Trình điều khiển loa

Trình điều khiển loa là gì?

Trình điều khiển loa là gì? Chúng làm việc như thế nào

Loa là những thiết bị đáng kinh ngạc này có thể biến tín hiệu âm thanh điện thành sóng âm thanh để chúng ta thích nghe (hoặc làm chúng ta không hài lòng) và chúng sẽ không thể thực hiện được nếu không có trình điều khiển. Vì vậy, không cần phải nói rằng trình điều khiển loa rất cần thiết cho thiết kế loa và chúng ta nên hiểu cách chúng hoạt động.

Trình điều khiển loa là gì và chúng hoạt động như thế nào? Trình điều khiển loa là phần tử chuyển đổi của loa chịu trách nhiệm cuối cùng trong việc chuyển đổi tín hiệu âm thanh (năng lượng điện) thành âm thanh (năng lượng sóng cơ học). Mặc dù có một số loại trình điều khiển, nhưng thực tế chúng đều sử dụng phần tử dẫn điện để di chuyển màng loa và tạo ra âm thanh.

Xem thêm:

Trong bài viết dài này, chúng tôi sẽ đi qua từng loại trình điều khiển loa và mô tả cách chúng hoạt động như bộ chuyển đổi và tạo ra sóng âm thanh.


Trình điều khiển loa là đầu dò

Định nghĩa cơ bản và quan trọng nhất của trình điều khiển loa là nó là một bộ chuyển đổi.

Bộ chuyển đổi là thiết bị biến đổi một dạng năng lượng này thành dạng năng lượng khác. Trong trường hợp của trình điều khiển loa, như chúng ta đã ám chỉ, sự biến đổi này chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng sóng cơ học.

Năng lượng điện ở dạng tín hiệu âm thanh. Đặc biệt hơn, nó ở dạng âm thanh analog.

Năng lượng sóng cơ học được mô tả tốt nhất là sóng âm thanh.

Để tìm hiểu thêm về sự khác biệt và giống nhau giữa âm thanh và âm thanh, hãy xem bài viết của tôi Sự khác biệt giữa âm thanh và âm thanh là gì?

Các tín hiệu âm thanh tương tự này là các dòng điện xoay chiều phức tạp được tạo thành từ các tần số thường nằm trong dải có thể nghe được (20 Hz – 20.000 Hz). Điều đó đang được nói, tín hiệu âm thanh có thể có thông tin nằm ngoài phạm vi nghe được này.

Cải thiện hỗn hợp của bạn bằng cách nắm vững các quy trình quan trọng nhất của hỗn hợp

Các tín hiệu âm thanh tương tự này thường được khuếch đại và đi qua các mạng chéo trước khi chúng đến được trình điều khiển của chúng.

Trình điều khiển loa, một phần, được thiết kế với phần tử dẫn điện là một phần của mạch chuyển điện áp AC của tín hiệu âm thanh.

Bằng cách này hay cách khác, dòng điện xoay chiều này làm cho trình điều khiển tạo ra sóng âm thanh. Các thiết kế trình điều khiển chất lượng sẽ tái tạo chính xác dạng sóng âm thanh dưới dạng âm thanh.

Chúng ta sẽ thảo luận về các loại trình điều khiển khác nhau và cách chúng được thiết kế để chuyển đổi âm thanh thành âm thanh. Hiện tại, điều quan trọng cần biết là trình điều khiển loa là bộ chuyển đổi.

Định nghĩa thay thế của trình điều khiển loa

Lưu ý rằng thuật ngữ trình điều khiển có thể mang một nghĩa khác khi xử lý loa máy tính “kỹ thuật số” cấp tiêu dùng hoặc loa máy tính tích hợp.

Trong trường hợp này, “trình điều khiển” có thể chỉ trình điều khiển âm thanh phần cứng.

Trình điều khiển này là một tập hợp các tệp cho phép máy tính và thiết bị âm thanh, bao gồm (các) thiết bị đầu ra loa, giao tiếp với nhau.

Đây là một ngắn nhưng đáng chú ý sang một bên. Khi chúng ta thảo luận về trình điều khiển loa, chúng ta hiếm khi nói về trình điều khiển phần cứng máy tính. Tuy nhiên, đây có thể được hiểu là định nghĩa và điều đáng nói trong bài viết này.

Trình điều khiển loa động

Phần lớn các loa được thiết kế với các yếu tố trình điều khiển động.

Nếu bạn đã từng tháo rời một chiếc loa vi tính, nhìn ra ngoài lưới tản nhiệt của loa PA, kiểm tra một chiếc loa ô tô, ở trong phòng thu với màn hình phòng thu, v.v., thì bạn chắc chắn đã nhìn thấy một trình điều khiển động.

Các trình điều khiển động cũng cực kỳ phổ biến trong các thiết kế tai nghe và thậm chí cả micrô (mặc dù quá trình truyền tải xảy ra ngược lại).

Để biết thêm thông tin về tai nghe động và micrô, hãy xem các bài viết của tôi Hướng dẫn minh họa đầy đủ về tai nghe động cuộn dây và Hướng dẫn hoàn chỉnh về micrô động cuộn dây, tương ứng.

Vì vậy, một trình điều khiển loa động là gì?

