Bộ phân tần được sử dụng trong hầu hết các loa và đóng một vai trò quan trọng trong cách nghe và trình điều khiển loa.
Bộ phân tần loa là gì? Bộ phân tần của loa là một mạng lưới các bộ lọc phân tách các dải tần số của tín hiệu âm thanh đầu vào và xuất từng dải tần tới trình điều khiển phù hợp nhất để tái tạo nó. Ví dụ, tần số thấp được gửi đến loa trầm, âm trung được gửi đến loa tầm trung và tần số cao được gửi đến loa tweeter.
Trong bài viết chuyên sâu này, chúng ta sẽ thảo luận rất chi tiết về bộ phân tần của loa. Chúng tôi sẽ đề cập đến thiết kế và chức năng của bộ phân tần thụ động và chủ động cũng như cách chúng phù hợp với thiết kế loa.
Loa Crossover là gì?
Loa Crossover là gì? Thật không may, trình điều khiển loa khá tệ trong việc tạo ra toàn bộ dải tần số có thể nghe được. Do đó, nhiều trình điều khiển loa thường được yêu cầu để phủ sóng từ 20 Hz đến 20.000 Hz.
Trong các thiết kế loa phù hợp, các mạng phân tần chia hiệu quả tín hiệu âm thanh toàn dải thành các dải tần số nhỏ hơn mà mỗi trình điều khiển loa có thể tạo ra một cách chính xác. Do đó, chúng rất quan trọng đối với hiệu suất của loa phù hợp.
Có 3 loại bộ lọc mà chúng tôi sẽ tìm thấy trong mạng phân tần loa. Họ đang:
- Bộ lọc thông thấp: bộ lọc thông thấp (còn được gọi là bộ lọc cắt cao) cho phép các tần số thấp đi qua không được lọc trong khi nó lọc ra hoặc “cắt” các tần số cao.
- Bộ lọc thông cao: bộ lọc thông cao (còn được gọi là bộ lọc cắt thấp) cho phép các tần số cao đi qua không được lọc trong khi nó lọc ra hoặc “cắt” các tần số thấp.
- Bộ lọc thông dải: bộ lọc thông dải có thể được coi là sự kết hợp của LPF và HPF. Nó cho phép một dải tần số cụ thể đi qua bằng cách lọc ra các tần số trên điểm cao của dải và các tần số dưới điểm thấp của dải.
Có rất nhiều điều cần biết về bộ lọc âm thanh. Nhiều đến mức họ xứng đáng nhận được nhiều bài báo cho mình.
Đối với bài viết này, chỉ cần biết rằng chúng hoạt động để loại bỏ các tần số trong tín hiệu âm thanh ở trên hoặc dưới các điểm cắt nhất định.
Loa đa trình điều khiển
Như đã đề cập, loa gần như luôn cần nhiều trình điều khiển để tạo ra toàn bộ dải tần số có thể nghe được. Đây là trường hợp của loa động cuộn dây chuyển động, chiếm phần lớn các loa trên thị trường.
Mỗi trình điều khiển, thật không may, có một đáp ứng tần số hạn chế. Nó chỉ có thể tạo ra một dải tần số nhất định với độ rõ ràng, độ lớn và hiệu quả cần thiết của một loa.
Vì vậy, loa thường được cấu tạo với nhiều trình điều khiển. Chúng được gọi là:
- Loa 2 đường tiếng: những loa này có 2 trình điều khiển (thường là loa trầm và loa tweeter) và dựa trên bộ phân tần 2 chiều (âm trầm và âm cao).
- Loa 3 đường tiếng: những loa này có 3 trình điều khiển (thường là loa trầm, loa trung và loa tweeter) và dựa trên bộ phân tần 3 đường tiếng (âm trầm, trung và cao).
- Loa 4 đường tiếng: những loa này có 4 trình điều khiển (thường là loa trầm, loa tầm trung, loa tweeter và loa siêu tweeter) và dựa trên bộ phân tần 4 đường tiếng (âm trầm, âm trung / thấp-trung, âm cao / cao-trung, âm cao) / siêu cao)
Các loa siêu trầm thường tách biệt do các yêu cầu đặc biệt của chúng (thùng loa lớn hơn, bộ khuếch đại / công suất bổ sung, định vị phòng, v.v.). Tuy nhiên, các loa siêu trầm cũng sử dụng bộ phân tần để chỉ được điều khiển bởi các tần số thấp nhất của tín hiệu âm thanh.
