Cấu tạo của dây loa và dây tín hiệu

Cấu tạo của dây loa và dây tín hiệu gồm 3 phần: chất dẫn điện, chất cách điện và đầu cắm. Chất dẫn điện thực hiện chức năng truyền tín hiệu; chất cách điện ở giữa và bao quanh các sợi dẫn; và đầu cắm để kết nối vào các thiết bị âm thanh. Đây là những yếu tố tạo nên cấu trúc vật lý được gọi là kết cấu dây. Mỗi trong số những yếu tố này khi xét về kết cấu riêng biệt đều có những ảnh hưởng đến đặc tính âm học của dây nói chung.

CHẤT DẪN ĐIỆN

Chất dẫn điện thường được làm bằng đồng hoặc bạc. Thường thì dây đồng sẽ được ghi cụ thể phần trăm lượng đồng nguyên chất và đối với những dây loa cao cấp, con số này có ý nghĩa rất quan trọng. Một dây đồng nếu được ghi là 99.997% nguyên chất thì có nghĩa là dây dẫn đó có 99,997% là đồng còn lại 0.003% là tạp chất. Tạp chất này có thể là sắt, lưu hùynh, antimon, nhôm, thạch tín. Những dây đồng có mức độ đồng nguyên chất cao hơn thường được gọi là dây đồng “sáu số chín” với phần trăm của lượng đồng nguyên chất lên đến 99.99997%. Nhiều người cho rằng mức độ đồng nguyên chất của dây càng cao, âm thanh sẽ càng hay. Một số dây đồng được biết đến với tên gọi là OFC hay còn gọi là đồng không bị oxi hóa. Đây là lọai dây đồng mà các phân tử oxi đã được loại bỏ, hay nói đúng hơn là đã được giảm bớt bởi vì thực tế, việc làm mất hòan tòan các phân tử oxi trong dây đồng là điều không thể. So với dây đồng thông thường có khỏang 250 phân tử oxi trên một triệu phân tử đồng thì dây OFC chỉ có 50 phân tử oxi. Việc làm giảm đi số phân tử oxi này giúp làm chậm lại quá trình hình thành đồng oxit trong lõi dây, đảm bảo cho chất dẫn điện giữ được sự truyền dẫn ổn định và không làm giảm đi chất lượng của dây.
Một lọai đồng khác được gọi là đồng LC. LC (Linear crystal) là thuật ngữ được dùng để mô tả cấu trúc của dây. Cấu trúc của dây đồng có dạng thớ và các thớ này được xem là những điểm gián đọan rất nhỏ trong dây sẽ gây ra những ảnh hưởng bất lợi cho các tín hiệu khi truyền ngang qua chúng. Khu vực xung quanh các thớ họat động như những mạch nhỏ có độ tự cảm, điện dung và hiệu ứng của một diode. Một dây đồng thông thường với chiều dài 1 foot (khỏang 0,3048m) sẽ có khỏang 1500 thớ trong khi đồng LC cùng chiều dài đó chỉ có 70 thớ. Cần phải lưu ý rằng dây đồng không có cấu trúc đẳng (?) hướng mà là ngược hướng với nhau. Tất cả các dây đồng khi được kéo thành những sợi nhỏ có kiểu cấu trúc dạng chữ V xuôi hoặc ngược và điều này giúp giải thích tại sao một số dây sẽ cho âm thanh khác đi khi bị đảo ngược lại.
Chất dẫn điện được tạo ra bằng cách nung chảy những thanh đồng dày và sau đó kéo thành những sợi dây đồng mảnh. Một kỹ thuật khác nhưng đắt tiền và ít khi được sử dụng đó lá “as-cast” , không cần thực hiện giai đọan kéo mà nung chảy các thanh đồng dày đến khi đạt được độ mảnh như mong muốn.
OCC (Ohno Continuous Casting) là kỹ thuật kéo dây đồng tiên tiến nhất hiện nay và dây đồng khi được ứng dụng kỹ thuật này được gọi là đồng OCC. Đồng OCC chỉ có một thớ trên chiều dài 700 feet của dây đồng, ít hơn rất nhiều so với cả đồng LC và nhờ đó tín hiệu âm thanh thay vì phải đi ngang qua ranh giới của các thớ thì sẽ được truyền đi một cách liên tục hơn. Kỹ thuật OCC có thể được thực hiện trên các dây đồng có độ nguyên chất khác nhau, chính vì vậy không phải tất cả dây đồng OCC đều là như nhau.
Một chất liệu quan trọng nữa nhưng ít đựoc sử dụng hơn đó là bạc. Dây loa và dây tín hiệu được làm từ bạc rõ ràng là có chi phí sản xuất đắt hơn so với những dây làm từ chất liệu khác tuy nhiên chúng có rất nhiều ưu điểm. Mặc dù khả năng truyền dẫn của bạc chỉ cao hơn đồng một chút nhưng bạc khi bị oxi hóa vẫn dẫn điện tốt và không gây ra nhiều vấn đề cho tín hiệu âm thanh như đồng oxit. Kỹ thuật kéo dây bằng bạc cũng giống như cách kéo dây đồng.