Hãy bắt đầu trả lời câu hỏi này bằng cách xem xét thiết kế của trình điều khiển loa động. Dưới đây là sơ đồ mặt cắt đơn giản của trình điều khiển loa động điển hình:

Sơ đồ mặt cắt của trình điều khiển loa động

Như chúng ta có thể thấy, trình điều khiển loa động được làm từ các thành phần sau (tôi sẽ thêm tên của các phần tử lớn hơn được tạo từ các thành phần được gắn nhãn ở trên):

  • Màng loa
  • Hình nón
  • Nắp đậy bụi (mái vòm)
  • Đình chỉ
  • Vây quanh
  • Con nhện
  • Cuộn dây thoại
  • Cấu trúc từ tính
  • Nam châm
  • Tấm cực đỉnh
  • Yoke (tấm cực dưới + mảnh cực)
  • Rổ

Chúng ta hãy xác định chi tiết hơn từng thành phần này trước khi tìm hiểu cách thức hoạt động của trình điều khiển loa động.

Màng loa

Màng loa là màng di động lớn được thiết kế để dao động qua lại theo dạng sóng của tín hiệu âm thanh. Khi cơ hoành di chuyển về phía trước và phía sau, nó sẽ đẩy và kéo không khí tương ứng.

Việc đẩy và kéo không khí gây ra hiện tượng nén và hiếm trong không khí / môi trường và gửi các sóng âm thanh truyền qua không khí / môi trường.

Màng chắn được tạo thành từ hình nón và nắp đậy bụi (mái vòm).

Nón loa

Hình nón là phần lớn nhất của màng ngăn và thậm chí thường được gọi là màng chắn.

Màng tương đối mỏng này được gắn vào cuộn dây giọng nói ở chu vi bên trong và được thiết kế để di chuyển vào trong và ra ngoài cùng với sự chuyển động của cuộn dây giọng nói.

Ở chu vi bên ngoài, hình nón được gắn vào xung quanh. Khung bao quanh kết nối nó với giỏ (vỏ / khung) một cách hiệu quả đồng thời cho phép hình nón dao động qua lại.

Nón loa có thể được làm bằng nhiều loại vật liệu và sự kết hợp của nhiều loại vật liệu. Chúng có thể được xử lý bằng nhiều loại nhựa và sơn mài khác nhau ở các nồng độ khác nhau.

Hình dạng, độ dày, độ cứng, trọng lượng, giảm chấn và khả năng phục hồi của hình nón đóng những vai trò chính trong việc xác định đáp tuyến tần số của trình điều khiển loa và đặc tính âm thanh. Loa chất lượng cao được chăm chút rất nhiều để có được thiết kế hình nón vừa phải nhằm mang lại hiệu suất loa tối ưu.

Bởi vì hình nón có nhu cầu cơ học lớn nhất trong tất cả các thành phần loa, nó cũng ảnh hưởng đến đánh giá công suất của trình điều khiển loa.

Nắp đậy bụi (Mái vòm)

Nắp đậy bụi của trình điều khiển loa (còn được gọi là mái vòm) giữ bụi và các mảnh vụn trong không khí khác ra khỏi cuộn dây thoại. Để làm như vậy, nó phải gắn vào hình nón và trên thực tế, nó trở thành một phần của màng loa.

Do đó, mái vòm có ảnh hưởng đáng chú ý đến đáp ứng tần số của trình điều khiển loa và hành vi tổng thể của màng loa. Các mái vòm sẽ đóng một phần trong việc giảm một số cộng hưởng hình nón trong khi giới thiệu những hình nón khác.

Đình chỉ

Hệ thống treo kết nối màng loa với vỏ / giỏ của loa. Nó cho phép lượng du ngoạn của cơ hoành phù hợp trong khi vẫn giữ cho cơ hoành và cuộn dây giọng nói trong phạm vi chuyển động thích hợp của chúng. Điều này có nghĩa là hỗ trợ chuyển động dọc theo trục Z trong khi hạn chế chuyển động theo trục X và Y.

Hệ thống treo loa được tạo nên bởi vòm và con nhện.

Ngoài ra, hệ thống treo của một chiếc loa hoàn toàn mới tương đối cứng và phải được phá vỡ trước khi loa đạt được hiệu suất tối ưu. Điều này được gọi là quá trình đốt cháy loa.

Để biết thêm thông tin về hiện tượng cháy loa, hãy xem bài viết của tôi Có cần làm hỏng loa / cháy loa không? (Sự thật / hư cấu?).

Vây quanh

Khung bao quanh (đôi khi được gọi là hệ thống treo trước) là một thành phần hình vòng kết nối hình nón / màng loa với giỏ / khung của trình điều khiển loa.

Là một phần của hệ thống treo, khung bao quanh giúp kiểm soát hành trình hình nón (chuyển động ra ngoài và vào trong của hình nón / màng ngăn) và đóng vai trò chính trong việc xác định giới hạn của hành trình cơ hoành.

Âm thanh vòm cũng hấp thụ năng lượng từ hình nón trước khi nó chạm tới rổ, do đó làm giảm cộng hưởng tổng thể của loa.

Thật không may, khung bao quanh dễ bị hỏng cơ học do ứng suất lặp đi lặp lại của việc uốn vào trong và ra ngoài nhiều lần.

Nó thường là thành phần đầu tiên bị hư hỏng và gây ra hiện tượng thổi loa. Điều này sẽ dẫn đến sự biến dạng âm thanh và hư hỏng cơ học hơn nữa trong loa nếu không được sửa chữa.

