Tìm hiểu về độ lợi của phono preamp

Độ lợi của phono preamp là một yếu tố quan trọng, được quyết định dựa vào việc phono preamp đó dùng để phối ghép với kim MC hay kim MM.

Lượng khuếch đại mà tầng phono hoặc bất cứ preamp nào khác tạo ra được gọi là độ lợi. Độ lợi có đơn vị là decibel (dB) – đại lượng thể hiện sự chênh lệch giữa điện áp đầu ra và điện áp đầu vào. Có một sự thật không phải ai cũng biết, đó là phono preamp hoặc tầng phono luôn có độ lợi cao hơn preamp line stage. Trong khi preamp line stage có độ lợi khoảng 10 – 20dB, tầng phono có thể khuếch đại tín hiệu thêm từ 40 đến 75dB.

phono ampli

Lượng độ lợi của tầng phono phụ thuộc loại kim đĩa than dùng để phối ghép với phono preamp đó. Có hai loại tầng phono khác nhau với tên gọi giống như tên của loại kim sử dụng với chúng. Loại đầu tiên là tầng phono MM (moving-magnet, tức nam châm động). Tầng phono MM có độ lợi được tối ưu hóa để tạo ra điện áp đầu ra cao dựa vào tín hiệu do kim đĩa than MM tạo ra. Kim MM có điện áp đầu ra từ 2 đến 8mV, vì thế chúng sẽ không cần độ lợi quá cao. Thông thường tầng phono MM có độ lợi khoảng 35dB.

Khác với kim MM, kim MC (moving-coil – cuộn dây động) có điện áp đầu ra thấp hơn nhiều do phương thức tạo ra tín hiệu cũng khác. Điện áp đầu ra của kim MC chỉ khoảng 0.15 – 2.5mV. Do đó, chúng sẽ đòi hỏi độ lợi cao hơn so với tín hiệu từ kim MM. Tầng phono MC có độ lợi từ 35 đến 68dB. Lưu ý rằng điện áp đầu ra của kim MC khá đa dạng tùy theo thiết kế của kim, trong đó có một vài mẫu có điện áp đầu ra tương đối cao, có thể ngang ngửa với mức độ của kim MM.

phono ampli 1

Do sự đa dạng về điện áp đầu ra của kim đĩa than, hiện tượng lệch độ lợi giữa kim và tầng phono xảy ra khá thường xuyên. Tầng phono có thể có quá nhiều hay quá ít độ lợi cho một mức điện áp đầu ra nhất đinh của tín hiệu. Nếu như không đủ độ lợi, người dùng sẽ phải chỉnh âm lượng lên rất cao cho đến khi nào đủ thì thôi. Điều này cũng sẽ làm tăng mức nhiễu ồn âm nền. Ngược lại, một kim đĩa than có điện áp đầu ra cao sẽ khiến tầng phono MC bị quá tải, gây ra hiện tượng méo tiếng khi bước vào các trường đoạn có âm lượng lớn. Hiện tượng này gọi là quá tải đầu vào. Một kim đĩa than điện áp đầu ra cao khi phối ghép với phono preamp có độ lợi cao cũng có thể khiến khả năng chỉnh âm lượng kém nhạy đi, khiến cho các thay đổi nhỏ về âm lượng trở nên khó thực hiện hơn. Hiện tượng trên đôi lúc cũng xuất hiện cùng méo tín hiệu ở các đỉnh âm, do điện áp đầu ra của tầng phono cao quá mức khiến điện áp đầu vào của tầng line-level bị quá tải.

phono ampli 2

Việc khớp điện áp đầu ra của kim với độ lợi của tầng phono có thể giúp tránh hiện tượng nhiễu ồn quá mức cũng như quá tải đầu vào. Một kim MC với điện áp đầu ra 0.18mV sẽ cần độ lợi khoảng 75dB. Một kim đĩa than MM điển hình với điện áp 3mV sẽ phối ghép với một tầng phono có độ lợi khoảng 50dB. Một vài tầng phono hoặc preamp đủ chức năng có khả năng điều chỉnh độ lợi, phù hợp với cả hai loại kim. Những thiết kế mạch phono tốt nhất cho phép người dùng điều chỉnh độ lợi với mức độ tinh chỉnh rất cao, có thể chỉ vài dB cho mỗi bước độ lợi, do đó người dùng có thể ghép độ lợi với kim một cách chính xác.