CHẤT CÁCH ĐIỆN

Chất cách điện có ảnh hưởng rất lớn đến âm thanh của dây. Tầm quan trọng của chất cách điện trong cấu hình của dây sẽ được thấy rất rõ khi so sánh hai dây có cùng chất dẫn điện và cấu hình nhưng sử dụng chất cách điện khác nhau.
Chất cách điện hấp thụ năng lượng và hiện tượng này được gọi là sự hấp thụ của chất cách điện. Trong dây dẫn, đây là hiện tượng sẽ làm giảm đi chất lượng của tín hiệu. Năng lượng mà chất cách điện hấp thụ sau đó sẽ được phát trở lại vào trong dây hơi bị trễ về mặt thời gian.
Mỗi chất cách điện có chất liệu khác nhau sẽ có mức độ hấp thụ năng lượng khác nhau chính vì vây việc lựa chọn chất liệu làm chất cách điện là cách để giúp giảm thiểu hiện tượng này trong dây dẫn. Những dây dẫn rẻ tiền sử dụng hợp chất PVC hoặc nhựa dẻo để làm chất cách điện. Những dây tốt hơn sử dụng hợp chất polyethylene; còn những dây tốt nhất thì chất cách điện đuợc làm từ hợp chất polypropylene hoặc thậm chí là Teflon. Một vài công ty đã sử dụng chất liệu dạng sợi gần như là không khí (chất cách điện tốt nhất chỉ sau chân không) để làm chất cách điện trong dây. Cũng có những công ty sử dụng cách bơm khí vào trong chất cách điện môi tạo ra các bọt chứa nhiều không khí. Giống như trong tụ điện, trong dây dẫn khi sử dụng các chất điện môi khác nhau cũng sẽ mang lại những kết quả khác nhau.
ĐẤU CẮM

Đầu cắm ở các điểm cuối của dây là một phần của đường truyền tín hiệu. Để dây dẫn có thể mang lại những âm thanh hay thì đầu cắm của dây nhất thiết phải có chất lượng cao, cụ thể là những đầu cắm này phải tạo ra được mối tiếp xúc rộng và chặt với ổ cắm của thiết bị. Đầu cắm RCA đôi khi sẽ có vết cắt nhỏ ở giữa chân cắm để làm tăng khả năng tiếp xúc với ổ cắm. Tuy nhiên kiểu đầu cắm này chỉ mang lại hiệu quả tốt nhất khi mà nó có thể được ép lại khi ghim vào trong ổ cắm. Các đầu cắm RCA có chất lượng tốt thường được làm bằng đồng thông thường có pha một ít đồng thau để làm tăng độ cứng của đầu cắm. Hợp kim này được mạ Niken và phủ một lớp ngoài bằng vàng để chống oxi hóa. Đối với một số đầu cắm thì vàng được mạ trực tiếp trên lớp đồng thau. Một số chất liệu khác cũng được dùng để làm và mạ đầu cắm đó là bạc và Rodi.
Đầu cắm RCA và những đầu cắm của dây loa được hàn chì hoặc được hàn tĩnh điện vào chất dẫn điện. Hầu hết các công ty đều sử dụng mối hàn là hợp kim của bạc. Mặc dù là chất dẫn điện kém nhưng hàn chì vẫn được ưu tiên sử dụng khi gắn đầu cắm càng cua vào dây, mối hàn này tạo nên một lớp xi ngăn không cho không khí đi vào dây. Trong kỹ thuật hàn tĩnh điện hiện đại, một dòng điện với cừơng độ lớn sẽ được bắn mạnh xuyên qua điểm giao nhau giữa đầu cắm với chất dẫn điên. Điện trở sẽ làm điểm giao nhau này nóng lên và làm chảy hai miếng kim loại. Kim loại bị chảy ra sẽ hợp với nhau thành một hợp kim tại điểm tiếp xúc, đảm bảo cho sự truyền dẫn tốt tín hiệu. Trong cả hai kỹ thuật hàn chì và hàn tĩnh điện, một sự giảm đi lực căng ở bên trong đầu cắm sẽ cách ly những tiếp xúc điện khỏi ứng suất về mặt vật lý của dây.