Tại sao Bộ phân tần lại cần thiết?
Một câu hỏi hợp lý để hỏi đi kèm với những điều này:
“Nếu các trình điều khiển của loa chỉ được thiết kế để tạo ra một dải tần nhất định, tại sao chúng tôi không thể gửi tín hiệu âm thanh đầy đủ đến chúng và cho phép chúng chỉ tạo ra những gì chúng có thể?”
Câu trả lời cho câu hỏi này liên quan đến hiệu quả và tuổi thọ của trình điều khiển loa cũng như đáp ứng tần số tổng thể của toàn bộ loa.
Giả sử chúng ta có một loa 3 chiều không có bộ phân tần nào. Dưới đây là những vấn đề có thể sẽ xuất hiện:
Mỗi trình điều khiển sẽ lãng phí năng lượng khi cố gắng tái tạo các tần số mà nó không có khả năng xử lý.
Năng lượng lãng phí này làm cho toàn bộ hệ thống kém hiệu quả hơn và thậm chí có thể gây ra hư hỏng mà chúng tôi sẽ trình bày ngay sau đây.
Các giới hạn về đáp ứng tần số của mỗi trình điều khiển có thể trùng lặp phần nào với trình điều khiển liền kề.
Ví dụ: sẽ có sự trùng lặp giữa dải tần trên của đáp ứng tần số của loa trầm và dải dưới của đáp ứng tần số của loa tầm trung. Điều này cũng đúng với loa tầm trung và loa tweeter.
Lưu ý rằng nếu không đúng như vậy, thì loa sẽ có các vết khía cố hữu trong phản ứng tần số tổng thể của nó và có thể sẽ cho âm thanh khủng khiếp.
Cuối cùng, năng lượng cấp thấp của tín hiệu âm thanh rất có thể thổi bay trình điều khiển loa tweeter ở mức đủ cao. Năng lượng lãng phí dư thừa có thể làm nóng và tan chảy cuộn dây giọng nói của loa tweeter. Tương tự như vậy, việc di chuyển quá mức gây ra bởi tần số thấp biên độ cao có thể làm hỏng loa tweeter.
Vì vậy, cần phải có bộ phân tần loa vì 3 lý do chính:
- Để nâng cao hiệu quả.
- Để tránh sản xuất thừa tần số “ở giữa”.
- Để tránh thiệt hại cho các trình điều khiển nhỏ hơn.
Tôi đã từng nghe ai đó ví một bộ phân tần âm thanh với một cảnh sát giao thông và thích sự tương tự.
Bộ phân tần, giống như bộ điều phối giao thông, gửi tần số đến nơi chúng cần đến. Làm như vậy sẽ làm cho hệ thống hoạt động hiệu quả hơn, tránh ùn tắc giao thông tại một số điểm nhất định trong tần số đáp ứng và giúp ngăn ngừa tai nạn xảy ra.
Bộ Phân Tần Loa: Chủ Động – Bị Động
Bây giờ chúng ta đã hiểu bộ phân tần là gì, chúng ta có thể xem xét các loại khác nhau.
Cũng giống như có các loa chủ động và bị động, cũng có các bộ phân tần loa chủ động và thụ động.
Như bạn có thể nghi ngờ, bộ phân tần chủ động được sử dụng trong loa chủ động và bộ phân tần thụ động được sử dụng trong loa thụ động.
Vậy sự khác biệt giữa giao nhau chủ động và thụ động là gì? Bảng sau đây sẽ trình bày tổng quan chung trước khi chúng ta so sánh và đối chiếu:
Chủ Động |
Bị Động |
---|---|
Yêu cầu nguồn điện bên ngoài để hoạt động. | Không yêu cầu nguồn điện bên ngoài để hoạt động. |
Xử lý tín hiệu âm thanh mức đường truyền ở đầu vào của chúng. | Xử lý tín hiệu âm thanh mức loa. |
Lọc trước khi khuếch đại. Mỗi trình điều khiển có bộ khuếch đại riêng. | Lọc các tín hiệu đã được khuếch đại. Dựa vào bộ khuếch đại bên ngoài. |
Kiểm soát tốt hơn âm lượng của từng băng tần. | Không kiểm soát được âm lượng của từng dải. |
Yêu cầu về nguồn điện
Bộ phân tần thụ động được làm bằng các thành phần điện thụ động (cuộn cảm, tụ điện và điện trở) và do đó, không cần nguồn điện bên ngoài để hoạt động.
