Điện Tử Tuấn Hằng Cho dù nó được ghi trên bảng thông số kỹ thuật hay được viết dưới dạng số Ôm (Ω) ở mặt sau của loa, thì trở kháng là điều mà chúng ta sẽ thấy hoặc nghe thấy vào một thời điểm nào đó khi sử dụng loa. Ta nên hiểu hông số kỹ thuật của trở kháng loa để hiểu đầy đủ cách hoạt động của loa.
Trở kháng của loa là gì? Trở kháng được đo bằng Ôm (Ω), là trở kháng điện (điện trở AC) mà tín hiệu âm thanh (dòng điện AC) gặp phải ở đầu vào của trình điều khiển loa. Trở kháng ảnh hưởng đến tải mà loa đặt trên bộ khuếch đại và là một thông số kỹ thuật quan trọng khi kết hợp loa và bộ khuếch đại.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận chi tiết về chủ đề phức tạp là trở kháng loa để hiểu được ảnh hưởng của nó đối với hiệu suất của loa; cách kết hợp tối ưu bộ khuếch đại và loa, và sự khác biệt giữa các giá trị trở kháng loa danh nghĩa phổ biến.
Nội dung
- Định nghĩa của trở kháng điện
- Nguồn & Trở kháng tải
- Kết nối nguồn điện Vs. Cầu nối điện áp
- Trở kháng loa & Nhu cầu điện
- Hệ số tắt dần
- Loa Active Vs. Loa Passive
- Trở kháng của mức loa Vs. Mức đường truyền
- Thông số kỹ thuật trở kháng của loa
- Trở kháng loa thực tế
- Hiểu về pha & trở kháng
- Yếu tố của trở kháng loa
- Thiết kế trình điều khiển loa
- Số lượng trình điều khiển loa
- Thùng loa
- Đấu dây loa đơn Vs. Đấu dây nhiều loa
- Đấu dây song song nhiều loa
- Đấu dây nối tiếp nhiều loa
- Trở kháng của các loại loa thay thế
- Loa tĩnh điện
- Loa Magnepan
- Máy biến áp chuyển động không khí
Định nghĩa của Trở kháng điện
Hãy bắt đầu bài viết này với mô tả chung về trở kháng:
- Trở kháng điện là phép đo sự đối kháng / chống lại dòng điện xoay chiều trong mạch khi có hiệu điện thế.
- Trở kháng được đo bằng Ôm (Ω) giống như điện trở và thậm chí có thể được coi như một loại “điện trở xoay chiều” trong mạch điện xoay chiều.
Về mặt kỹ thuật, trở kháng là sự kết hợp của điện trở một chiều và bất kỳ điện kháng nào trong mạch xoay chiều.
Cảm kháng được định nghĩa đơn giản là sự đối lập với dòng điện.
Phản kháng là sự đối lập của một phần tử mạch với dòng điện do điện cảm hoặc điện dung của phần tử đó.
Dễ hiểu nhất là trở kháng là điện trở AC trong bối cảnh âm thanh. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ giải thích trở kháng đầy đủ của loa trong bài viết này.
Vì trở kháng tác động lên mạch xoay chiều chứ không phải mạch điện một chiều nên có các thành phần tần số và pha.
Như chúng tôi sẽ trình bày ngay sau đây, trở kháng của loa thường thay đổi trong phạm vi tần số có thể nghe được và do đó, giá trị danh nghĩa thường được sử dụng để biểu thị trở kháng.
Mọi thiết bị điện có mạch điện xoay chiều đều có trở kháng điện. Do đó, thiết bị âm thanh truyền tín hiệu âm thanh AC có trở kháng. Điều này chắc chắn xảy ra với các loa có trở kháng đầu vào (và trong một số trường hợp là trở kháng đầu ra).
Nói về các thiết bị âm thanh thì micrô và tai nghe cũng có trở kháng.
Giá trị trở kháng của loa là một thông số kỹ thuật quan trọng giúp chúng tôi xác định amply nào sẽ phù hợp với loa nhất để có được hiệu suất tối ưu. Điều này liên quan đến nguồn và trở kháng tải của hai thiết bị.
Nguồn & Trở kháng tải
Về âm thanh, nguồn là thiết bị xuất tín hiệu âm thanh và tải là thiết bị nhận tín hiệu âm thanh ở đầu vào của nó.
Loa, khi được kết nối với bộ khuếch đại công suất, đóng vai trò là tải trong khi amply đóng vai trò là nguồn.
Như chúng ta sẽ thấy trong phần tiếp theo, trở kháng tải phải lớn hơn trở kháng nguồn để truyền tín hiệu tối ưu từ nguồn đến tải.
Kết nối nguồn điện Vs. Cầu nối điện áp
Chúng tôi muốn truyền tín hiệu/ điện áp tối ưu hơn là truyền điện khi kết nối loa với amply.
Nói cách khác, chúng tôi muốn càng nhiều tín hiệu được khuếch đại từ amply để điều khiển loa càng tốt. Sẽ không sao nếu điện năng truyền ít hơn mức lý tưởng (dù sao loa cũng nổi tiếng là kém hiệu quả).
Điều này đưa chúng ta đến vấn đề về kết hợp điện so với cầu nối điện áp.
