tăng dần khi tần số cũng tăng theo.

Hầu hết các biến thế thượng giá thành thấp đều có nguồn gốc từ Trung Quốc, có giá thành rất rẻ. Chúng rẻ không chỉ bởi vì nguyên liệu sử dụng không phải chỉ bởi vì nguyên liệu sử dụng vốn là loại rẻ tiền, có chất lượng kỹ thuật không cao mà còn vì cách cuốn nữa. Những biến thế thượng giá rẻ thường được cuốn dây rất nhanh và rất lỏng để có thể làm ra được số lượng lớn trong thời gian ngắn. Trong khi đó, tất cả biến thế thượng chất lượng cao đều được cuốn rất chắc chắn, các vòng cuốn không chỉ nhiều lớp mà còn khít chặt vào nhau, do đó đòi hỏi thời gian cuốn phải cao hơn rất nhiều.

Biến thế thượng là một trong những công cụ quan trọng dành cho những ai muốn trải nghiệm chất lượng của kim đĩa than MC nhưng không sở hữu phono preamp có khả năng hỗ trợ cho loại kim này. Vậy biến thế thượng là gì và cách sử dụng như thế nào? Tất cả sẽ được trả lời trong video ngày hôm nay của chúng tôi.

Những ai đã quen sử dụng mâm đĩa than chắc cũng biết rằng điện áp do kim đĩa than sinh ra cực kỳ thấp. Chúng ta đang nói về mức 5 millivolt, tức 0.005 volts cho một kim đĩa than MM. Để so sánh, điện áp của tín hiệu từ DAC và đầu đĩa CD thường rơi vào khoảng 2 volt, tức cao hơn 400 lần. Thế nhưng, đấy chỉ là đối với kim MM. Kim MC thậm chí còn có mức điện áp đầu ra thấp hơn gấp 10 lần, rơi vào khoảng 0.5mV. Thậm chí còn có những kim MC có điện áp ở mức siêu thấp, chỉ hơn 0.1mV một chút.

Bài toán đặt ra là làm thế nào để từ mức điện áp cực thấp 0.5mV có thể tăng lên gấp 10 lần. Ngày nay, chúng ta có thể thấy trên thị trường có những preamp hay AV receiver hỗ trợ được cả kim MM lẫn kim MC. Muốn lắp đầu ra kim MC vào đầu vào trên phono preamp có hai cách, sử dụng MC head amp tích hợp cho ampli hoặc sử dụng biến thế thượng. Phần lớn các trường hợp đều sử dụng cách đầu tiên bởi cách này khá linh hoạt, tiện lợi.

Chắc chắn nhiều người sẽ đặt câu hỏi nếu tiện lợi như vậy, vì sao người ta vẫn phải sử dụng biến áp thượng để tăng điện áp đầu ra cho kim MC. Câu trả lời có thể tóm gọn chỉ bằng hai từ: nhiễu ồn. Bất cứ thiết bị chủ động nào cũng cần có nguồn năng lượng riêng và nguồn năng lượng đó đến từ ổ điện 240V – vốn rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu ồn từ các thiết bị bên ngoài. Những nhiễu ồn ấy khi vào dòng điện để đi qua kim MC cũng được tăng lên cùng tín hiệu đầu ra của kim sau khi được xử lý.

Các giải pháp chống nhiễu ồn như sử dụng năng lượng từ một bộ tích điện giống như pin hay dùng lọc nguồn thường khá tốn kém, đôi lúc giá trị thậm chí ngang bằng cả một hệ thống âm thanh. Nhưng nếu sử dụng các bộ tích điện giá rẻ hơn thì sẽ gặp phải hiện tượng thiếu điện do nguồn điện ra bị hạn chế để bảo vệ tuổi thọ thiết bị, từ đó dẫn đến hiện tượng băng thông bị hạn  chế, giảm sự phân cách giữa các kênh, tăng cả méo hài tổng lẫn méo do điều biến tương hỗ và dẫn đến việc tăng cả nhiễu ồn.

