Ở trên nhiều ampli, chúng ta có thể thấy cả hai loại jack cắm RCA và XLR cho cả cổng đầu vào cũng như đầu ra. Đó chính là dấu hiệu cho thấy ampli đó có thể sử dụng cả hai loại dây balanced và unbalanced.
Dây interconnect chuyển tín hiệu line-level thông thường có hai loại: Balanced và unbalanced. Dây balanced thường rất dễ nhận ra với jack XLR ba chân PIN, trong khi dây unbalanced sử dụng jack RCA. Câu hỏi đặt ra là vì sao cùng một loại tín hiệu nhưng người ta lại sử dụng đến hai loại dây khác nhau. Đã từng có thời, các thiết bị audio dân dụng thông thường chỉ được trang bị cổng đầu vào và đầu ra unbalanced, trong khi các thiết bị chuyên nghiệp sẽ dùng kết nối balanced.
Sự phổ biến của audio high-end đã làm thay đổi hoàn toàn quan điểm này. Thay vì chỉ sử dụng những phương pháp kết nối rẻ tiền và phổ biến, các kỹ sư thiết kế thiết bị high-end quyết định chọn dây balanced với chất lượng cao hơn. Thiết bị càng tốt, khả năng càng cao chúng sẽ được trang bị thêm cổng balanced bên cạnh các cổng unbalanced phổ thông. Bên cạnh đó, càng ngày càng có nhiều thương hiệu âm thanh tích hợp cổng balanced cho thiết bị của họ. Đó là lý do vì sao ngày nay, phần lớn các thiết bị đều có cả hai loại cổng RCA cũng như XLR. Thứ một thời từng chỉ được sử dụng độc quyền cho âm thanh chuyên nghiệp giờ đây đã phổ biến ở các hệ thống âm thanh dân dụng thông thường. Thậm chí, chúng ta có thể tìm thấy chúng xuất hiện ở những thiết bị giá phổ thông chứ không nhất thiết phải là đồ hi-end.
Thế nhưng, chính xác dây balanced là gì, và nó có gì khác so với một dây tín hiệu unbalanced cơ bản? Sử dụng dây balanced có thể đem lại những ưu điểm gì mà dây unbalanced không làm được
Ở một dây unbalanced thông thường, tín hiệu sẽ chạy dọc quanh chân giữa của jack RCA cũng như lớp shield bọc chống nhiễu hoặc dây tiếp địa. Một vài dây unbalanced sẽ có hai sợi dẫn cùng một lớp vỏ bọc chống nhiễu, và lớp vỏ bọc này không được dùng để truyền tín hiệu. Nếu như dây interconnect này gần sát với nơi có từ trường dao động – chẳng hạn như dây AC, từ trường sẽ cảm ứng với nhiễu ồn dưới dạng tín hiệu trong dây dẫn, khiến nó phát ra thành âm thanh nghe được, rõ nhất trong trường hợp này chính là các tiếng ù, hú phát ra từ loa.
Ở các thiết bị âm thanh chuyên nghiệp, những tiếng ù, hú hay nhiễu ồn đều không được chấp nhận, điều đó đòi hỏi cần phát triển một phương pháp truyền tín hiệu miễn nhiễm với nhiễu ồn. Một dây balanced sẽ có ba sợi dẫn: hai sợi để truyền tín hiệu và một sợi làm tiếp địa. Hai sợi dẫn tín hiệu gần như giống nhau hoàn toàn, chỉ khác ở chỗ đảo pha 180°. Khi tín hiệu ở một sợi dẫn lên đến đỉnh dương cực thì tín hiệu ở dây còn lại chạm vào đáy âm cực. Sợi dây thứ ba đóng vai trò làm dây tiếp đất. Ngoài ra, một số dây interconnect còn bọc thêm một lớp shield ở bên ngoài để tăng thêm hiệu quả chống nhiễu.
Khi hai tín hiệu giống nhau nhưng ngược pha ở dây balanced đi vào mạch khuếch đại vi sai của một thiết bị, nhiễu ồn trên dây sẽ bị loại bỏ. Nguyên nhân của hiện tượng này là như sau: Một mạch khuếch đại vi sai chỉ khuếch đại những khác biệt giữa hai tín hiệu, hay nói đúng hơn, nó sẽ đảo chiều tín hiệu ở một dây, gộp chung với tín hiệu ở dây còn lại và khuếch đại. Nếu nhiễu ồn xuất hiện trên dây tín hiệu balanced thì sẽ có mặt ở cả hai sợi dẫn và cùng chiều với nhau, khi đi qua mạch khuếch đại vi sai, vì một bên tín hiệu bị đảo chiều nên lúc này nhiễu ồn ở hai dây sẽ ngược chiều nhau và bị loại bỏ.
Hiện tượng loại bỏ nhiễu ồn chung ở hai sợi dẫn của dây balanced được gọi là loại trừ kiểu chung (common-mode rejection). Tín hiệu đầu vào vi sai được xác định dựa theo khả năng loại bỏ nhiễu chung ở cả hai sợi dẫn. Có một công thức tính chất lượng khuếch đại vi sai gọi là tỷ số loại trừ chế độ chung (CMRR, common-mode rejection ratio). Lưu ý rằng dây balanced thực ra không thể khiến tín hiệu bị nhiễu ồn sẵn trở nên sạch được. Nó chỉ có thể loại bỏ nhiễu ồn từ bên ngoài xâm nhập vào dây. Nếu như nhiễu xuất hiện ở cả hai nửa của dây balanced thì hiện tượng loại trừ chế độ chung sẽ triệt tiêu nhiễu đi.
Ở các thiết bị âm thanh chuyên nghiệp, biến áp đôi khi cũng đóng vai trò giống như mạch khuếch đại vi sai, chỉ cho các khác biệt giữa tín hiệu ở hai dây dẫn đi qua và loại bỏ hoàn toàn nhiễu chung giữa hai sợi dẫn. Các thiết bị âm thanh dân dụng không sử dụng biến áp mà dùng mạch khuếch đại vi sai, dù bản chất có khác nhau nhưng thực ra cũng cùng nguyên tắc lọc nhiễu như vậy.
(Hết phần 1)
Tìm hiểu về dây balanced và unbalanced (phần 2)
Bạn có thể tham khảo sản phẩm khác tại đây
Hướng dẫn cơ bản cho đặt vị trí loa trong hệ thống stereo
Nguyễn Hào
