Tụ điện – Linh kiện nhỏ tạo nên chất âm đặc biệt của hệ thống (phần 1)

Tụ điện – Linh kiện nhỏ tạo nên chất âm đặc biệt của hệ thống (phần 1)

Friday 21/06/2019 2:31 pm GMT +7

Xem thêm:

Nhiều người nói rằng những linh kiện thụ động như điện trở hay tụ điện đều có khả năng làm thay đổi chất âm. Vậy đây có phải là sự thật?

Nếu chỉ đọc trên bản thiết kế, có thể ai cũng nghĩ rằng phân tần chỉ là phân tần, và những loại phân tần khác nhau đều có thể thay thế được cho nhau khi sử dụng trong thực tế. Thế nhưng không hẳn vậy. Xét về mặt kỹ thuật, tụ điện khác nhau sẽ có những đặc tính khác nhau và vì thế tác động rất nhiều đến chất âm của thiết bị mà chúng được sử dụng. Tụ điện không đóng vai trò giống như điện dung thuần tuý. Ở các dải tần số cao, tụ điện sẽ có hành vi cảm ứng, như vậy trở kháng sẽ tăng khi tần số tăng theo. Ở tần số chuyển đổi, khi thiết bị thay đổi từ hành vi điện dung sang cảm ứng, sẽ có một trở kháng tối thiểu có thể xem như là điện trở nối tiếp với tụ điện. Đây được gọi là điện trở nội của tụ (equivalent series resistance), hay còn gọi là trị số ESR. Trong bất kỳ linh kiện nào, đặc biệt là trong các tụ cung cấp điện, trị số ESR càng thấp sẽ càng tốt.

Ki hieu tu dien tapchihifi

Tụ điện cũng bị rò rỉ. Trên lý thuyết, tụ điện có vai trò chặn dòng một chiều và chỉ cho dòng xoay chiều (trong đó có tín hiệu audio) đi qua. Thế nhưng, thực tế cho thấy đôi lúc tụ điện vẫn cho một số dòng điện một chiều đi qua. Một vài loại như tụ film có thể ngăn chặn rò rỉ rất tốt trong khi tụ hoá để rò rỉ khá nhiều (thông thường tụ rò nhiều nhất là khi bắt đầu hoạt động, sau khi chạy được khoảng 30 phút sẽ ổn định và ít rò hơn. Vì thế thiết bị âm thanh sẽ nghe tốt hơn sau khi được làm nóng khoảng nửa tiếng). Việc thay tụ điện với giá trị rò rỉ thấp là một ý tưởng rất tốt. Cuối cùng, ở tụ điện có một hiện tượng khá lạ gọi là hấp thụ điện môi (dielectric absorption). Khi dòng điện chạy vào tụ rồi thoát đi, vì lý do nào đó ảnh hưởng của dòng điện vẫn có thể xuất hiện như thể có dòng điện ở đó. Điều này có thể dẫn đến nhiều vấn đề như âm trầm bị đục, không rõ ràng hay giai điệu trở nên lẫn lộn, khó kiểm soát.

Tụ hoá: những điều cần biết

Tụ điện thường có hai loại: Tụ hoá (electrolytic) và các loại tụ còn lại. Tụ hoá hoạt động rất hiệu quả, chúng có thể chứa lượng điện dung lớn với một kích thước khá nhỏ so với các loại tụ khác. Tuy nhiên, ở tụ hoá, hiện tượng hấp thu điện môi, trị số ESR và rò rỉ khá lớn. Vì vậy, khi sử dụng tụ hoá trong mạch audio, các kỹ sư thường phải rất cẩn thận.
Tụ hoá vốn là một linh kiện có phân cực: chúng được thiết kế để sử dụng với điện áp một chiều ở một đầu và rất cụ thể về việc đầu đó là đầu nào. Nếu như điện áp âm được đặt ở đầu đánh dấu “+” (hay ngược lại) và cứ duy trì ở đó trong một khoảng thời gian ngắn, nguy cơ rất cao là tụ điện sẽ nổ tung. Tụ hoá cũng có dạng không phân cực, thực chất vốn là hai tụ điện phân cực trong cùng một vỏ và được đặt đấu lưng vào nhau.