Mặt khác, những bộ phân tần chủ động có các bộ phận khuếch đại hoạt động (op-amp) yêu cầu nguồn điện để hoạt động bình thường. Chúng cũng có các cuộn cảm, tụ điện và điện trở nói trên.
Lưu ý rằng các loa đang hoạt động cũng yêu cầu một bộ khuếch đại công suất riêng biệt giữa mỗi dải âm thanh phân tần và trình điều khiển dự kiến. Các bộ khuếch đại này cũng yêu cầu nguồn.
Đầu vào
Bộ phân tần chủ động được đặt giữa nguồn âm thanh và bộ khuếch đại hoặc loa hoạt động. Do đó, chúng được thiết kế để xử lý âm thanh mức đường truyền ở đầu vào và trong mạch của chúng.
Điện áp tương đối thấp của tín hiệu mức đường dây cho phép các bộ giao nhau tích cực sử dụng op-amps trong thiết kế của chúng và có các cuộn cảm, tụ điện và điện trở kém mạnh mẽ hơn.
Ngược lại, bộ phân tần thụ động được thiết kế để xử lý âm thanh mức loa đã được khuếch đại ở đầu vào của chúng khi chúng được đặt giữa bộ khuếch đại và trình điều khiển của loa thụ động.
Có những hạn chế đối với những chiếc crossover thụ động về sức mạnh có thể xử lý.
Các cuộn cảm bị giới hạn trong từ trường mà chúng tạo ra. Các tụ điện có điện áp tối đa mà chúng có thể xử lý. Mạng phân tần thụ động có thể quá nóng và hỏng nếu tín hiệu mức loa quá lớn.
Các Bộ khuếch đại
Để tiếp tục với các phát biểu ở trên, các bộ chuyển đổi thụ động được đặt sau bộ khuếch đại trong chuỗi tín hiệu trong khi bộ chuyển đổi chủ động được đặt trước bộ khuếch đại trong chuỗi tín hiệu.
Loa thụ động dựa vào bộ khuếch đại công suất để tăng toàn bộ tín hiệu âm thanh trước khi đến bộ phân tần. Như đã đề cập trước đây, tín hiệu mức loa này có thể gây khó khăn cho bộ phân tần thụ động. Bộ phân tần thụ động cần các thành phần mạnh mẽ để xử lý tín hiệu mạnh này.
Các mạng phân tần chủ động chia tín hiệu âm thanh thành các dải của nó trước khi gửi từng dải đến bộ khuếch đại chuyên dụng của riêng nó. Điều này có nghĩa là bộ khuếch đại sẽ hiệu quả hơn và lãng phí ít năng lượng hơn bằng cách không khuếch đại các tần số cuối cùng sẽ không được trình điều khiển tái tạo.
Việc có các bộ khuếch đại riêng lẻ cho phép kiểm soát nhiều hơn từng dải tần. Nó cũng có nghĩa là nếu có bất kỳ đoạn băng nào, nó sẽ chỉ ảnh hưởng đến trình điều khiển duy nhất.
Có bộ khuếch đại giữa các bộ lọc chéo hoạt động và trình điều khiển cũng giúp đơn giản hóa việc kết hợp trở kháng giữa ampe và trình điều khiển.
Bộ phân tần thụ động có hiệu quả đặt các cuộn cảm, tụ điện và điện trở giữa bộ khuếch đại và trình điều khiển loa, tất cả sẽ đóng một vai trò trên trở kháng tải được cung cấp cho bộ khuếch đại. Tải trọng này có thể không luôn luôn không đổi.