Điều này có thể gây nhầm lẫn vì chúng tôi thường được giao nhiệm vụ “kết hợp amply với loa” khi chúng tôi tìm kiếm các thiết bị tương thích. Tuy nhiên, chúng tôi không quan tâm đến việc kết hợp nguồn điện để truyền tải điện năng tối đa. Thay vào đó, chúng tôi muốn truyền điện áp tối ưu, về mặt kỹ thuật được gọi là cầu nối điện áp.
Để hiểu rõ hơn sự khác biệt, hãy xem một bộ chia điện áp được đơn giản hóa để có được sự hiểu biết trực quan về kết nối giữa bộ khuếch đại công suất và loa lớn:
Như chúng tôi đã đề cập trước đây, amply là nguồn và loa là tải. Vì thế:
- VS là điện áp nguồn hoặc điện áp (cường độ tín hiệu) do amply phát ra
- ZS là trở kháng nguồn hoặc trở kháng đầu ra của amply
- ZL là trở kháng tải hoặc trở kháng đầu vào của loa
- VL là điện áp tải hoặc điện áp kết quả (cường độ tín hiệu) sẽ điều khiển loa
Chúng tôi muốn truyền tín hiệu (chuyển điện áp) từ amply đến loa càng nhiều càng tốt.
Kết nối nguồn điện (kết nối trở kháng) là kết quả của việc khớp nguồn và trở kháng tải của hai thiết bị. Điều này mang lại sự truyền tải điện tối đa giữa nguồn và tải nhưng chỉ với hiệu suất 50% (suy hao tải 6 dB).
Nói cách khác, điện áp VL chỉ bằng nửa VS nếu ZS = ZL.
Cầu nối điện áp (cầu nối trở kháng) là kết quả của ZL lớn hơn nhiều so với ZS. Điều này giúp cho truyền điện áp tối đa và hiệu suất cao hơn nhiều.
Để chứng minh những luận điểm trên, ta xem mạch nguồn và mạch tải được đơn giản hóa như một mạch phân áp. Vì thế:
VL / VS = ZL / (ZL + ZS)
Và: VL = VS • ZL / (ZL + ZS)
Giả sử ZL = ZS. Khi ấy, VL =1/2 VS (điện áp hoặc cường độ của tín hiệu đầu ra của thiết bị được kết nối). Một nửa cường độ tín hiệu đã bị mất!
Giả sử ZL = 9 ZS. Khi ấy, VL =9/10 VS. 90% cường độ tín hiệu được truyền tải!
Vì vậy, trở kháng tải cao hơn nhiều trở kháng nguồn là cần thiết để truyền tín hiệu tối ưu. Theo nguyên tắc chung, tải Z phải nhỏ nhất 10 lần tải Z của nguồn.
Do đó, trở kháng của loa cao hơn nhiều so với trở kháng đầu ra thực tế của amply được kết nối luôn được săn đón. Nó cải thiện việc truyền tín hiệu và nâng cao hiệu quả.
Trở kháng loa và Nhu cầu điện
Quay trở lại việc truyền điện tối đa trong giây lát, chúng ta có thể nói rằng trở kháng loa thấp hơn thực sự đòi hỏi nhiều điện năng hơn.
Chúng ta có thể thấy điều này trong bảng xếp hạng công suất của main công suất. Ví dụ: chúng ta hãy xem xét Crown Audio XLi 2500. Bộ khuếch đại công suất âm thanh nổi này được thiết kế để điều khiển loa 8Ω và loa 4Ω. Như chúng ta thấy bên dưới, amply phải có khảcung cấp nhiều năng lượng hơn cho loa 4Ω:
Crown Audio có mặt trong Top thương hiệu main công suất tốt nhất trên My New Microphone.
Thông số kỹ thuật công suất Crown Audio XLi 2500:
- 4Ω Kép: 750W
- 8Ω Kép: 500W
- 8Ω Cầu nối: 1500W
Công suất có thể được tính bằng bình phương điện áp chia cho điện trở. Sử dụng phương trình này, chúng ta có thể thay thế điện trở cho trở kháng để có kết quả sau:
PL = VL2 / ZL
Điều này cho chúng ta biết một cách trực quan rằng một loa có trở kháng thấp hơn (ZL) sẽ cần nhiều công suất hơn để đạt được cùng một điện áp (mức tín hiệu) trên trình điều khiển của nó.
Do đó, chúng ta có thể nói rằng loa có trở kháng thấp hơn sẽ khó điều khiển hơn. Chúng đặt áp lực nhiều hơn vào amply và thực sự cần các amply mạnh mẽ hơn để điều khiển chúng đúng cách.
Đây là thông tin quan trọng cần biết khi “kết hợp” loa và amply.
Lưu ý rằng thông số kỹ thuật trở kháng của loa thường được cung cấp dưới dạng giá trị trở kháng danh nghĩa hoặc “trung bình” (sẽ nói thêm về điều này sau).
Tuy nhiên, thông số kỹ thuật trở kháng đầu ra của amply thường được đưa ra dưới dạng giá trị danh nghĩa. Điều này có nghĩa là “xếp hạng trở kháng” của amply cho chúng ta biết xếp hạng trở kháng của loa tương thích mà amply sẽ có thể chạy đúng cách. Nó không thực sự cho chúng ta biết trở kháng đầu ra thực tế của amply.
Hệ số tắt dần
Trước khi kết thúc cuộc thảo luận của chúng ta về nguồn và trở kháng tải, điều quan trọng là phải thảo luận về hệ số tắt dần.