Power ampli Emotiva BasX A-800 chat

Xu hướng hiện nay của các kỹ sư thiết kế mạch audio là sử dụng tụ điện phân cực làm tụ nối, kể cả khi mạch này không có dòng một chiều ở bất cứ đầu nào của tụ. Đây thực ra không phải là một ý tưởng tốt vì tụ sẽ phải chịu điện áp ngược trên mỗi bán kỳ của tín hiệu audio. Việc chịu điện áp ngược trong khoảng thời gian ngắn sẽ không làm nổ tụ điện nhưng dẫn đến hậu quả là tụ điện hoạt động phi tuyến tính, vì thế chất âm sẽ không hay. Tụ điện có phân cực chỉ nên được dùng khi điện áp một chiều có phân cực có khả năng xuất hiện ở tụ.
Làm thế nào để nhận ra điều này? Cách đơn giản nhất là bật thiết bị lên và dùng đồng hồ volt meter để đo điện áp một chiều ở từng tụ hoá. Chú ý không đặt tay lên thiết bị. Nếu phát hiện ra có điện áp một chiều xuất hiện trên tụ điện, người dùng có thể thay tụ đó với một tụ có phân cực khác, tất nhiên phải đảm bảo khi thay tụ cần đặt đúng chiều. Nếu không có điện áp một chiều, có thể thay tụ bằng một tụ hoá không phân cực. Và có một điều cần lưu ý, đó là bất cứ thiết bị nào dùng bộ đổi nguồn cũng sẽ có điện một chiều ở tụ nối và có thể sử dụng với các tụ có phân cực chất lượng cao.
Hiện tại có hai dòng tụ hoá lớn: loại làm bằng foil nhôm và loại làm bằng foil tantalum. Tụ hoá foil nhôm là loại phổ biến nhất, có hình ống trụ trong khi tụ tantalum có một đầu tròn, kích thước nhỏ, dây nối chĩa ra từ một phía. Tantalum là loại tụ có chất âm kém nhất với tiếng bass nghe rất ngắn và thiếu đi âm hưởng, các dải cao bị thô, cứng, khó nghe và độ động bị nén lại rất tệ, những dấu hiệu cho thấy hậu quả nặng nề từ các tác nhân như hiện tượng hấp thụ điện môi. Do đó, nếu thấy tụ tantalum trong mạch âm thanh, chỉ cần thay đi là người dùng sẽ nhận ra sự khác biệt rõ rệt. Ngoại lệ duy nhất là tụ tantalum xuất hiện ở đầu ra của chip điều chỉnh điện áp. Đây là tụ duy nhất mà người dùng không nên động vào.

Phono preamp tot

Các tụ foil nhôm ngày nay được sử dụng khá phổ biến. Mức độ ảnh hưởng đến chất âm của chúng khá đa dạng, nhưng những tụ foil nhôm phổ thông cũng chỉ có chất âm khá bình thường. Hiện tượng hấp thu điện môi và trị số ESR thường khá cao và tần số chuyển đổi có thể thấp ở mức 5kHz, dẫn đến việc hiệu năng trình diễn âm thanh không thực sự tốt lắm.
May mắn thay, trong khoảng 10 năm trở lại đây, thế hệ tụ hoá foil nhôm mới được phát triển với chất lượng rất cao, trong đó có thể kể đến dòng HFQ của Panasonic. Những tụ hoá này có trị số ESR tốt và hạn chế được hiện tượng hấp thu điện môi, trong khi kích thước khá nhỏ và giá thành không quá cao như các tụ hoá chất lượng cao đời cũ. Người dùng có thể sử dụng chúng để thay thế cho bất cứ tụ foil nhôm hay tụ tantalum nào, miễn là giá trị điện dung khớp với nhau và được lắp đúng chiều của tụ cũ.
Các tụ không phân cực cũng không còn quá hiếm hoi như trước nữa. Nổi bật trong số đó có dùng tụ Bi-Polar của Panasonic. Người dùng có thể thay thế bất cứ tụ hoá có phân cực nhưng không xuất hiện điện áp phân cực bằng một tụ không phân cực để tăng điện áp lên mức tối đa.

(Hết kỳ 1)

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

Lịch sử hình thành Audio Hungary

Nguyễn Hào

Từ khóa:

Tin liên quan