Một thiết bị tiền preamp là một công cụ độc lập khá nhỏ, có thể tăng cường tín hiệu MC lên bằng với mức của tín hiệu MM. Nếu như người dùng có đầu vào phono MM và muốn sử dụng kim MC, họ có thể dùng thiết bị tiền preamp thay vì phải dùng tầng phono hoàn toàn mới. Tương tự như vây, biến thế thượng (step-up transformer) có thể nâng điện áp đầu ra của kim MC lên mức cao hơn. Biến thế có ưu điểm cải thiện tỉ lệ tín hiệu – nhiễu ồn của hệ thống phono, đồng thời cho phép sử dụng kim MC ở mạch phono MM.

phono ampli 3

Tầng phono có độ lợi cao thường có nhược điểm nhiễu ồn lớn, đặc biệt là những mạch phono sử dụng đèn toàn bộ. Một vài thiết kế mạch phono đèn sử dụng sò FET ở tầng khuếch đại đầu tiên, theo sau là các tầng đèn. Công nghệ này giúp tăng tỉ lệ tín hiệu – nhiễu ồn lên khá cao, nhưng đổi lại trên mạch tín hiệu sẽ có thêm một tầng độ lợi sử dụng bán dẫn, khiến việc thiết kế phức tạp hơn, đồng thời tín hiệu cũng khó nguyên vẹn hơn. Việc thay thế các bóng đèn có độ nhiễu ồn cao cũng làm giảm độ nhiễu ồn đáng kể. Mặc dù tầng phono có tỉ lể tín hiệu – nhiễu ồn khá thấp so với các thiết bị khác, phono preamp có độ lợi rất cao có thể có mức nhiễu ồn rất đáng chú ý. Trong trường hợp các điều kiện khác giống nhau, độ lợi càng cao sẽ khiến nhiễu ồn càng lớn, do đó hãy lựa chọn một phono preamp có độ lợi vừa đủ cho kim chạy đĩa than.

Để tính độ lợi tối ưu của tầng phono cho một mức điện áp đầu ra cụ thể của kim đĩa than, ta có công thức sau:

NdB = 20 log V1/V2

Trong đó NdB là lượng độ lợi tính theo đơn vị dB, V1 là 1 volt (điện áp đầu ra lý tưởng từ tầng phono), V2 là điện áp đầu ra của kim đĩa than tính bằng volt, 20 log là 20 lần logarit cơ số 10 của tỉ số V1/V2. Chẳng hạn, ta dùng một kim có điện áp đầu ra 0.7mV. Lúc này, lấy 1 chia 0.0007 ra 1428. Logarit của 1428 là 3.155. Nhân 3.155 với 20 sẽ ra độ lợi tối ưu là 61dB.

phono ampli 4

Vì sao 1 volt lại là điện áp đầu ra lý tưởng của tầng phono? Nguyên tắc cơ bản của âm thanh là độ lợi theo sau bởi suy hao sẽ làm giảm tỉ lệ tín hiệu – nhiễu ồn. Một power-amp điển hình phối ghép với loa có độ nhạy điển hình sẽ tạo ra mức âm lượng đủ nghe khi tín hiệu là 1 volt. Nếu như tầng phono có điện áp đầu ra là 1 volt, tầng line-level giữa tầng phono và power-amp sẽ hoạt động với độ lợi hợp nhất (không tăng cũng không giảm mức tín hiệu đầu vào), do đó sẽ tạo ra tín hiệu với mức nhiễu ồn tối thiểu nhất.

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

Những điều cần biết về bóng đèn điện tử NOS cho ampli đèn

Nguyễn Hào