Hệ số tắt dần (DF) về mặt kỹ thuật là tỷ số giữa trở kháng danh nghĩa của loa với tổng trở kháng nguồn dẫn đến loa. Điều này bao gồm trở kháng của amply (nguồn) và dây loa.
DF = ZL / ZS
DF cao cho chúng ta biết rằng amply có nhiều quyền kiểm soát hơn đối với trình điều khiển chuyển động của loa. Đây là một lợi ích khác của việc có trở kháng đầu vào của loa cao so với trở kháng đầu ra của amply.
Hệ số tắt dần cao hơn cải thiện phản ứng nhất thời của mối quan hệ amply – loa và cũng cho phép amply tắt dần (làm chậm và ngăn loa chuyển động) khi tín hiệu âm thanh dừng.
Hệ số tắt dần thấp dẫn đến khả năng kiểm soát của amply kém hơn và có thể dẫn đến âm thanh loa phát ra “lỏng lẻo” không xác định. Điều này đặc biệt rõ ràng trong các tần số âm trầm.
Vì vậy, vì lợi ích của việc truyền tín hiệu, hiệu quả của hệ thống và điều khiển loa, việc có trở kháng loa (tải) cao là điều tối quan trọng!
Theo quy tắc chung, hệ số tắt dần từ 10 trở lên là tối ưu. Nói cách khác, ưu tiên sử dụng loa có trở kháng đầu vào 10x trở lên so với trở kháng đầu ra của amply. Hầu hết các hệ thống sẽ theo quy tắc này.
Lưu ý quan trọng về Loa Active Vs. Loa Passive
Trước khi chúng ta đi xa hơn trong hành trình tìm hiểu trở kháng của loa, hãy thảo luận về loa Active và loa Passive.
Loa Passive không có amply tích hợp và không cần nguồn để hoạt động. Thay vào đó, chúng dựa vào amply bên ngoài để cung cấp cho chúng tín hiệu đủ mạnh để điều khiển đúng cách. Đầu vào loa Passive được thiết kế để đợi tín hiệu mức đường truyền.
Cho đến phần này trong bài viết, chúng ta đang thảo luận về loa Passive. Ngược lại, loa Active có amply tích hợp và cần nguồn điện để hoạt động.
Sau đó, loa Active có thể có đầu vào đường truyền, đầu vào nhạc cụ hoặc thậm chí là đầu vào micrô. Amply tích hợp của chúng sẽ tăng cường các tín hiệu mức thấp này lên đến mức có thể điều khiển các trình điều khiển loa một cách chính xác.
Thông tin về hệ số tắt dần và cầu nối điện áp được liệt kê ở trên vẫn đúng đối với các loa Active. Tuy nhiên, tất cả điều này xảy ra bên trong loa chứ không phải giữa loa và main công suất riêng biệt như trường hợp của loa Passive.
Vậy đầu vào của loa Active thì sao?
Như chúng ta đã thảo luận, đầu vào của loa Active có thể được thiết kế để chấp nhận nhiều loại tín hiệu khác nhau. Các loại tín hiệu khác nhau này yêu cầu trở kháng tải khác nhau.
Đầu vào micrô được thiết kế để chấp nhận tín hiệu mức mic và thường có trở kháng trong khoảng từ 1 kΩ đến 10 kΩ.
Đầu vào đường truyền được thiết kế để chấp nhận tín hiệu mức đường truyền và thường có trở kháng trong khoảng từ 10 kΩ đến 50 kΩ.
Đầu vào nhạc cụ ít được điều chỉnh hơn một chút và có thể có trở kháng từ 47 kΩ trở xuống đến 10 MΩ trở lên.
Do đó, thông số kỹ thuật trở kháng của loa Active sẽ không nằm trong khoảng từ 1Ω đến 16Ω như loa Passive. Thay vào đó, chúng sẽ nằm trong phạm vi được nêu ở trên tùy thuộc vào loại đầu vào có sẵn trong loa Active.
Ví dụ, hãy xem thông số kỹ thuật trở kháng đầu vào của QSC KW153: loa PA Active 3 chiều với loa trầm 15 “.
Trở kháng đầu vào (Ω):
- Kênh A XLR /¼”:
- Cài đặt gain mic:
- 0 dB: 38 kΩ (cân bằng) 19 kΩ (không cân bằng)
- +12 dB: 10 kΩ (cân bằng) 5 kΩ (không cân bằng)
- +24 dB: 2.66 kΩ (cân bằng) 1.33 kΩ (không cân bằng)
- +36 dB: 660 Ω (cân bằng) 330 Ω (không cân bằng)
- Cài đặt gain mic:
- Kênh B XLR /¼”: 38 kΩ cân bằng / 19 kΩ không cân bằng
- Kênh B RCA: 10 kΩ
Trong ví dụ trên, Kênh A là đầu vào micrô và Kênh B là đầu vào đường truyền.
Tất cả những điều này để nói rằng loa Active sẽ không có trở kháng đầu vào 1, 2, 4, 6, 8, 12 hoặc 16 Ôm điển hình mà chúng ta sẽ tìm thấy trong các mẫu loa Passive.
Trở kháng của mức loa Vs. mức đường truyền
Tại sao mức loa hoạt động với trở kháng thấp hơn mức đường dây?
Mặc dù có rất nhiều lý do (bao gồm cả tiêu chuẩn hóa và lịch sử) cho điều này nhưng một lý do chính là do dòng điện.