Một thiết bị thụ động như biến thế lại không gặp phải hiện tượng này, nguyên nhân là vì thiết bị này không cần nguồn điện để hoạt động. Điện áp ở cuộn dây sơ cấp sẽ tạo ra từ thông, từ đó sinh ra điện áp trong cuộn thứ cấp. Nếu xét cấu trúc của biến thế thượng, chúng ta sẽ không thấy kết nối điện giữa hai cuộn dây và cũng chẳng có thành phần nào khác, chỉ có hai cuộn dây. Nếu mỗi cuộn dây có số vòng cuốn bằng nhau, điện áp sinh ra trong cuộn thứ cấp sẽ bằng với điện áp trong cuộn sơ cấp. Nếu cuộn dây thứ cấp có số vòng dây gấp đôi so với cuộn sơ cấp thì điện áp ở cuộn thứ cấp cũng sẽ tăng gấp đôi. Chẳng hạn, nếu có một volt được đưa vào đầu vào của cuộn sơ cấp thì sẽ có hai volt ở đầu ra của cuộn thứ cấp. Tương tự như vậy, nếu cuộn thứ cấp chỉ có nửa số vòng cuốn so với cuộn sơ cấp thì điện áp sẽ bị giảm một nửa. Khi điện áp được tăng lên, biến áp này sẽ được gọi là tăng áp hoặc biến áp thượng. Ngược lại, khi điện áp giảm, biến áp này sẽ gọi là biến áp hạ.

Mặc dù biến áp thượng hoàn toàn không sinh ra nhiễu ồn và sở hữu đáp tuyến tần số cực phẳng, chúng vẫn có nhược điểm. Đó là trở kháng ở cuộn sơ cấp thấp hơn nhiều so với trở kháng ở cuộn thứ cấp. Nguyên nhân là vì để tăng gấp đôi số vòng cuốn ở cuộn thứ cấp, độ dài dây ở cuộn thứ cấp cũng phải tăng lên gấp đôi. Tuy nhiên trở kháng không chỉ tăng gấp đôi. Khi điện áp ở cuộn thứ cấp tăng theo hệ số hàng chục, trở kháng sẽ phải tăng theo hàng trăm. Nói cách khác, điện áp tăng bao nhiêu lần, trở kháng sẽ tăng bằng bình phương của bấy nhiêu lần. Cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp cũng bị giảm so với cuộn dây sơ cấp.

Tuy nhiên sử dụng biến thế thượng vẫn còn một ưu điểm nữa. Cái này có liên quan đến loại méo tín hiệu do cả hai thiết bị sinh ra. Cũng cần phải nhấn mạnh rằng bất cứ thiết bị nào liên quan đến dòng điện cũng đều sản sinh méo tín hiệu và biến thế thượng cũng không phải ngoại lệ. Tuy nhiên, nếu như các thiệt bị chủ động có trở kháng đầu vào điện trở không đổi thì biến thế thượng lại có trở kháng đầu vào phụ thuộc vào tần số. Nhờ vậy, các loại méo hài sinh ra từ biến thế thượng sẽ mạnh nhất khi ở các dải trầm và thấp dần khi lên các dải cao, trong khi các thiết bị chủ động thường ngược lại, lượng méo hài sẽ tăng dần khi tần số cũng tăng theo.

Hầu hết các biến thế thượng giá thành thấp đều có nguồn gốc từ Trung Quốc, có giá thành rất rẻ. Chúng rẻ không chỉ bởi vì nguyên liệu sử dụng không phải chỉ bởi vì nguyên liệu sử dụng vốn là loại rẻ tiền, có chất lượng kỹ thuật không cao mà còn vì cách cuốn nữa. Những biến thế thượng giá rẻ thường được cuốn dây rất nhanh và rất lỏng để có thể làm ra được số lượng lớn trong thời gian ngắn. Trong khi đó, tất cả biến thế thượng chất lượng cao đều được cuốn rất chắc chắn, các vòng cuốn không chỉ nhiều lớp mà còn khít chặt vào nhau, do đó đòi hỏi thời gian cuốn phải cao hơn rất nhiều.

Tapchihifi TV