CẤU HÌNH CỦA DÂY

Cách sắp xếp các chất dẫn điện, chất cách điện và đầu cắm trong dây sẽ tạo nên cấu hình dây dẫn. Đối với một số công ty, cấu hình dây dẫn là yếu tố quan trọng nhất trong việc thiết kế dây, hơn cả chất liệu của chất dẫn điện và kiểu dáng dây.
Một ví dụ chứng tỏ cấu hình có những ảnh hưởng đến sự trình diễn của dây đó là thay vì chạy hai dây dẫn điện song song với nhau thì ta xoắn chúng lại với nhau một cách đơn giản. Việc xoắn lại sẽ giúp giảm đáng kể điện dung và trở kháng trong dây. Cấu hình mà trong đó hai dây dẫn mắc song song với tương tự như sơ đồ của một tụ điện có hai dây chạy song song với nhau.
Hầu hết các nhà thiết kế dây đều đồng ý rằng sư tương tác giữa các sợi dẫn hay còn gọi là hiệu ứng mặt ngoài (skin effect) là nguyên nhân chính làm giảm đi chất lượng âm thanh của dây. Một dây dẫn có hiệu ứng mặt ngoài cao thì tín hiệu tần số cao sẽ di chuyển nhiều ở phía bề mặt của dây và ít đi dần ở phần giữa của dây. Hiện tượng này xảy ra trong cả chất dẩn điện sử dụng dây cứng hoặc nhiều dây nhỏ tạo thành. Hiệu ứng mặt ngoài làm thay đổi đặc tính của dây ở những độ sâu khác nhau và điều này làm ảnh hưởng đến các tần số khác nhau của tín hiệu âm thanh. Âm thanh tạo ra bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng mặt ngoài sẽ mất đi độ chi tiết, độ thóang ở quãng tám cao nhất và độ sâu của màn âm thanh.
Kỹ thuật xử lý “hiệu ứng mặt ngoài” là sử dụng kết cấu litz, loại kết cấu mà trong đó mỗi tao dây nhỏ trong nhóm dây được phủ lên một lớp chất cách điện để ngăn chúng khỏi sự tiếp xúc điện với các tao dây khác xung quanh. Mỗi tao dây nhỏ trong kết cấu litz này gần như tương đồng nhau về mặt điện tính. Các tao dây này sẽ làm cho những vấn đề do hiệu ứng mặt ngoài gây cho âm thanh ra không bị nghe thấy bởi tai. Bởi vì các tao dây rất mảnh nên chúng sẽ được bó lại với nhau theo một trật tự khá tự do để tạo thành một lõi dây đủ lớn để có được điện trở thấp.
Những dây có kết cấu chất dẫn điện gồm nhiều tao dây nhỏ nếu không sử dụng kết cấu litz có thể gặp phải hiện tượng tín hệu “nhảy” từ sợi này sang sợi khác khi dây được xoắn lại. Khi dây xoắn lại một tao dây sẽ nằm phía ngoài một điểm trên dây và sau đó sẽ nằm phía trong điểm đó nhưng ở một vị trí thấp hơn. Do “hiệu ứng mặt ngoài”, tín hiệu có xu hướng chạy ở các điểm phía ngoài của tao dây và khiến cho chúng nhảy qua những tao dây khác. Rất giống với cấu trúc dạng thớ trong dây đồng bề mặt của mỗi tao dây cũng họat động như một mạch nhỏ với điện dung và hiêu ứng của một diode,
Những tao dây riêng biệt trong một nhóm dây cũng có thể sinh ra từ trường và các từ trường này tương tác với nhau. Bất cứ khi nào dòng điện chạy vào dây thì từ trường sẽ được tạo ra xung quanh dây. Nếu là dòng điện xoay chiều thì từ trường của các tao dây tạo ra sẽ dao động tương tự nhau. Từ trường này có thể gây ảnh hưởng đến tín hiệu trên các nhóm dây liền kề và do vậy làm giảm chất lượng âm thanh của dây. Một số cấu hình dây có thể làm giảm đi sự tương tác từ trường này bằng cách sắp xếp các tao dây bao xung quanh một chất cách điện được đặt ở giữa giúp cách chúng ra với nhau.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DÂY DẪN