Hãy nhớ rằng trở kháng là khả năng chống lại dòng điện. Trở kháng cao hơn có nghĩa là dòng điện ít hơn trong khi trở kháng thấp hơn có nghĩa là nhiều dòng điện hơn.
Quá nhiều điện có thể phá hủy khá nhiều các thiết bị điện tử nhạy cảm và cần nhiều linh kiện mạnh hơn để xử lý đúng cách. Điều này làm tăng thêm chi phí đáng kể cho thiết bị âm thanh.
Ví dụ, bộ phân tần loa Passive xử lý tín hiệu mức loa (dòng điện cao) được chế tạo mạnh mẽ hơn bộ phân tần loa Active xử lý tín hiệu mức dòng (dòng điện thấp) và được chế tạo kém mạnh mẽ hơn nhưng có độ chính xác cao hơn.
Ghi âm, xử lý, trộn, lưu trữ và phát lại âm thanh đều diễn ra xung quanh mức đường truyền danh nghĩa. Thiết bị điện tử (bao gồm cả bộ chuyển đổi tương tự sang số và kỹ thuật số sang tương tự) được thiết kế dễ dàng hơn (hiệu quả về chi phí) ở mức đường dây do tính chất dòng điện thấp của mức đường dây.
Loa có nhiệm vụ dao động qua lại để tái tạo tín hiệu âm thanh dưới dạng âm thanh nghe được. Động cơ của nó (được làm bằng cuộn dây loa và cấu trúc từ tính) yêu cầu tín hiệu mức loa với năng lượng điện đáng kể để chuyển đổi thành năng lượng sóng cơ học (sóng âm thanh).
Bản chất tương đối mạnh mẽ của bộ chuyển đổi loa có nghĩa là nó cần nhiều dòng điện hơn. Giảm trở kháng là một cách để đạt được điều này.
Lưu ý rằng điện áp cũng thường cao hơn ở mức loa so với mức đường dây.
Sự gia tăng dòng điện cũng làm cho dây loa tương đối dày (thước đo thấp hơn) so với dây âm thanh (mức đường truyền hoặc mức mic) thông thường.
Có một chút lan man. Tôi chỉ muốn nói rõ tất cả các thông số kỹ thuật của amply và loa, bao gồm cả trở kháng, được kết nối với nhau như thế nào.
Thông số của trở kháng loa (Danh nghĩa, Thực tế & Tối thiểu)
Thông số kỹ thuật về trở kháng của loa mà chúng ta sẽ tìm thấy trên biểu dữ liệu của nhà sản xuất thường đề cập đến trở kháng danh nghĩa của loa.
Các giá trị trở kháng danh nghĩa này thường được đưa ra là 2Ω, 4Ω, 6Ω, 8Ω, 12Ω hoặc 16Ω.
Tiêu chuẩn IEC (Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế) về trở kháng danh nghĩa của loa như sau: trở kháng tối thiểu không được giảm xuống dưới 80% trở kháng danh nghĩa trên dải tần xác định của loa.
Ví dụ
- Loa 4 Ω có trở kháng tối thiểu không nhỏ hơn 3.2 Ω
- Loa có trở kháng tối thiểu không nhỏ hơn 6.4 Ω
Dải tần số xác định của loa là giữa điểm thấp -10 dB và điểm cao trên độ nhạy trung bình (0 dB) của loa.
Một số loa, như Electro-Voice ZLX-15 cung cấp xếp hạng trở kháng danh nghĩa và xếp hạng trở kháng tối thiểu để giúp chúng tôi có ý tưởng tốt hơn.
- Trở kháng danh nghĩa: 8 Ω
- Trở kháng tối thiểu: 7 Ω
Tất nhiên, điều này không cung cấp cho chúng ta bức tranh đầy đủ về trở kháng phụ thuộc vào tần số của loa. Nó chỉ cho chúng ta biết trở kháng tối thiểu tại bất kỳ điểm nhất định nào trên phản hồi tần số của loa và không đặt giới hạn về mức trở kháng sẽ cao như thế nào ở các tần số khác trong phản hồi của loa.
Ngoài ra, điều này chỉ xảy ra nếu nhà sản xuất đang tuân theo tiêu chuẩn khá lỏng lẻo! Tiêu chuẩn này cố ý được làm đơn giản do tính chất cực kỳ phức tạp của trở kháng loa và khó khăn trong việc ánh xạ những phức tạp này với một tiêu chuẩn.
Giá trị trở kháng danh nghĩa của loa (và main công suất của chúng) thường là cách để các nhà sản xuất công bố rõ ràng (hoặc không rõ ràng) những gì sản phẩm của họ được thiết kế để xử lý phù hợp.
Sau đó, người sử dụng có trách nhiệm tuân theo “hướng dẫn” được nêu trong các tờ thông số kỹ thuật của amply và loa để không chỉ đạt được kết quả tốt nhất mà còn tránh làm hỏng thiết bị.
Điểm chính ở đây là còn nhiều điều cần biết về trở kháng của loa. Trở kháng thấp hơn có nghĩa là dòng điện cao hơn. Dòng điện cao hơn có nghĩa là tản nhiệt nhiều hơn trong amply và loa. Đây là lý do tại sao các nhà sản xuất main công suất chỉ định trở kháng tải thấp nhất (giá trị trở kháng an toàn thấp nhất của các loa được kết nối).