Để biết thêm thông tin về sự cố thổi loa, hãy xem bài viết của tôi Sự cố thổi loa: Tại sao Nó Xảy ra & Cách Tránh / Khắc phục.

May mắn thay, xung quanh là tương đối rất dễ thay thế và thông số kỹ thuật của chúng thường phổ biến hơn các thành phần loa khác, giúp chúng dễ tìm hơn.

Màn nhện

Con nhện tạo nên phần bên trong của hệ thống treo loa. Mục đích chính của nó là giữ cuộn dây thoại ở vị trí cần thiết, cho phép chuyển động dọc theo trục Z và hạn chế chuyển động theo trục X và Y.

Nếu không có nhện, sẽ có nguy cơ nghiêm trọng là cuộn dây giọng nói va vào và / hoặc dính vào nam châm. Điều này sẽ gây ra sự không tuyến tính đáng kể trong chuyển động của loa, do đó sẽ tạo ra sự biến dạng và thậm chí có khả năng làm hỏng loa.

Con nhện được kết nối với cuộn dây giọng nói bên trong của nó và giỏ ở bên ngoài của nó.

Hệ thống treo cũng đóng vai trò quyết định đáp ứng tần số thấp và khả năng xử lý công suất của loa.

Cuộn dây thoại

Cuộn dây thoại là một cuộn dây dẫn điện được quấn chặt chẽ (thường có hình trụ). Nó có một dây dẫn được gắn vào một trong hai đầu của nó và trở thành một phần của mạch truyền tín hiệu âm thanh AC.

Khi một điện áp xoay chiều được đặt qua cuộn dây thoại, một từ trường biến thiên trùng hợp được tạo ra xung quanh nó. Từ trường này tương tác với từ trường của nam châm vĩnh cửu và làm cho cuộn dây thoại (và màng ngăn kèm theo) chuyển động.

Tính nhất quán của độ căng của cuộn dây, ứng dụng của men và chất kết dính, và thành phần dây đều ảnh hưởng đến hiệu suất của cuộn dây và đóng một vai trò trong việc xác định hiệu suất và đánh giá công suất của trình điều khiển loa.

Cấu trúc từ tính

Cấu trúc từ tính cung cấp một từ trường vĩnh cửu tập trung trong trình điều khiển và đặc biệt là cuộn dây thoại.

Từ trường này là cần thiết cho chuyển động của cuộn dây giọng nói thích hợp (và do đó, màng loa) trong trình điều khiển loa động. Khi một từ trường thay đổi được tạo ra trên giọng nói thông qua tín hiệu âm thanh AC, cuộn dây tương tác với từ trường vĩnh cửu và dao động so với dạng sóng tín hiệu âm thanh.

Cấu trúc từ tính được làm bằng nam châm chính và một số mảnh cực (tấm / vòng cực trên, tấm cực dưới và mảnh cực).

Để tìm hiểu thêm về loa và từ tính, hãy xem bài viết của tôi Tại sao Và Làm thế nào Loa Sử dụng Nam châm & Điện từ?

Nam châm

Nam châm chính là nguồn chính của từ trường của trình điều khiển loa (miếng cực chỉ đơn giản là kéo dài các cực từ của nam châm chính).

Hình dạng, kích thước và độ bền của nam châm phải được thiết kế để phù hợp nhất với trình điều khiển loa và vỏ mà trình điều khiển tự tìm thấy.

Để biết thêm thông tin về thùng loa, hãy xem bài viết của tôi Tại sao cần thùng loa?

Tấm cực trên cùng

Bản cực trên cùng kéo dài một cực từ của nam châm ra bên ngoài của cuộn dây thoại.

Hình dạng của tấm cực trên cùng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của loa.

Nếu tấm cực phía trên quá mỏng, trình điều khiển sẽ mất hiệu quả và bắt đầu bão hòa / biến dạng. Nếu nó quá dày, phản ứng nhất thời của người nói sẽ bị ảnh hưởng.

Không gian giữa bên ngoài của cuộn dây thoại và tấm cực trên cùng cũng rất quan trọng. Khoảng trống lớn hơn dễ tạo ra hơn nhưng sẽ kém hiệu quả do cường độ từ trường thấp hơn và tản nhiệt kém hơn. Những khoảng trống nhỏ hơn có nguy cơ chạm vào nam châm và cuộn dây thoại, điều này sẽ làm giảm tuổi thọ của loa.

Ách

Tấm cực dưới cùng và mảnh cực hướng lên thường được gọi chung là cái chạc.

Thành phần này là mặt sau của loa và kéo dài cực từ đối diện vào bên trong của cuộn dây thoại.

Vì vậy, không chỉ ách sau sự ổn định của cấu trúc từ tính, mà nó còn ảnh hưởng đến hiệu quả tổng thể của trình điều khiển loa.

Tương tự như tấm cực trên cùng, hình dạng và sức mạnh của ách, cùng với khoảng cách giữa ách và cuộn dây, ảnh hưởng đến việc tản nhiệt và xử lý công suất của trình điều khiển.

Bose L1 Compact
Bose L1 Compact

Rổ

Giỏ (còn được gọi là khung hoặc vỏ) là vỏ vật lý tĩnh kết nối với cấu trúc từ tính ở phía dưới, bao quanh ở trên cùng và con nhện ở đâu đó ở giữa.

