Loa thông hơi và cộng hưởng

Bass phản xạ là một trong những chi tiết quan trọng làm nên chất âm loa thùng có lỗ thông hơi. Vậy, điều gì làm nên một thùng loa có bass phản xạ tốt?

Loa có bass phản xạ cũng giống như loa thùng kín bình thường, chỉ khác ở chỗ loa có bass phản xạ sẽ có một ống thông hơi để có thể lưu thông không khí ở bên trong thùng loa. Ống thông hơi này có tác dụng tăng độ nhạy cho loa subwoofer, đồng thời góp phần tăng cường thêm cho các dải trầm. Đây là một kiểu thùng loa cực kỳ phổ biến, thường được lựa chọn khi người thiết kế muốn tránh các nhược điểm thường thấy ở loa thùng kín. Thùng loa bass phản xạ có đặc điểm như cân bằng tốt giữa yếu tố độ nhạy, khả năng mở rộng các dải trầm và độ khó khi làm thùng loa. Mặc dù làm thùng loa bass phản xạ không khó, thiết kế chúng lại có phần hơi thách thức, đòi hỏi thành phẩm phải có ít lỗi thiết kế hơn so với loa thùng kín.

Vì sao lựa chọn thùng loa bass phản xạ?

Lựa chọn thùng loa bass phản xạ có khá nhiêu ưu điểm so với thùng loa kín. Trước hết, loại thùng loa này có độ nhạy cao hơn 3dB so với thùng loa kín cùng thể tích. Thứ hai, tần số cắt sẽ thấp hơn. Thông thường, khi đạt đến tần số cộng hưởng của driver, đáp tuyến sẽ bắt đầu có dấu hiệu hạ xuống, đây là lúc lỗ thông hơi bắt đầu phát huy tác dụng, mở rộng đáp tuyến tần số của loa. Cuối cùng, lỗ thông hơi có tác dụng giảm méo tiếng từ thùng loa, và đây cũng là lúc mà bộ phận này phát huy hết vai trò của nó. Nhờ có lỗ thông hơi, driver gần như không xảy ra biến dạng ở tần số cộng hưởng, điều đó có nghĩa là ít méo tiếng hơn và sử dụng năng lượng từ ampli hiệu quả hơn.

Tất nhiên, thùng loa bass phản xạ cũng có những hạn chế của nó. Sau khi đạt đến tần số cộng hưởng, đáp ứng của loa bắt đầu suy giảm với độ dốc suy giảm rất lớn, lên đến 24dB/quãng tám. Nếu như không được thiết kế chuẩn, lỗ thông hơi sẽ phát ra tiếng ồn khi không khí bên trong thoát ra ngoài. Bên cạnh đó, khả năng đáp ứng các tín hiệu âm thanh tức thời cũng không tốt được như loa thùng kín.

Bass phản xạ hoạt động như thế nào?

Chúng ta đều biết rằng mục đích của thùng loa là để phân cách sóng âm sinh ra từ đằng sau driver với sóng âm sinh ra từ đằng trước driver. Vì hai loại sóng này ngược pha nhau, vậy nên khi giao thoa, chúng sẽ triệt tiêu lẫn nhau, khiến cho âm thanh không còn được như ban đầu nữa trước khi giao thoa nữa. Chẳng hạn, lấy giá trị của sóng đằng trước là X, như vậy giá trị của sóng đằng sau là –X, ta có phương trình –X + X = 0.

Sẽ có nhiều người đặt câu hỏi rằng nếu sử dụng lỗ thông hơi, như vậy chẳng phải sóng ở mặt sau driver và sóng ở mặt trước driver sẽ giao thoa với nhau và gây ra hiện tượng triệt tiêu hay sao. Đây có vẻ như là một giả thuyết có lý, thế nhưng lỗ thông hơi lại đóng vai trò giống như một thiết bị cộng hưởng Helmholtz. Vì thế, khi sóng ở đằng sau driver đi qua đây, chúng sẽ đảo ngược pha và trở nên đồng pha với sóng ở đằng trước. Như vậy, sóng từ đằng sau driver không những không triệt tiêu sóng ở đằng trước mà còn bổ sung cho chúng. Đây cũng là lý do vì sao độ nhạy của loa bass phản xạ lại cao hơn độ nhạy loa thùng kín +3dB.

Kết quả này chỉ có thể xuất hiện khi đạt đến ngưỡng tần số cộng hưởng của lỗ thông hơi. Nếu cao hơn điểm này (dải tần số có giá trị cao hơn), khối khí bên trong sẽ quá lớn, không thể đáp ứng lại chuyển động của driver, lúc này loa sẽ hoạt động chẳng khác gì loa thùng kín. Còn nếu thấp hơn điểm này, lỗ thông hơi sẽ chẳng khác gì lỗ hổng trên loa thùng kín. Sóng âm ở đằng sau khi đi qua sẽ không đảo pha được, từ đó triệt tiêu sóng âm ở đằng trước. Đó là lý do vì sao loa bass phản xạ có độ dốc suy giảm lên đến 24dB/quãng tám đối với tần số thấp hơn tần số cộng hưởng của loa.

Để đạt được tần số cộng hưởng như mong đợi

Muốn đạt được tần số cộng hưởng đúng như mong muốn, người thiết kế cần phải tính toán cả kích thước của lỗ thông hơi. Không khi bên trong loa có khối lượng riêng và cộng hưởng dựa theo chuyển động của luồng chảy không khí bên trong thùng. Thể tích bên trong thùng loa và thể tích bên trong lỗ thông hơi là những yếu tố tác động đến tần số cộng hưởng.

* Thay đổi kích thước thùng loa

– Thùng loa lớn hơn thì tần số cộng hưởng sẽ thấp hơn
– Thùng loa nhỏ hơn thì tần số cộng hưởng sẽ cao hơn.

* Với lỗ thông hơi đã cho trước đường kính, thay đổi chiều dài ống thông hơi

– Làm ống dài hơn thì tần số cộng hưởng sẽ thấp hơn
– Làm ống ngắn hơn thì tần số cộng hưởng sẽ cao hơn

Cần nhớ rằng, khi lựa chọn kích thước cho ống thông hơi để đạt tần số cộng hưởng mong muốn, có hai yếu tố tác động: khối khí bên trong ống và khả năng hòa hợp. Nếu như ống cần thể tích 2 lít, đừng chỉ chọn bán kính và độ dài ống bất kì để đáp ứng thể tích yêu cầu. Khả năng hòa hợp cũng cần được tính vào. Nếu ống có kích thước rộng, khả năng hòa hợp cao hơn vì không khí di chuyển ít bị cản trở hơn. Như vậy, ống thông hơi cần đủ dài để đáp ứng được khả năng hòa hợp. Ngược lại, ống ngắn hơn sẽ có khả năng hòa hợp kém hơn và vì thế không cần quá dài. Như vậy, bán kính và độ dài ống có liên quan đến nhau và cần được tính toán kỹ để có thể đạt kết quả như mong muốn.

(Hết kỳ 1)

Xem:

Tìm hiểu về bass phản xạ của loa (phần 1)

Tìm hiểu về bass phản xạ của loa (phần 2)

Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây

Top 6 mẫu loa Airplay đáng mua nhất do What Hi fi bình chọn

Nguyễn Hào