Vì vậy, chúng ta biết rằng xếp hạng trở kháng do nhà sản xuất chỉ định thường là giá trị danh nghĩa.
Trở kháng Loa Thực tế
Có cách nào để lấy thông tin về định mức trở kháng thực tế trên toàn bộ đáp tuyến tần số của loa không?
Thật không may, các nhà sản xuất thường không chia sẻ đồ thị trở kháng của loa của họ. May mắn thay, có những người kiểm tra của bên thứ ba đo và công bố đồ thị trở kháng của các loa khác nhau.
Các biểu đồ này đánh dấu tần số dọc theo trục X và trở kháng và pha dọc theo trục Y. Stereophile là một trong những công ty như vậy. Hãy cùng xem một vài ví dụ về biểu đồ trở kháng của loa:
Aperion Intimus 533-T
Aperion Intimus 533-T (hình bên dưới) là loa đặt sàn 2,5 đường tiếng với đặc điểm kỹ thuật trở kháng giao nhau được liệt kê là “5-10 Ôm”.
Đồ thị trở kháng của nó như sau:
Ảnh từ Stereophile
Dynaudio Excite X12
Dynaudio X12 (hình bên dưới) là loa bookshelf 2 đường tiếng cao cấp với thông số kỹ thuật trở kháng là 4 Ôm.
Đồ thị trở kháng của nó như sau:
HIểu về Pha và Trở kháng
Pha của loa, nói một cách đơn giản, cho chúng ta thấy một giá trị dương khi cộng hưởng trình điều khiển “kéo” tín hiệu âm thanh điện lên theo hướng cộng hưởng và một giá trị âm khi cộng hưởng trình điều khiển “kéo” tín hiệu âm thanh điện xuống vùng cộng hưởng.
Tại các tần số cộng hưởng (nơi trở kháng đạt cực đại), pha ở giữa quá trình lật và hiệu dụng là 0°
Về mặt kỹ thuật, góc pha xác định mức độ mà dòng điện sẽ dẫn hoặc trễ dạng sóng điện áp trong mạch điện kháng.
Điện kháng đề cập đến sự cản của mạch xoay chiều đối với sự thay đổi của dòng điện khi một điện áp được đặt vào và là thành phần chính của trở kháng tổng thể.
Trong mạch cảm ứng, dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc pha dương. Trong mạch điện dung, dòng điện sẽ dẫn điện áp, tạo ra một góc pha âm.
Loa có cả tính chất cảm ứng và điện dung và do đó, góc pha sẽ thay đổi.
Góc pha của loa thực sự cho chúng ta biết nhiều hơn về vai trò của amply hơn là về loa, mặc dù góc pha vốn có trong thiết kế loa.
Ở góc pha 45º, bộ khuếch đại sẽ phải tiêu tán công suất gấp đôi (và gấp đôi nhiệt lượng) so với ở góc pha 0º (có nghĩa là trở kháng của tải / loa hoàn toàn là điện trở.
Dưới đây là bảng so sánh công suất do amply tiêu tán (và nhiệt tản ra) với công suất được truyền qua loa ở các góc pha khác nhau:
| Góc pha | Công suất bị tiêu tán bởi Amply | Công suất truyền tải tới loa | Hệ số công suất |
|---|---|---|---|
| 0º | 1.00 | 1.00 | 1.000 |
| 15º | 1.38 | 0.94 | 0.966 |
| 30º | 1.76 | 0.75 | 0.866 |
| 45º | 2.00 | 0.50 | 0.707 |
| 60º | 1.66 | 0.24 | 0.500 |
| 75º | 1.20 | 0.08 | 0.259 |
| 90º | 4.00 | 0.00 | 0.000 |
Lưu ý rằng 90º không thể tồn tại thực.
Góc pha sẽ đi qua 0º tại các đỉnh khu vực và đáy của trở kháng.
Các cực đại được tạo ra bởi các tần số cộng hưởng và EMF trở lại trong khi các đáy xảy ra khi phần điện kháng của trở kháng loa giảm xuống bằng không.
Vì vậy, ở các tần số có góc pha bằng 0º, trở kháng của loa hoàn toàn là điện trở. Điều này có nghĩa là bất kỳ sự thay đổi nào về điện áp đều có ảnh hưởng ngay lập tức đến điện tích trong dòng điện qua trình điều khiển loa.
Hiểu về Trở kháng Loa & Các yếu tố quyết định Trở kháng Loa
Cho đến nay chúng ta đã có một ý tưởng khá chắc chắn về trở kháng của loa.
Tóm lại:
- Trở kháng là sự đối lập với dòng điện xoay chiều và tín hiệu âm thanh là dòng điện xoay chiều. Do đó, trở kháng có độ lớn và pha.
- Thông số kỹ thuật trở kháng của loa thường là danh nghĩa hoặc “trung bình”. Tiêu chuẩn IEC về trở kháng danh định của loa quy định trở kháng tối thiểu không được giảm xuống dưới 80% trở kháng danh nghĩa trên dải tần xác định của loa.
- Trở kháng của loa phụ thuộc vào tần số.
- Loa hoạt động như tải và amply hoạt động như nguồn. Truyền tín hiệu / điện áp tối ưu xảy ra khi trở kháng tải (trở kháng loa) lớn hơn nhiều so với trở kháng nguồn (trở kháng đầu ra của amply).