Mỗi giỏ có đặc tính âm học riêng (hấp thụ, cộng hưởng, v.v.) và phải được thiết kế để không chỉ mang lại lợi ích cho bản thân trình điều khiển mà còn cho hiệu suất của loa nói chung.


Trình điều khiển loa động hoạt động như thế nào?

Bây giờ chúng ta đã hiểu cách cấu tạo của trình điều khiển loa động, hãy cùng chúng tôi hiểu thêm về cách trình điều khiển hoạt động.

Tôi sẽ đăng lại sơ đồ mặt cắt của trình điều khiển loa động một lần nữa để giúp cải thiện trải nghiệm của bạn:

Sơ đồ mặt cắt của một trình điều khiển loa động

Hãy bắt đầu với tín hiệu âm thanh.

Như đã đề cập trước đó trong phần Trình điều khiển loa là đầu dò, tín hiệu âm thanh phải là tín hiệu tương tự. Điều này có nghĩa là tín hiệu là điện áp xoay chiều biến thiên liên tục.

Tín hiệu âm thanh từ các thiết bị phát lại thường ở mức đường truyền và phải được khuếch đại đến mức loa trước khi điều khiển trình điều khiển loa một cách hiệu quả.

Lưu ý rằng bộ phân tần cũng gần như luôn được sử dụng với trình điều khiển loa để tách một dải tần cụ thể của tín hiệu âm thanh mà trình điều khiển được thiết kế để tạo ra với độ rõ ràng hơn.

Thông tin thêm về bộ khuếch đại và bộ phân tần trong phần có tiêu đề Bộ khuếch đại & Bộ phân tần.

Sau khi được xử lý đúng cách, tín hiệu âm thanh sẽ được gửi đến cuộn dây thoại của trình điều khiển loa thông qua dây dẫn điện. Điều này tạo ra một điện áp xoay chiều trên cuộn dây.

Cảm ứng điện từ nói rằng một dòng điện chạy qua vật dẫn sẽ tạo ra từ trường. AC mặc dù cuộn dây giọng nói, sau đó gây ra một từ trường xoay chiều.

Từ trường thay đổi của cuộn dây thoại xảy ra trong từ trường vĩnh cửu của nam châm của trình điều khiển. Sự tương tác này làm cho cuộn dây giọng nói dao động theo cách bắt chước dạng sóng tín hiệu âm thanh.

Vì cuộn dây giọng nói được gắn vào cơ hoành, nên màng loa cũng sẽ di chuyển cùng với cuộn dây giọng nói.

Hãy nhớ rằng con nhện giữ cho cuộn dây giọng nói chỉ di chuyển dọc theo trục Z và kết hợp với khung bao quanh, hạn chế sự di chuyển của cơ hoành.

Vì vậy, cuộn dây giọng nói và màng loa di chuyển theo tín hiệu âm thanh. Sự chuyển động của màng ngăn sẽ đẩy và kéo không khí xung quanh nó và tạo ra sự tăng và giảm áp suất cục bộ.

Các dao động áp suất này được truyền ra ngoài từ trình điều khiển và được gọi là sóng âm.

Và đó là cách hoạt động của một trình điều khiển loa động!


Loa siêu trầm, Woofers, Tweeters và hơn thế nữa

Như đã đề cập, trình điều khiển loa động là loại đầu dò loa phổ biến nhất.

Tuy nhiên, các trình điều khiển này không quá hiệu quả trong việc tái tạo toàn bộ phạm vi âm thanh có thể nghe được của thính giác con người (20 Hz – 20.000 Hz). Vì vậy, loa thường được thiết kế với nhiều loại trình điều khiển loa động.

Các loại trình điều khiển loa động phổ biến nhất như sau:

  • Loa siêu trầm: cho tần số rất thấp
  • Loa trầm: dành cho tần số thấp
  • Dải trung: dành cho tần số tầm trung
  • Tweeter: cho tần số cao
  • Super-tweeter: cho tần số rất cao

Các loại trình điều khiển này đều hoạt động trên cùng một nguyên tắc và triết lý thiết kế chung như trình điều khiển động nói trên.

Sự khác biệt trong bản dựng của chúng dựa trên dải tần số mà chúng được thiết kế để tái tạo. Nói chung, tái tạo tần số sâu hơn yêu cầu đường kính trình điều khiển lớn hơn và thiết kế trình điều khiển mạnh mẽ hơn.

Các loa siêu trầm nói chung sẽ được chế tạo trong các thùng loa riêng và có bộ khuếch đại riêng. Chúng đòi hỏi nhiều năng lượng và không gian để tạo ra mức thấp nhất của phổ tần số âm thanh.

Loa 2 đường tiếng (có 2 trình điều khiển) thường sử dụng một loa trầm để che phủ cấp thấp và một loa tweeter để che phủ cao cấp.

Loa 3 đường tiếng (có 3 trình điều khiển) thường sử dụng một loa trầm cho phân khúc thấp, một trình điều khiển tầm trung cho dải trung và một loa tweeter cho cao cấp.

Các loa 4 chiều nói chung sẽ thêm một loa siêu cao tần để tạo ra dải tần số âm thanh cao nhất để giúp giảm tải phần nào cho loa tweeter thông thường.

Lưu ý rằng không có tần số phân tần tiêu chuẩn tuyệt đối cho các loại trình điều khiển động khác nhau.