Mặt khác, bất kỳ thành phần nào cung cấp độ lợi (ví dụ: op-amps) cũng tạo ra nhiễu cho tín hiệu. Đưa tín hiệu nhiễu vào trước bộ khuếch đại công suất làm cho tiếng ồn thậm chí còn tồi tệ hơn. Đây là một con của những người nói năng động.
Điều khiển
Bộ phân tần thụ động được thiết kế để hoạt động tại các điểm phân tần cụ thể và thường được tạo ra từ các loa cụ thể.
Loa phân tần chủ động có nhiều quyền kiểm soát hơn. Điều khiển này bao gồm các điều chỉnh âm lượng và thậm chí điều chỉnh tần số để thay đổi mức và tần số cắt của các dải phân tần. Điều này cho phép chúng được sử dụng phổ biến hơn với loa.
Crossover nội tuyến
Bộ phân tần nội tuyến khá thụ động về mặt kỹ thuật cũng như thực tế là chúng không cần nguồn điện để hoạt động.
Tuy nhiên, các bộ phân tần trong dòng được đặt thẳng hàng trước bộ khuếch đại chứ không phải giữa bộ khuếch đại và trình điều khiển loa.
Các bộ phân tần này lọc ra các tần số không cần thiết khỏi âm thanh trước khi nó đến bộ khuếch đại và trình điều khiển loa, do đó làm giảm năng lượng mà bộ khuếch đại sẽ lãng phí.
Bộ phân tần trong dòng thường được sử dụng đơn giản như bộ lọc thông thấp kết nối với bộ khuếch đại loa siêu trầm.
Bộ phân tần chủ động DSP
Ngoài ra còn có DSP (Xử lý tín hiệu kỹ thuật số) Bộ phân tần trên thị trường. Những chiếc phân tần này vốn đã hoạt động vì ADC và DAC (bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số và bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự) là cần thiết và yêu cầu nguồn điện.
Với xử lý kỹ thuật số, chúng ta có thể kiểm soát nhiều hơn các giới hạn và mức độ của các dải tần số của bộ phân tần.
Ưu và nhược điểm của bộ phân tần bị động và chủ động
Chúng ta hãy xem xét tất cả những ưu và nhược điểm của bộ phân tần bị động và của xe lai chủ động. Chúng tôi sẽ bắt đầu với các thiết kế thụ động.
Ưu và nhược điểm của Bộ phân tần bị động
Dưới đây là danh sách những ưu và nhược điểm của bộ phân tần thụ động:
Ưu điểm | Nhược điểm |
---|---|
Đơn giản (cắm và chạy) | Nhiễu chéo (EMF trở lại) với tín hiệu bộ khuếch đại |
Dây loa đơn (mỗi loa) | Mất khả năng giảm chấn của loa và sự kiểm soát trực tiếp của amp, đặc biệt là gần tần số phân tần |
Bộ khuếch đại âm thanh nổi đơn | Tải cao hơn trên bộ khuếch đại với tổn hao lớn hơn yêu cầu công suất cao hơn |
Thường ít tốn kém hơn | Chuyển pha không đều giữa các trình điều khiển có trở kháng khác nhau |
Đáp ứng biến đổi và phi tuyến tính với những thay đổi về công suất và nhiệt độ | |
Các phản ứng có thể thay đổi và phi tuyến tính với những thay đổi về công suất và nhiệt độ | |
Nhiều khả năng xảy ra hiện tượng cắt bộ khuếch đại và hư hỏng trình điều khiển do tải công suất cao hơn và trở kháng phức tạp. |
Ưu và nhược điểm của Bộ phân tần chủ động
Dưới đây là danh sách những ưu và nhược điểm của bộ phân tần chủ động:
Ưu điểm | Nhược điểm |
---|---|
Kiểm soát trực tiếp từng trình điều khiển theo từng kênh amp | Vốn dĩ phức tạp hơn |
Tải trở kháng đơn giản và dễ dàng hơn trên amp | Có khả năng tăng tiếng ồn |
Không có tổn thất điện | Ít nhất gấp đôi số lượng cáp |
Không mất giảm xóc (có điều khiển) | Yêu cầu nhiều ampe hoặc amps với nhiều kênh |
Ít khả năng xảy ra cắt hơn với việc cắt chỉ giới hạn ở một trình điều khiển | Thường đắt hơn |
Giao nhau nhất quán bất kể mức công suất hoặc nội dung tín hiệu | |
Tải ít hơn trên mỗi amp với tải được chia thành nhiều ampe | |
Ít biến dạng | |
Rất linh hoạt và có khả năng thích ứng cao, đặc biệt là với công nghệ DSP |
Loại loa nào tốt hơn?
