Thứ Tư, 1 tháng 10, 2014

Các loại driver trong công nghệ âm thanh

Loa và tai nghe đều sử dụng một bộ phận để biến đổi tín hiệu dòng điện thành dao động âm thanh mà con người có thể nghe được đó là driver.

Driver có nhiều loại khác nhau, mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng biệt. Trong bài viết này chúng ta sẽ đề cập đến những loại thông dụng và tính năng của chúng.

1. Driver Dynamic

Driver Dynamic có tên gọi khác là loa điện động. Đây dường như là loại loa được sử dụng rộng rãi nhất.
Chúng ta có thể bắt gặp kiểu loa này ở các dòng tai nghe gaming như Somic, tai nghe DJ nổi tiếng của Beats như Pro, Beats mixr.
Cấu tạo:
Driver Dynamic gồm 4 phần chính: Nam châm, cuộn dây, khung đỡ và màng loa.
loa điện động, driver dynamic

Ngoài 3 phần chính, trên loa còn các bộ phận phụ như: nắp che, mạng nhện, viền đàn hồi.
Nguyên tắc hoạt động:
Tín hiệu dòng điện từ nguồn phát (ampli, máy nghe nhạc...) đi vào cuộn dây sinh ra từ trường biến thiên, cuộn dây nằm trong từ trường do nam châm vĩnh cửu sinh ra nên hai từ trường này tác động vào nhau. Do nam châm vĩnh cửu lớn và được gắn chặt vào khung, cuộn dây gắn với màng loa thông qua một ống gọi là ống màng nhỏ hơn nên nó di chuyển lên hoặc xuống (khi bị hút hoặc đẩy). Cuộn dây di chuyển là rung màng loa theo tần số tín hiệu dòng điện, tần số này là tần số âm thanh thu vào. Kết quả màng loa tạo ra sóng âm cơ học trùng với tần số thu vào và tái hiện được âm thanh.
Quãng đường mà cuộn dây dịch chuyển ngắn hay dài tương ứng với cường độ âm thanh to hay nhỏ. Với loa càng lớn, biên độ dịch chuyển càng rộng thì âm thanh càng to.
loa điện động

driver dynamic lớn

Đây là hình ảnh một driver dynamic cỡ lớn dùng trong loa siêu trầm. (subwoodfer)

Ưu điểm của driver dynamic:
- Dễ chế tạo
- Giá thành rẻ
- Âm bass tốt
Nhược điểm:
- Khó chế tạo ở kích thước nhỏ
- Turne âm để đạt độ chính xác khó

Trong các loa người ta thường dùng 3 driver dynamic trong đó gồm 1 loa trầm, 1 loa trung và 1 loa treble. Đối với headphone, mỗi bên thường chỉ dùng 1 driver. Driver này có trách nhiệm thể hiện tất cả các dải âm của bài hát. Do phải đảm nhiệm nhiều hơn nên âm thanh của tai nghe không hay bằng loa. Tuy nhiên với một số headphone cỡ lớn người ta vẫn sử dụng 2 hoặc 3 driver mỗi bên.

2. Driver Balanced armature

Balanced Armature drivers (BA driver) có cấu tạo phức tạp hơn Dynamic drivers. 
Hiện nay trong các tai nghe cao cấp, loa cỡ lớn người ta sử dụng loại driver này. Mặc dù chi phí sản xuất đắt hơn, đòi hỏi kỹ thuật công phu hơn nhiều.
Cấu tạo:
Balanced Armature drivers có 3 bộ phận chính là màng loa, hai điện cực và hai trục. Màng loa (diaphragm) được làm từ vật liệu dẫn điện và được đặt giữa hai tấm ứng điện. Điện cực có thể được làm từ vật liệu dẫn điện, hoặc là nam châm vĩnh cửu hoặc là 2 cuộn dây được đặt cố định. Đối với các BA drivers trong các headphones, do yêu cầu kích thước cực nhỏ nên hầu hết điện cực được thay bằng cặp nam châm vĩnh cửu để giảm đi độ phức tạp.
loa tĩnh điện balanced armature
Cấu tạo loa tĩnh điện - Balanced armature
Nguyên tắc hoạt động:
ba driver

Khi dòng điện biến thiên theo tần số âm thanh đi vào cuộn dây nó sinh ra từ trường biến thiên ở tấm ứng điện. Từ trường này tác động với từ trường của nam châm vĩnh cửu làm cho tấm này xoay quanh trục (màu đỏ). Màng loa được nối với tấm ứng điện thông qua một thanh nối, nó sẽ rung khi tấm ứng điện xoay.

Trong thực tế, người ta làm driver balanced nhỏ và gọn lại như hình dưới đây
loa tĩnh điên BA driver
 Trong thực tiễn, tấm ứng điện không được gắn vào trục mà là một tấm thép mỏng hình chữ U quay ngang. màng loa ở phía trên gắn vào một khung bao và toàn bộ được nằm trong vỏ kim loại.
ba driver, loa tĩnh điện
Ưu điểm của BA driver:

- Tái tạo âm treb tốt hơn rất nhiều so với dynamic
- Tần số đáp ứng tốt hơn
- Kích thước bé hơn
- Có thể tune chính xác một cách dễ dàng

Nhược điểm
- Chi phí sx đắt hơn
- Phù thuộc vào độ fit sẽ ảnh hưởng đến low frequencies
- Single balanced armature driver sẽ đáp ứng dải tần kém hơn so với single dynamic driver
- Fixed design, Diver chuyển động hẹp hơn so với dynamic

Để giải quyết một số nhược điểm của driver balanced armature, người ta thường sử dụng nhiều driver cho mỗi bên tai nghe.
tai nghe sony xba

Điển hình là dòng tai nghe sony xba. Ở dòng này, Sony trang bị từ 1 đến 4 ba driver cho mỗi bên tai nghe. Số lượng driver càng nhiều thì dải âm được tái hiện càng tốt.

3. Các loại driver khác

Ngoài hai loại driver phổ biến trên, người ta còn sử dụng một số loại driver cho headphone như: moving armature hay hybrid driver.

Moving armature driver: Đây là 1 công nghệ mới, gần đầy nhất được áp dụng cho tai nghe Grado inear là GR8 và GR10. Moving Armarture có nguyên tắc hoạt động giống như của BA nhưng với màng loa tương đối lớn.
Hybrid driver: Đây không phải là 1 loại mới mà là sự kết hợp giữa driver dynamic và balanced armature
hybrid driver, tai nghe sony xba h
Sony XBA - H là điển hình cho loại driver này. Hệ thống Hybrid Driver Unit là một sự kết hợp giữa các driver Dynamic và một hoặc nhiều hơn các driver BA, đảm bảo khả năng tạo ra các tông nhạc lý tưởng cũng như có độ trong trẻo cao, và tăng cường khả năng xử lý bass đem lại những trải nghiệm âm nhạc thuần khiết nhất.