Loa thành phần và loa đồng trục

Các loại trình điều khiển loa động được đề cập ở trên thường được tìm thấy trong một trong hai thiết kế loa: thành phần hoặc đồng trục.

Loa thành phần có trình điều khiển của chúng được tách biệt bên trong một củ loa và / hoặc vỏ loa.

Loa đồng trục có trình điều khiển của chúng xếp chồng lên nhau.

Loa đồng trục thường rẻ hơn, dễ lắp đặt hơn và tạo ra toàn bộ dải tần trong một gói nhỏ gọn hơn. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho âm thanh ô tô.

Loa thành phần thường đắt hơn nhưng có thiết kế tốt hơn để tạo ra âm thanh chất lượng cao.


Bộ khuếch đại & Bộ phân tần

Như đã đề cập, các tín hiệu âm thanh cuối cùng thúc đẩy trình điều khiển loa phải được xử lý. Đặc biệt, điện áp của chúng phải được đưa lên qua bộ khuếch đại và các dải tần của chúng phải được giới hạn thông qua bộ phân tần âm thanh.

Bài viết này không nói về bộ khuếch đại và bộ phân tần, nhưng điều quan trọng là phải đề cập đến chúng, ít nhất là khi thảo luận về trình điều khiển loa.

Bộ phân tần loa siêu trầm về cơ bản sẽ hoạt động như một bộ lọc thông thấp chỉ gửi các tần số thấp của tín hiệu âm thanh đến trình điều khiển loa siêu trầm.

Để biết thêm thông tin về bộ lọc thông thấp, hãy xem bài viết của tôi Âm thanh EQ: Bộ lọc thông thấp là gì và LPF hoạt động như thế nào?

Loa 2 đường tiếng sẽ có bộ phân tần 2 chiều giúp chia tín hiệu âm thanh thành các âm trầm và cao.

Loa 3 đường tiếng sẽ có bộ phân tần 3 đường tiếng giúp chia tín hiệu âm thanh thành các âm trầm, trung và cao.

Loa thụ động có bộ phân tần nhưng không có (các) bộ khuếch đại tích hợp. Do đó, bộ khuếch đại công suất phải được đặt thẳng hàng giữa nguồn âm thanh và (các) loa thụ động để tăng tín hiệu âm thanh đến mức loa.

Loa hoạt động và được cấp nguồn có bộ phân tần chủ động chia tín hiệu mức đường truyền và gửi các dải tần số riêng lẻ đến bộ khuếch đại công suất chuyên dụng.

Để tìm hiểu thêm về loa chủ động và loa bị động, hãy xem bài viết của My New Microphone có tiêu đề Sự khác biệt giữa loa thụ động và loa chủ động là gì?


Các loại trình điều khiển loa khác

Mặc dù trình điều khiển loa động chiếm phần lớn các thiết kế trình điều khiển, nhưng có những loại trình điều khiển loa khác đáng được đề cập.

Thuật ngữ ở đây có thể tranh luận được. Khi sử dụng thuật ngữ trình điều khiển, chúng tôi thường đề cập đến trình điều khiển loa động. Các loại khác có thể được gọi là trình điều khiển mặc dù chúng tôi có thể không đặt tên chúng để tránh nhầm lẫn.

Sau đó, một giải pháp thay thế là gọi các loại trình điều khiển thay thế này là “bộ chuyển đổi”. Tôi sẽ sử dụng cả hai thuật ngữ thay thế cho nhau trong phần này.

Các trình điều khiển loa này được chế tạo với các triết lý thiết kế khác nhau và thường có các yêu cầu về âm thanh và công suất khác với các trình điều khiển động thông thường.

Các loại trình điều khiển / bộ chuyển đổi loa khác là:

  • Từ tính / phẳng từ
  • Ruy-băng
  • Tĩnh điện
  • Bàn ủi di chuyển
  • Áp điện
  • Từ tính
  • Sóng uốn
  • Chuyển động không khí heil
  • Dẫn truyền ion trong suốt
  • Hồ quang plasma
  • Thermoacoustic
  • Loa trầm quay

Trong số các loại trình điều khiển loa được liệt kê ở trên, 6 loại đầu tiên hoặc lâu hơn là những thiết kế thực tế đã chứng kiến ​​mức độ thành công khác nhau trong các ứng dụng thương mại và / hoặc thích hợp. 7 cuối cùng mang tính thực nghiệm và lý thuyết nhiều hơn nhưng vẫn đáng để thảo luận.

Chúng ta hãy hiểu sâu hơn về các loại trình điều khiển loa thay thế này, phải không?

Bộ chuyển đổi loa từ tính tĩnh / phẳng
Loa từ phẳng đã được nhà sản xuất Magnepan đưa đến thị trường tiêu dùng một phần lớn. Kiểm tra trang web chính thức của họ bằng cách nhấp vào đây.

Các trình điều khiển loa từ tính tĩnh / phẳng, giống như các trình điều khiển động, đã đề cập trước đây, hoạt động dựa trên các nguyên tắc điện từ.

Tuy nhiên, thay vì có một cuộn dây giọng nói được gắn với một màng hình nón, trình điều khiển từ phẳng có một màng mỏng phẳng (thường là hình chữ nhật) với một dây dẫn điện nhúng (cũng phẳng).

Dây này thường ngoằn ngoèo và đi qua phần lớn diện tích của màng ngăn. Chúng ta có thể hình dung điều này trong hình minh họa sau:

Màng loa trình điều khiển từ tính phẳng

Khi tín hiệu âm thanh AC đi qua các vết dẫn điện của màng ngăn, một từ trường xoay chiều được tạo ra trong và xung quanh màng ngăn.