- Tất cả những điều khác đều giống nhau, loa có trở kháng thấp hơn sẽ khó điều khiển hơn và đòi hỏi nhiều năng lượng hơn từ amply được kết nối.
- Trở kháng loa cao hơn có nghĩa là hệ số tắt dần cao, do đó, cho phép amply kiểm soát nhiều hơn các trình điều khiển loa.
- Trở kháng cao ở các tần số cộng hưởng của các trình điều khiển và các thùng loa.
- Tất cả các loa đều có định mức trở kháng nhưng chúng tôi quan tâm nhiều hơn đến các loa Passive dựa vào amply bên ngoài. Loa Active/được cấp nguồn có amply tích hợp với đầu vào mic, đường truyền và/hoặc nhạc cụ chứ không phải đầu vào loa.
Với kiến thức đó, chúng ta đã hiểu khá chắc chắn về trở kháng của loa.
Nhưng đây là hướng dẫn đầy đủ về trở kháng của loa và còn nhiều điều cần biết. Điều quan trọng là phải biết trở kháng là gì nhưng thậm chí còn tốt hơn nếu biết các yếu tố gây ra trở kháng của loa.
Đâu là các yếu tố ảnh hưởng đến trở kháng của loa?
- Loại và thiết kế của trình điều khiển loa
- Số lượng trình điều khiển loa
- Thùng loa
Thiết kế trình điều khiển loa
Một trình điều khiển loa được thiết kế với một cuộn dây dẫn âm thanh được gắn với một màng loa có thể di chuyển được. Cuộn dây loa được treo bên trong một khe hở trong cấu trúc từ tính. Khi tín hiệu âm thanh điện được truyền qua cuộn dây, một từ trường thay đổi được tạo ra và cuộn dây (và màng loa) dao động.
Lý tưởng nhất là màng loa sẽ di chuyển theo cùng một dạng sóng với tín hiệu âm thanh để tạo ra âm thanh đại diện cho tín hiệu âm thanh mà không bị biến dạng.
Điểm mấu chốt ở đây là loa có các cuộn dây dẫn và các cuộn dây này đương nhiên có trở kháng điện.
Trở kháng của trình điều khiển loa
Có một phần tử điện trở DC không đổi đối với cuộn dây loa (và trình điều khiển loa nói chung). Điện trở này giống nhau trên tất cả các tần số và thường bằng hoặc thấp hơn giá trị trở kháng tối thiểu của trình điều khiển loa.
Đó là phần dễ. Phần thú vị hơn của trở kháng phụ thuộc tần số của trình điều khiển loa là EMF phía sau và cảm kháng của trình điều khiển.
Trở kháng tăng do EMF quay lại ở tần số cộng hưởng
Hãy bắt đầu với EMF phía sau (sức điện động).
Trình điều khiển loa có tần số cộng hưởng cơ bản (Fs). Đây là tần số mà trình điều khiển loa muốn rung tự nhiên. Làm cho trình điều khiển rung động ở tần số cộng hưởng của nó là dễ dàng nhưng sẽ khó hơn khi làm cho nó rung động ở các tần số khác.
Chỉ cần chạm nhẹ vào màng loa sẽ khiến trình điều khiển rung động ở tần số cộng hưởng của nó. Tác động của loa vào một sóng âm ở tần số cộng hưởng của nó cũng sẽ làm cho nó dao động ở tần số này tương tự như một âm thoa.
Ở tần số cộng hưởng này, có một trở kháng tăng đột biến. Điều này có vẻ phản trực quan. Trình điều khiển di chuyển với ít lực cản vật lý nhất ở mức Fs của nó nhưng nó mô tả sự gia tăng mạnh trở kháng của dòng điện.
Điều này có thể được giải thích nhờ EMF sau.
Như đã đề cập, đặt một điện áp qua cuộn dây loa sẽ tạo ra từ trường trong cuộn dây khiến nó chuyển động. Đây là cách loa hoạt động như một bộ chuyển đổi.
Điều ngược lại cũng đúng. Di chuyển cuộn dây loa trong một từ trường sẽ tạo ra một điện áp trên cuộn dây. Điện áp này đối nghịch với điện áp sẽ làm cho cuộn dây chuyển động.
Đây được gọi là sức điện động ngược. Nói cách khác, EMF sau chống lại dòng điện qua cuộn dây loa (giống như trở kháng).
Ở tần số cộng hưởng, trình điều khiển loa sẽ muốn dao động tự do, điều này gây ra sự gia tăng EMF sau và do đó, tăng trở kháng.
Fs của trình điều khiển cuộn dây loa chuyển động thường nằm trong khoảng từ 20 Hz đến 600 Hz và gây ra sự tăng đột biến trong trở kháng của trình điều khiển loa.
Tần số cộng hưởng cơ bản (Fs) là một trong nhiều thông số Thiele-Small tạo nên phần lớn thông số kỹ thuật của trình điều khiển loa. Trở kháng tại Fs được ghi nhận bởi một TSP khác được gọi là Zmax (“trở kháng khi cộng hưởng “hoặc” trở kháng tối đa”).
Điều quan trọng cần lưu ý là nhiều loa được thiết kế với nhiều trình điều khiển và mỗi trình điều khiển sẽ có tiếng vang riêng. Điều này có thể gây ra một số đột biến trong trở kháng tổng thể của loa. Thông thường, các cực đại này được giảm âm hoặc điều chỉnh trong thiết kế loa để giúp đạt được đồ thị trở kháng mượt mà hơn.