Bằng các tuyên bố được đưa ra ở trên, chúng tôi suy ra rằng các bộ phân tần loa hoạt động có hiệu suất tốt hơn.
Bộ phân tần chủ động (nói chung) đơn giản là âm thanh tốt hơn và giải quyết được nhiều vấn đề vốn có ở bộ phân tầnthụ động. Nhược điểm lớn duy nhất là giá cả có thể có hoặc không phải là vấn đề lớn đối với bạn.
Bộ phân tần loa ngoài & tích hợp
Phần lớn các loa đa trình điều khiển trên thị trường hiện nay (cả chủ động và thụ động) đều có mạng phân tần tích hợp sẵn.
Tuy nhiên, có rất nhiều trường hợp yêu cầu bộ phân tần loa độc lập bên ngoài, bao gồm:
- Tự chế tạo loa bằng các trình điều khiển, thùng loa, bộ phân tần và bộ khuếch đại riêng lẻ.
- Tách âm thanh trước khi gửi đến loa “thông thường” và loa siêu trầm.
- Âm thanh ô tô.
- Loa đa trình điều khiển không có kết nối chéo.
Bây giờ chúng ta hãy xem xét một vài ví dụ về giao diện loa.
Ví dụ về loa chéo
Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét các giao diện loa sau:
- Rane AC 23S thương mại
- Audiopipe CRX-203
- Eminence PXB3
- SPL Crossover
- Harrison Labs FMOD Nội tuyến
- miniDSP 2 × 4
Rane Commercial AC 23S
Rane Commercial AC 23S là một bộ phân tần hoạt động có thể gắn vào giá đỡ có thể được định cấu hình như một bộ âm thanh nổi 2 chiều hoặc 3 chiều, hoặc đơn âm 4 chiều hoặc 5 chiều sự giao nhau.
- Chủ động hoặc bị động: Chủ động
- Đầu vào: 2 XLR cân bằng (Trở kháng 20 kΩ)
- Trái / Đơn sắc
- Phải / Bỏ qua
- Đầu ra: 6 XLR cân bằng (Trở kháng 200 Ω)
- Trái cao
- Trái giữa / thấp
- Còn lại thấp
- Cao
- Đúng giữa / thấp
- Thấp phải
- Điểm giao nhau:
- Dải trung thấp 3 chiều: 70 Hz – 1 kHz (24 dB mỗi quãng tám)
- Dải trung cao 3 chiều: 190 Hz – 7 kHz (24 dB mỗi quãng tám)
- Dải trung thấp 2 chiều: 190 Hz – 7 kHz (24 dB mỗi quãng tám)
Audiopipe CRX-203
Audiopipe CRX-203 là mạng bộ tần thụ động 2 chiều được thiết kế cho âm thanh xe hơi.

- Chủ động hoặc bị động: bị động
- Đầu vào: 1 cặp đầu nối vít mạ vàng (IN– và IN +)
- Đầu ra: 2 cặp đầu cuối vít tấm vàng
- W– và W + (loa trầm)
- T– và T + (loa tweeter)
- Điểm chéo:
- Tần số loa trầm: 20Hz – 5.6kHz
- Tần số Tweeter: 5kHz-20kHz
- Xử lý công suất tối đa: 300 watt cho mỗi bộ phân tần (600 watt cho mỗi cặp)
- Xử lý công suất RMS: 150 watt cho mỗi bộ phân tần (300 watt cho mỗi cặp)
Eminence PXB3
Eminence PXB3 là một bộ phân tần 3 chiều thụ động với các điểm phân tần ở 500 Hz và 5.000 Hz.