Màng chắn được định vị giữa hai mảng / cấu trúc từ tính hoặc, trong một số thiết kế, gần với cấu trúc từ tính duy nhất. Điều này có thể được hình dung trong các minh họa sau:

Vì vậy, khi tín hiệu âm thanh tạo ra một từ trường xoay chiều trong màng loa, nó sẽ bị hút / đẩy bởi các nam châm xung quanh nó, khiến nó chuyển động.

Màng chắn được kết nối cẩn thận với vỏ xung quanh chu vi của nó và di chuyển theo cách lưỡng cực phẳng gần như hoàn hảo. Có rất ít hoặc không có dải hoặc nếp nhăn của cơ hoành ngoại trừ ở chu vi của nó. Điều này mang lại phản hồi rất chính xác và độ méo thấp.

Như đã đề xuất trước đó, Magnepan là nhà sản xuất tiêu chuẩn công nghiệp của loa từ phẳng. Magnepan MG 1.7 (hình bên dưới) là một ví dụ tuyệt vời về loa từ phẳng.

Bộ chuyển đổi loa từ tính tĩnh / phẳng hoạt động tương tự như đầu dò tai nghe từ tính phẳng, chỉ ở quy mô lớn hơn. Để biết thêm thông tin về tai nghe từ tính phẳng, hãy xem bài viết Hướng dẫn hoàn chỉnh về tai nghe từ tính phẳng (Có ví dụ) của tôi.

Bộ chuyển đổi loa ruy-băng

Trình điều khiển loa ribbon cũng hoạt động thông qua các nguyên tắc điện từ. Tuy nhiên, nó khác với các thiết kế từ động và phẳng đã nói ở trên và là loại trình điều khiển loa của riêng nó.

Trong các thiết kế ruy băng, màng ngăn (được gọi là ruy băng) dẫn điện hoàn toàn. Nó được làm bằng vật liệu dẫn điện chứ không phải có dây dẫn điện nhúng hoặc cuộn dây kèm theo.

Màng ruy băng lý tưởng được uốn sóng để tăng độ cứng ngang và giảm tần số cộng hưởng của nó. Nó cũng có khối lượng tương đối thấp, giúp cải thiện độ chính xác của chuyển động.

Tín hiệu âm thanh được áp dụng trên chính màng loa và một từ trường xoay chiều được tạo ra.

Về khả năng khuếch đại, màng loa ribbon thường yêu cầu ít điện áp hơn và nhiều dòng điện hơn so với các trình điều khiển loa truyền thống để giữ an toàn cho dải ruy băng tương đối mỏng manh.

Nhiều trình điều khiển ruy-băng, sau đó, có một biến áp bước xuống (hoặc một mạch không có biến áp tương đương) để giảm điện áp của tín hiệu trong khi tăng cường dòng điện.

Các nam châm đặt ở phía bên của màng ngăn thay vì phía trước và phía sau, phải cực mạnh để bù đắp cho điện áp thấp hơn và vị trí kém hơn lý tưởng. Các nam châm này thường được thiết kế cực kỳ gần với màng chắn để cải thiện từ thông và giữ không khí đi qua trình điều khiển.

Màng ngăn / trình điều khiển ruy-băng được yêu thích vì độ chính xác của chúng nhưng lại nổi tiếng với xếp hạng độ nhạy / hiệu quả thấp và độ mỏng manh.

Các trình điều khiển này thường được sử dụng làm loa tweeter và kết hợp với các trình điều khiển cuộn dây chuyển động để tạo ra toàn bộ dải tần âm thanh trong thiết kế loa đa chiều…

Có những micrô sử dụng đầu dò ruy-băng (chỉ ngược lại). Để tìm hiểu thêm về micrô ruy-băng, hãy đọc bài viết của tôi Hướng dẫn hoàn chỉnh về micrô ruy-băng (Ví dụ về micrô).

Bộ chuyển đổi loa tĩnh điện

Bộ chuyển đổi / trình điều khiển loa tĩnh điện không giống các loại khác ở chỗ nó hoạt động trên nguyên tắc tĩnh điện chứ không phải nguyên tắc điện từ điển hình.

Các loa này thường có khả năng tạo ra toàn bộ dải tần số âm thanh mặc dù một số được cải tiến với một loa trầm động / loa siêu trầm để che các tần số âm trầm và âm trầm.

Màng loa tĩnh điện thường lớn hơn và mỏng hơn các màng loa khác và thường có hình dạng hình chữ nhật. Nó được phủ một lớp vật liệu dẫn điện trên toàn bộ khu vực của nó.

Màng loa phải giữ điện tích dương để loa hoạt động tốt như một bộ chuyển đổi. Nó thường được sạc thông qua điện áp xu hướng DC mức cao hoặc vật liệu electret mạnh.

Màng tất cả các quan trọng được kẹp một cách hiệu quả giữa hai tấm stato đục lỗ lớn hoạt động như một tụ điện bản song song.

Các tấm stato và màng ngăn được cách điện với nhau bằng cách sử dụng các nan xung quanh chu vi của màng ngăn và các tấm.