Có rất nhiều những quảng cáo thổi phồng và chỉ là những thông tin sai lệch về dây dẫn. Các công ty đôi khi cảm thấy cần phải phát minh ra một lý do kỹ thuật nào đó để giải thích tại sao dây của họ nghe hay hơn các đối thủ cạnh tranh. Trên thực tế, thiết kế dây là một một nghệ thuật “ khá bí ẩn” với những kiểu dáng đẹp mắt bên ngoài nhưng khi nghe kỹ lại có rất nhiều những vấn đề phiền phức và lỗi kỹ thuật. Mặc dù những chất dẫn điện, chất cách điện và cấu hình dây cụ thể có những đặc tính âm thanh riêng biệt nhưng những thiết kế dây được xem là đạt không thể chỉ được diễn đạt bởi những thuật ngữ kỹ thuật. Điều này lý giải vì sao không nên lựa chọn dây mà chỉ dựa vào những thông số và mô tả kỹ thuật của dây.
Tuy nhiên trong một số trường hợp cũng cần phải lưu ý đến 3 thông số kỹ thuật có liên quan đến dây đó là: điện dung, độ tự cảm và trở kháng.
Điện trở của dây, thường được gọi là điện trở dòng điện một chiều, là sự đo lường mức độ cản trở dòng điện đi qua dây. Đơn vị đo của điện trở là ohm. Ohm càng thấp thì sự cản trở dòng điện của dây càng thấp. Điện trở không phải là yếu tố ảnh hưởng đến sự trình diễn của dây tín hiệu (trừ một số loại dây mới không có tính kim lọai), nhưng lại ảnh hưởng đến một số dây loa nhất là những dây mảnh do các dây loa cần phải truyền đi dòng điện có cường độ cao.
Âm thanh của dây có thể bị ảnh hưởng bởi độ tự cảm của dây. Độ tự cảm của dây càng thấp thì càng tốt, đặc biệt là ở trong dây loa. Tuy nhiên một vài ampli công suất cần phải có một mức độ tự cảm cần thiết để có thể họat động ổn định, nhiều ampli khác thì có phần cảm điện đầu ra được gắn vào các trạm cắm của loa (bên trong các chassis). Khi tính độ tự cảm cần thiết cho ampli công suất thì cần phải cộng cả trở kháng của dây vào độ tự cảm của loa.
Điện dung là một yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến dây tín hiệu, đặc biệt là khi cần phải chạy dây tín hiệu dài hoặc là khi thiết bị nguồn có trở kháng đầu ra cao. Điện dung của dây tín hiệu được đo bằng số picofarads/foot (1foot = 0,3048m). Điều cần quan tâm không phải là điện dung bên trong của dây mà là tổng điện dung gắn vào bộ phận nguồn. Ví dụ, một dây tín hiệu dài 5 feet có điện dung 500pF sẽ có tổng điện dung bằng với dây có chiều dài 50 feet với điện dung là 50pF. Điên dung trong dây tín hiệu cao sẽ khiến cho âm treble bị mất đi và dải động bị hạn chế.

Theo: Thiên Hà Audio