Tần số cao trong trở kháng tăng do cảm kháng
Cảm kháng là một thuộc tính của mạch điện xoay chiều (giống như cuộn dây loa trong trình điều khiển loa) chống lại sự thay đổi của dòng điện.
Cảm kháng tương tự như điện trở trong vì nó cũng được đo bằng Ôm. Lưu ý sự khác biệt trong các định nghĩa: cảm kháng chống lại sự thay đổi của dòng điện trong khi điện trở chống lại chính dòng điện. Cả cảm kháng và điện trở đều là những yếu tố tạo nên trở kháng tổng thể của một trình điều khiển loa.
Tín hiệu âm thanh, như chúng ta đã thảo luận, có tần số từ 20 Hz (hoặc thấp hơn) đến 20.000 Hz (hoặc cao hơn). Các giá trị hertz đại diện cho chu kỳ trên giây.
Chúng ta biết rằng dòng điện của tín hiệu tần số cao hơn đổi hướng nhiều lần hơn mỗi giây so với tín hiệu tần số thấp hơn. Do đó, cảm kháng của cuộn dây loa chống đối các tần số cao hơn so với tần số thấp.
Đây là lý do tại sao chúng tôi thấy trở kháng ngày càng tăng trong đồ thị trở kháng của loa cao cấp.
Số lượng trình điều khiển loa & Tác dụng của chúng đối với Trở kháng
Chúng ta vừa thảo luận về các biến thể trong một trình điều khiển duy nhất. Bây giờ hãy tưởng tượng có nhiều trình điều khiển trong một đơn vị loa.
Hầu hết các loa được thiết kế với ít nhất 2 trình điều khiển (một loa trầm và loa tweeter) và nhiều loa được thiết kế với nhiều hơn thế.
Như chúng ta có thể hình dung, mỗi trình điều khiển sẽ có ảnh hưởng riêng đến trở kháng tổng thể của bộ loa.
Điều này có thể gây ra một số cực đại trong trở kháng tổng thể trùng với tần số cộng hưởng của mỗi trình điều khiển. Tweeter thường được thiết kế với các cực đại trở kháng Fs nhỏ (tự nhiên hoặc tắt dần/điều chỉnh) để giảm bớt gai trong trở kháng tổng thể.
Lưu ý rằng bộ phân tần được sử dụng để gửi các dải tần cụ thể đến các trình điều khiển sẽ tái tạo chúng tốt nhất. Do đó, sự gia tăng trở kháng tần số cao do cảm kháng, có thể chỉ là kết quả của loa tweeter (vì không có tần số cao nào được gửi đến loa midrange hoặc loa trầm).
Lưu ý rằng mỗi trình điều khiển có thể có một trở kháng danh nghĩa khác nhau cũng có thể làm thay đổi đáng kể đồ thị trở kháng tổng thể.
Thùng loa & Vai trò của nó với Trở kháng
Trên thực tế, các thành phần loa luôn được tích hợp sẵn trong thùng loa.
Thùng loa cải thiện hiệu suất của loa bằng cách chặn hiệu quả các sóng âm thanh lệch pha từ phía sau từ trình điều khiển loa. Điều này cải thiện sự kết hợp của pha và tạo ra đầu ra mạnh hơn/to hơn.
Các thùng loa có đủ loại hình dạng và kích thước và mỗi thùng loa có các cộng hưởng riêng. Các sự cộng hưởng của thùng loa, giống như sự cộng hưởng của trình điều khiển loa, ảnh hưởng đến trở kháng của toàn bộ bộ phận trong loa.
Trình điều khiển sẽ dao động dễ dàng hơn ở tần số cộng hưởng của thùng loa và do đó, nhiều EMF sau sẽ được tạo ra trong cuộn dây loa. Như chúng ta đã thảo luận trước đây, điều này làm tăng trở kháng của loa.
Sự cộng hưởng của thùng loa thường, nhưng không phải lúc nào cũng nằm dưới cộng hưởng của trình điều khiển. Các cực đại trong trở kháng do cộng hưởng của thùng loa và trình điều khiển trùng với tần số cộng hưởng tương ứng của chúng.
Đấu dây loa đơn Vs. Đấu dây nhiều loa
Cho đến giờ, chúng tôi chỉ mô tả trở kháng của một loa duy nhất và trở kháng tải giữa loa đó và amply được kết nối với nó.
Có rất nhiều amply âm thanh nổi trên thị trường với nhiều kênh có thể kết nối với nhiều loa. Nói chung, các kênh riêng biệt này hoạt động như nhiều kết nối đơn giữa amply và loa.
Thông tin về các thiết lập này có thể được tìm thấy trong các phần trước của bài viết này.
Trong phần này, tôi nói về kết nối nhiều loa với một kênh amply duy nhất và trở kháng tải của các thiết lập như vậy.
Có hai phương pháp kết nối nhiều loa với một kênh amply duy nhất:
Nối tiếp: các loa mắc nối tiếp được nối theo một đường dẫn điện duy nhất. Cùng một dòng điện chạy qua tất cả các loa nhưng điện áp bị giảm trên mỗi loa (do trở kháng của loa).
Song song: các loa được kết nối song song được nối theo nhiều đường để dòng điện được chia ra nhưng cùng một hiệu điện thế trên mỗi loa bằng nhau.