Khi đó, trình điều khiển loa tĩnh điện có thể trông giống như hình minh họa sau:

Để hình dung rõ hơn về trình điều khiển / màng loa tĩnh điện, hãy xem sơ đồ mặt cắt đơn giản sau:

Tín hiệu âm thanh được gửi đến các tấm stato, chúng hoạt động như một loại tụ điện bản song song.

Một bộ khuếch đại chuyên dụng phải tăng điện áp của tín hiệu âm thanh dự định trong khi làm giảm dòng điện. Điều này là để sạc đúng cách cho “tụ điện” trở kháng cao là các tấm stato.

Sau khi được kết nối với nguồn âm thanh, các stator, tại bất kỳ thời điểm nào, sẽ được sạc bằng nhau nhưng ngược lại.

Màng chắn tích điện dương sẽ bị kéo về phía một tấm trong khi bị tấm kia đẩy vào bất kỳ thời điểm nào. Điều này làm cho cơ hoành di chuyển qua lại và tạo ra sóng âm thanh như vậy.

Các sóng âm thanh này bắt chước tín hiệu âm thanh và thoát khỏi trình điều khiển thông qua các tấm stato đục lỗ.

Màng của bộ chuyển đổi tĩnh điện, giống như của thiết kế trình điều khiển từ phẳng, di chuyển theo kiểu lưỡng cực và tạo ra ít hoặc không có biến dạng.

Cũng có những micrô sử dụng nguyên tắc chung tương tự. Chúng được gọi là micro tụ điện.

Bộ chuyển đổi Loa Moving-Iron

đầu dò aker sử dụng cuộn dây dẫn điện và điện từ. Tuy nhiên, không giống như các trình điều khiển động cuộn dây chuyển động phổ biến, các cuộn dây loa chuyển động bằng sắt đứng yên.

Khi âm thanh đi qua cuộn dây, nó làm rung một miếng kim loại nhiễm từ gọi là sắt.

Mảnh kim loại này được ghép với một màng ngăn chuyên dụng hoặc đóng vai trò như chính màng ngăn.

Bộ chuyển đổi loa bằng sắt chuyển động là một thiết kế sơ khai và thực sự là loa đầu tiên từng được sản xuất. Nó có băng thông hạn chế và độ chính xác.

Mặc dù thiết kế này đã không còn được ưu ái trong thiết kế loa, nó vẫn được sử dụng thường xuyên trong các màn hình in-ear với tên gọi thiết kế là “phần ứng cân bằng”. Để tìm hiểu về IEM phần ứng cân bằng, hãy xem bài viết Hướng dẫn đầy đủ về IEM / tai nghe phần ứng cân bằng của tôi.

Bộ chuyển đổi loa áp điện

Loa áp điện là những quả bóng kỳ quặc vì chúng không có “màng chắn” về mặt kỹ thuật.

Thay vào đó, chúng chuyển đổi tín hiệu âm thanh điện thành các dao động cơ học trùng hợp thông qua các tinh thể áp điện.

Những bộ chuyển đổi này thường được tìm thấy trong máy bíp và như loa tweeter của loa rẻ tiền. Tuy nhiên, chúng đáng được đề cập ở đây.

Khi tín hiệu âm thanh được áp dụng cho một tinh thể áp điện, một điện áp được tạo ra trên nó. Hiệu điện thế này làm cho tinh thể áp điện biến dạng khi các phân tử của nó cố gắng tìm sự cân bằng điện và điện tích trung hòa trên tinh thể.

Như chúng ta có thể hình ảnh, việc làm biến dạng tinh thể ở tần số âm thanh từ 20 Hz – 20.000 Hz sẽ khiến nó dao động và tương tác với môi trường xung quanh để tạo ra sóng âm thanh.

Loa áp điện có khả năng tạo ra âm thanh tương đối kém, nhưng chi phí thấp và độ bền của chúng khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng cụ thể mà chất lượng âm thanh không phải là mối quan tâm lớn.

Trình điều khiển áp điện cũng được sử dụng trong tai nghe dẫn truyền xương. Để có bài viết chuyên sâu về tai nghe dẫn truyền qua xương, hãy xem Hướng dẫn hoàn chỉnh về tai nghe dẫn truyền qua xương của micrô mới của tôi (Có ví dụ).

Bộ chuyển đổi loa từ tính

Bộ chuyển đổi loa từ tính tương tự như bộ điều khiển áp điện ở chỗ chúng dựa trên sự biến dạng của vật liệu để tạo ra âm thanh.

Ma sát từ là một tính chất của vật liệu sắt từ khiến chúng thay đổi hình dạng trong quá trình từ hóa.

Bạn có thể nghe thấy âm thanh hạn chế từ trường dưới dạng tiếng vo vo 60 chu kỳ (hoặc 50 chu kỳ tùy thuộc vào nơi bạn sống) mà bạn sẽ nghe thấy từ máy biến áp nguồn điện.

Những đầu dò bền này sử dụng nhiều tấm từ tính mỏng xếp chồng lên nhau trong một lõi. Sau đó, một cuộn dây dẫn điện được quấn quanh chúng và toàn bộ trình điều khiển được đặt trong một hộp.

Khi tín hiệu âm thanh được truyền qua cuộn dây, một từ trường thay đổi được tạo ra và truyền đến lõi.

Các tấm mỏng của lõi thay đổi hình dạng rất ít và truyền sóng âm theo cách đó. Khi cuộn dây không gặp tín hiệu âm thanh, lõi sẽ trở lại hình dạng ban đầu.