- Chủ động hoặc bị động: bị động
- Đầu vào: 1 cặp thiết bị đầu cuối (IN + và IN–)
- Đầu ra: 3 cặp thiết bị đầu cuối
- M + và M– (loa tầm trung)
- W + và W– (loa trầm)
- T + và T– (loa tweeter)
- Điểm chéo:
- Trung bình thấp: 500 Hz
- Trung cao: 5 kHz
- Xử lý điện năng RMS: 400 watt
Lưu ý rằng, giống như Audiopipe CRX-203, chúng ta có thể thấy các cuộn cảm và tụ điện của Eminence PXB3 trên bảng mạch.
SPL Crossover
Bộ phân tần SPL là bộ phân tần 2 chiều hoạt động, tương tự để phối hợp loa chính với loa siêu trầm của bạn, làm như vậy mà không cần bất kỳ DSP hoặc công nghệ tương tự-kỹ thuật số nào.
Thiết bị phân tách tín hiệu của bạn, chuyển hướng âm thanh tầm trung và dải cao đến màn hình chính của bạn và để lại mức thấp nhất để định tuyến đến âm thanh phụ. Thiết kế sử dụng công nghệ đường ray 120V của SPL để đảm bảo khoảng không cao và hiệu suất rõ ràng, đồng thời sử dụng các công tắc và bình để lựa chọn giữa các tần số giao nhau, vị trí pha, mức thấp, v.v.
Nó được thiết kế để hoạt động trong cả thiết lập 2.1 và 2.2, vì vậy nếu bạn sử dụng loa siêu trầm âm thanh nổi, thiết bị này sẽ phù hợp với mục đích sử dụng của bạn.
- Chủ động hoặc bị động: Chủ động
- Đầu vào:
- 2 (trái & phải) XLR cân bằng (Trở kháng 20 kΩ)
- 2 (trái & phải) RCS không cân bằng (Trở kháng 20 kΩ)
- 1 TS 3,5 mm (điều khiển)
- Đầu ra:
- 4 XLR cân bằng
- Đầu ra thấp
- Đầu ra thấp bên phải
- Đầu ra trung bình cao còn lại
- Đầu ra trung bình cao
- 4 TS 3,5 mm (điều khiển)
- Đầu ra thấp
- Đầu ra thấp bên phải
- Đầu ra trung bình cao còn lại
- Đầu ra trung bình cao
- 4 XLR cân bằng
- Điểm giao nhau: 50 đến 120 Hz trong 6 bước khác nhau (12 dB hoặc 24 dB / quãng tám)
- 50 Hz
- 60 Hz
- 70 Hz
- 85 Hz
- 100 Hz
- Biến đổi liên tục 120 Hz đến 300 kHz
Harrison Labs FMOD In-Line
Dòng FMOD của Harrison Labs có LPF nội dòng 50 Hz và HPF nội tuyến 50 Hz (liên kết để kiểm tra giá trên Amazon). Mỗi chiếc “bộ phân tần nội tuyến” này đều là một bộ 2 và kết nối qua RCA
miniDSP 2×4
MiniDSP 2 × 4 trong hộp là một bộ xử lý DSP bỏ túi linh hoạt với 2 x analog IN, 4 x analog OUT.
Kết hợp với một phần mềm plug-in để lập trình, người ta có thể định cấu hình bộ lọc xử lý âm thanh trên bo mạch thời gian thực từ môi trường PC hoặc Mac.
Sau khi bo mạch được định cấu hình, thiết bị sẽ hoạt động độc lập và không cần máy tính nữa.
Bộ phân tần kỹ thuật số 2 chiều hoặc 4 chiều này là tuyệt vời như một bộ xử lý loa siêu trầm; như một bộ phân tần âm thanh trên xe hơi và trong các dự án âm thanh DIY.
- Chủ động hoặc bị động: Chủ động (DSP)
- Đầu vào: 2 (trái & phải) RCA không cân bằng (Trở kháng 6 kΩ)
- Đầu ra: 4 RCA không cân bằng (Trở kháng 560 Ω)
- Điểm giao nhau: 50 đến 120 Hz trong 6 bước khác nhau (12 dB hoặc 24
- Độ phân giải dữ liệu ADC / DAC: 24-bit
- Động cơ xử lý tín hiệu kỹ thuật số: Động cơ DSP 28/56 bit với xử lý chính xác kép
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