Crossovers là gì? Mạch phân tần có tác dụng gì?

Nhiệm vụ của crossover (mạch phân tần, thiết bị phân tần) là để phân chia tín hiệu out-put của nó cho các mạch (circuit) riêng biệt, mỗi mạch bao gồm một band khá cụ thể hay là dải tần số. Điều này cho phép mỗi thiết bị loa cho ra các dải tần số mà nó hoạt động tốt nhất. Đồng thời, crossover giúp bảo vệ loa không bị hư hại do hoạt động ngoài giới hạn của các dải tần đã ấn định cho nó.

Giới thiệu Crossovers

Đối với một dàn âm thanh sân khấu, luôn phải đánh trải dài đủ các tần số từ thấp đến cao là từ 40Hz đến 20Khz, đây còn được gọi là phổ âm thanh, hay chính là dải tần âm thanh mà tai con người nghe được. Hiện nay, hầu hết tất cả các loa, kể các dòng loa full ranger (loa toàn dải) chúng cũng không có khả năng bao phủ toàn bộ âm thanh từ tần số thấp đến cao. Chính vì vậy, để khắc phục được những điều này, nhằm tạo nên một hệ thống âm thanh lớn, thì bạn phải sử dụng kết hợp nhiều loa, hay nhóm loa (loa sub siêu trầm bass, loa trung mid và loa cao treble), để mỗi nhóm loa đánh một băng tần khác nhau, như vậy sẽ giúp âm thanh trở nên hay hơn, hấp dẫn và cuốn hút hơn.

Crossover âm thanh chính là hệ thống phân chia tín hiệu âm thanh theo các tần số cao thấp và băng tần riêng biệt, sao cho tối ưu nhất, để phù hợp với những thiết bị âm thanh nhất định, nhằm giúp âm thanh khi phát ra được hay hơn, chất lượng hơn.

Crossover được ứng dụng trong tất cả các dàn âm thanh, từ gia đình cho đến các bộ dàn chuyên nghiệp, với nhiều hình dạng, thiết kế khác nhau. Cũng chính vì điều này, nên bạn sẽ dễ dàng tìm thấy được sản phẩm crossover dạng nhỏ gọn trong các loa dạng 2 way trở lên, kể cả loa karaoke gia đình. Cụ thể hơn, nếu ở nhà đang dùng âm thanh stereo với 1 cặp loa 2-way, bên trong thùng loa sẽ có một cục crossover để chia từng dải âm thanh có tần số trầm – trung vào một loa và dải âm thanh cao vào một loa.

Trong các thiết kế hệ thống âm thanh đơn giản cho đến trung bình, crossover có thể dễ dàng được cài đặt sau khi qua giai đoạn khuếch đại công suất. Trong hệ thống âm thanh cao cấp hơn hay tốt hơn, việc kiểm soát hoạt động được đặt ra, hệ thống âm thanh sẽ tăng hiệu quả bằng cách chia phổ âm thanh trước khi đến giai đoạn khuếch đại công suất.

Chính Crossover khi thiết kế, thường được đặt sau khi xử lý tín hiệu xong. Có nghĩa là sau Mixer và trước khi khuếch đại âm thanh (hay có thể hiểu là trước khi đưa tín hiệu xuống amply). Crossover được ứng dụng nhiều trong cả 2 công nghệ âm thanh là analog và kỹ thuật số. Ngoài ra, chính crossver kỹ thuật số thường bao gồm một số xử lý tín hiệu bổ sung: limiting, EQ, delay, …

Không chỉ có vậy, crossover còn cho phép xử lý từng nhóm thông tin, với các băng tần riêng biệt trươc khi đưa ra amply. Như vậy có thể tăng cường 1 hay nhiều nhóm bằng tần náo đó, để cho âm thanh được chất lượng hơn, khi đến tai người nghe.

Các loại Crossovers

Loại thiết bị được gọi là một crossover chủ động (active crossorver) hay crossover điện tử (electronic crossover) và thiết bị cũ được gọi là crossover thụ động (passive crossover).

• Crossover Passive: Khi sử dụng sẽ không cần nguồn điện trợ lực, thường đặt trực tiếp trong loa. Do vậy, nó sẽ được thiết kế sao cho phù hợp với loa, nên sẽ không phải cân chỉnh gì cả.
• Crossover Active: Khi sử dụng bạn sẽ cần một nguồn điện cấp thêm. Loại này sẽ có ưu điểm đó chính là sử dụng linh hoạt, cho phép cân chỉnh tần số, cũng như nén làm sao cho phù hợp…

Mỗi cái đều có ưu điểm của nó. Passive crossover dùng ít các power amplifier hơn, dây nối giữa các thiết bị sẽ ít hơn, và nói chung là thuận tiện hơn cho người sử dụng. Active crossover, mặt khác, làm xử lý hiệu quả hơn tổng số các power amplifier và cho phép tinh chỉnh độ chính xác các điểm giao tần (crossover) dễ dàng hơn, và cũng có thể kiểm soát một số yếu tố khác liên quan đến việc phân chia các giải tần số. Thông thường, cả hai được sử dụng rất hiệu quả trong cùng một hệ thống, như minh họa trong hình sau.

Ứng dụng của crossover trong một hệ thống đơn giản.

• (A) Passive crossover nội bộ, thường được gắn trong một tổ hợp nhiều thiết bị tiêu chuẩn.
• (B) Hệ thống ampli đôi đơn giản, hai way với một active crossorver.
• (C) Hệ thống hai way tiêu chuẩn, với loa siêu trầm (subwoofer). Các vấn đề liên quan đến sử dụnghệ thống này và cách thiết kế sẽ được thảo luận trong các bài viết khác.