Các đầu dò này thường phù hợp nhất để siêu âm. Tuy nhiên, với những tiến bộ công nghệ, chúng có thể trở thành một lựa chọn khả thi và bền như một loại đầu dò âm thanh thông thường.

Sóng uốn

Các trình điều khiển loa sóng uốn sử dụng điện từ để tạo ra các dạng sóng giãn nở trên màng chắn của chúng và tạo ra âm thanh toàn dải.

Không giống như động cơ điều khiển động, đẩy và kéo một hình nón có hình dạng không đổi, động cơ điều khiển sóng uốn gây ra sóng cơ giãn nở trong chính cơ hoành.

Cách dễ nhất để hình dung chuyển động của sóng này là thả một viên sỏi vào nước. Các sóng kết quả truyền ra ngoài theo hình tròn dọc theo bề mặt nước.

Trong trình điều khiển loa sóng uốn, động cơ điện động lực (cuộn dây thoại và cấu trúc từ tính) đẩy và kéo phần đồng tâm nhỏ hơn của màng loa. Sự chuyển động này làm cho các sóng ra ngoài được hình thành trên chính cơ hoành.

Điều này có thể được hình dung trong hình minh họa mặt cắt sau:Những sóng này gây ra những thay đổi đối với mức áp suất âm thanh trong không khí và được nghe như là sóng âm.

 

Độ cứng của màng ngăn tăng dần từ tâm ra ngoài. Các bước sóng ngắn hơn (tần số cao hơn) chủ yếu phát ra từ tâm của màng ngăn, trong khi các bước sóng dài hơn (tần số thấp hơn) được truyền qua toàn bộ màng chắn.

Chuyển động không khí Heil

Máy biến áp chuyển động không khí Heil (hay đơn giản là “máy biến áp chuyển động không khí” hoặc AMT) là một loại đầu dò loa đặc biệt.

Nó hoạt động tương tự như một loa ruy băng nhưng màng ngăn xếp nếp của nó giống một ống thổi hơn là một dải ruy băng gấp nếp. Màng chắn thường được làm bằng màng PET và có dây dẫn của nó được khắc vào nó hoặc phủ lên nó (thay vì được xây dựng bằng vật liệu dẫn điện như một dải ruy băng).

Màng chắn này được giữ trong một nhà ở lưỡng cực có 4 bức tường và không có đỉnh hoặc đáy. Điều này cho phép truyền âm thanh hai chiều.
Một nam châm vĩnh cửu được đặt sau màng ngăn giống như ống thổi.

Khi tín hiệu âm thanh đi qua màng chắn, màng chắn sẽ di chuyển như sau:

Khi tín hiệu âm thanh có dòng điện dương, các nếp gấp ở mặt trước sẽ mở rộng và nếp gấp ở mặt sau sẽ co lại.
Khi tín hiệu âm thanh có dòng điện âm, các nếp gấp ở mặt sau sẽ mở rộng và nếp gấp ở mặt trước sẽ co lại.Sự chuyển động của màng ngăn này tạo ra sự thay đổi áp suất âm thanh của môi trường và sóng âm thanh được truyền từ nó.

Dẫn điện ion trong suốt

Bộ chuyển đổi loa dẫn ion trong suốt thực sự là một cơ nhân tạo nhìn xuyên thấu có thể tái tạo tín hiệu âm thanh dưới dạng sóng âm thanh, thường xuyên trên toàn bộ dải tần số có thể nghe được.

Trình điều khiển TIC được cấu tạo bằng một tấm cao su mỏng kẹp giữa hai lớp gel nước mặn. Các chất điện phân trong gel đóng vai trò là chất dẫn điện.

Lưu ý rằng các điện tích trong loa TIC được mang bởi các ion chứ không phải electron.

Tín hiệu âm thanh được khuếch đại đến mức điện áp cao và gửi đến bề mặt của các lớp gel. Điện áp này làm cho tấm cao su nhanh chóng co lại và rung theo dạng sóng của tín hiệu âm thanh.

Hồ quang Plasma

Loa vòng cung plasma không có màng chắn chắc chắn. Thay vào đó, chúng dao động khí plasma ion hóa cao từ hồ quang điện.

Các màng chắn khí này hầu như không có khối lượng và có khả năng tạo ra âm thanh có độ trung thực cao mà không bị biến dạng hoặc cộng hưởng.

Tín hiệu âm thanh điện áp cao làm thay đổi điện trường của hồ quang, làm cho plasma ion hóa cao di chuyển và tạo ra sóng âm thanh.

Thermoacoustic

Bộ chuyển đổi loa âm thanh nhiệt hoạt động dựa trên hiệu ứng âm thanh nhiệt cho biết rằng một gradient nhiệt độ trong ống có thể tạo ra âm thanh.

Tín hiệu âm thanh được sử dụng để đốt nóng định kỳ một màng mỏng ống nano carbon, sau đó tạo ra sóng âm thanh tương ứng.

Loa trầm quay

Loa trầm quay là một loại loa đặc biệt sử dụng chuyển động của cuộn dây giọng nói của nó để thay đổi cao độ của cơ cấu cánh quạt quay chứ không phải để di chuyển hình nón / màng loa.

Những loa trầm này rất hiếm nhưng có khả năng tạo ra tần số âm thanh thấp hơn nhiều so với những loa trầm trầm nhất.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.