Theo nguyên tắc chung, nên sử dụng hệ thống dây song song khi kết nối 2 (hoặc nhiều) loa có trở kháng 8Ω trở lên.
Ngược lại, nên sử dụng hệ thống dây nối tiếp khi kết nối 2 (hoặc nhiều) loa có xếp hạng trở kháng dưới 8Ω.
Điều này là do, khi kết nối nhiều loa với một kênh amply duy nhất, chúng ta phải nhìn vào tổng trở tải của mạch.
Hãy đơn giản hóa bằng cách xử lý điện trở của loa hơn là trở kháng phức tạp. Điều này không đúng về mặt kỹ thuật nhưng sẽ cho phép bạn hiểu dễ dàng và trực quan.
Đấu dây song song nhiều loa
Đấu dây song song hai loa vào một kênh amply duy nhất sẽ trông giống như sau:
Để hiểu rõ hơn trở kháng tải kết hợp mà loa tạo ra khi mắc dây song song, hãy cùng xem sơ đồ đơn giản:
Tổng điện trở của các loa song song như sau:
1 / RT = (1 / R1) + (1 / R2) + … + (1 / Rn)
Trong đó n là số điện trở mắc song song.
Vì vậy, khi đó, hai loa 8Ω song song sẽ tạo ra tổng trở kháng tải “danh nghĩa” là 4Ω.
Ba loa 8Ω song song sẽ tạo ra tổng trở kháng tải “danh nghĩa” là 2,66Ω.
Bốn loa 8Ω song song sẽ tạo ra tổng trở kháng tải “danh nghĩa” là 2Ω.
Đấu dây nối tiếp nhiều loa
Kết nối hai loa với một kênh amply theo kiểu nối tiếp sẽ trông giống như sau:
Để hiểu rõ hơn trở kháng tải kết hợp mà loa tạo ra khi mắc nối tiếp, hãy cùng xem sơ đồ đơn giản:
Tổng điện trở của các loa nối tiếp như sau:
RT = R1 + R2 + … + Rn
Trong đó n là số điện trở mắc nối tiếp.
Vì vậy, khi đó, hai loa 4Ω mắc nối tiếp sẽ tạo ra tổng trở kháng tải “danh nghĩa” là 8Ω.
Ba loa 4Ω mắc nối tiếp sẽ tạo ra tổng trở kháng tải “danh nghĩa” là 12Ω.
Bốn loa 4Ω mắc nối tiếp sẽ tạo ra tổng trở kháng tải “danh nghĩa” là 16Ω.
Trở kháng của các loại loa thay thế
Cho đến hiện tại, chúng ta chỉ thảo luận về loa động có cuộn dây chuyển động vì phần lớn các loa sử dụng các loại trình điều khiển này.
Tuy nhiên, chắc chắn có những loại trình điều khiển loa khác đáng xem xét khi nghĩ đến trở kháng của loa.
Loa tĩnh điện
Loa tĩnh điện có xu hướng có trở kháng đầu vào thấp. Trở kháng thấp là kết quả của việc tạo ra điện dung lớn chắc chắn không thể tránh khỏi của loa tĩnh điện lớn trên một dải tần số rộng.
Tuy nhiên, “trở kháng thấp” vẫn thường nằm trong phạm vi bình thường (2 – 4Ω) và do đó không nhất thiết phải cần đến các amply đặc biệt.
Đồ thị trở kháng của loa tĩnh điện thay đổi theo tần số do bản chất điện dung của trình điều khiển nhưng không có các gai quá sắc như trình điều khiển cuộn dây chuyển động.
MartinLogan Classic ESL 9 là một loa tĩnh điện với định mức trở kháng đầu vào như sau: Danh nghĩa: 4 Ôm, 0.8 Ôm @ 20 kHz
Loa Magnepan
Loa Từ phẳng (thường được gọi là “Magnepan”) hoạt động trên cảm ứng điện từ giống như các trình điều khiển cuộn dây chuyển động nhưng làm như vậy theo kiểu phẳng.
Trở kháng của những loa này thường nằm trong dải thấp hơn mức bình thường cho loa cuộn dây chuyển động (khoảng 4Ω) nhưng sự khác biệt về trở kháng trong việc đáp ứng tần số thì ít hơn nhiều.
Máy biến áp chuyển động không khí
Máy biến áp chuyển động không khí là bộ chuyển đổi màng loa ruy-băng. Các loại trình điều khiển này hoạt động rất tốt như các loa tweeter. Giá trị trở kháng của chúng có xu hướng nằm trong cùng phạm vi với các trình điều khiển cuộn dây chuyển động điển hình (thường là 8Ω).
Tuy nhiên, đồ thị trở kháng của máy biến áp chuyển động không khí càng phẳng hơn khi độ biến thiên rất nhỏ. Điều này là do thiếu thùng loa và tần số cộng hưởng điển hình thấp hơn nhiều so với phạm vi âm thanh có thể nghe được.
Shop: Điện Tử Tuấn Hằng- Chuyên cung cấp bán buôn bán lẻ Phụ kiện sửa chữa loa, thiết bị âm thanh.
Website : https://thietbiloa.com/
Địa chỉ : Số nhà 29 yên bái 2-phường Phố Huế-Quận Hai Bà Trưng-Hà Nội(chợ trời)
Điện thoại : 02439784346
Nguồn: Internet
Biên dịch: DIEN TU TUAN HANG – THIETBILOA.COM
