Một quyết định quan trọng mà các chuyên gia âm thanh phải đưa ra khi chọn power amplifier là sử dụng hệ thống loa trở kháng cao hay trở kháng thấp. Đây là một khía cạnh của thiết kế lắp đặt âm thanh không được nhiều người biết đến, nhưng nó là một yếu tố cần cân nhắc khi quyết định loại và số lượng power amplifier để triển khai.

Trở kháng là một chủ đề phức tạp đòi hỏi các nghiên cứu chuyên sâu. Sau đây là một lời giải thích đơn giản. "Định luật Ohm" là một nguyên lý cơ bản của điện tử mô tả mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở. Điện áp tương ứng với áp suất điện, dòng điện tương ứng với lưu lượng, và điện trở là lượng đối lập với dòng chảy đó. Điện trở và trở kháng tương tự nhau, nhưng trong khi điện trở chủ yếu áp dụng cho DC (dòng điện một chiều), trở kháng liên quan đến sự đối lập của dòng AC (dòng điện xoay chiều). Bỏ qua sự khác biệt vì lợi ích của cuộc thảo luận của chúng ta ở đây.

Để làm cho mọi thứ rõ ràng hơn, bạn có thể coi nguồn cung cấp điện như một con đập. Điện áp tương ứng với áp lực của nước chảy từ đập, dòng điện là lượng (thể tích) nước, và điện trở là van điều khiển lượng nước chảy từ đập. Đóng van - tăng trở kháng - làm giảm lượng dòng chảy, nhưng áp suất vẫn giữ nguyên. Bây giờ chúng ta hiểu mối quan hệ đó, chúng ta có thể nói về các kết nối hệ thống loa trở kháng cao và trở kháng thấp.

Đối với kết nối trở kháng cao, một biến áp loa tăng trở kháng lên vài trăm hoặc nghìn ohms được thêm vào hệ thống loa. Điều này cho phép hệ thống loa được điều khiển hiệu quả với dòng điện thấp hơn nhiều so với yêu cầu đối với hệ thống trở kháng thấp. Do đó, điều đó giúp kết nối số lượng lớn hệ thống loa với mỗi output power amplifier. Các kết nối loa trở kháng cao hoạt động ở điện áp tối đa - thường là 70 hoặc 100 vôn - do đó được gọi là hệ thống loa "điện áp không đổi" (nhãn "điện áp không đổi" hơi gây hiểu nhầm: điện áp output thực tế dao động theo tín hiệu input).

(Hình: Kết nối loa trở kháng cao)

Cần sử dụng power amplifier được thiết kế đặc biệt cho kết nối trở kháng cao (line 100 hoặc 70 vôn) và một bộ khuếch đại có thể cung cấp nhiều hơn tổng công suất input của tất cả các loa được trang bị máy biến áp trong hệ thống.

Phải chọn power amplifier có thể xử lý trở kháng của hệ thống loa. Nếu amplifier và hệ thống loa không được kết hợp đúng cách, sẽ không đạt được toàn bộ hiệu suất của power amplifier. Điều quan trọng là phải chọn một amplifier có khả năng cung cấp input định mức tối đa (PGM) của hệ thống loa để đạt được output tối đa mà không bị méo tiếng. Một power amplifier không đủ công suất có thể dễ dàng gây ra méo tiếng và thậm chí làm hỏng hệ thống loa.

Miễn là tổng công suất input định mức cho tất cả các loa nằm trong khả năng output công suất của amplifier, thì bất kỳ số lượng hệ thống loa nào cũng có thể được kết nối song song. Trong cài đặt trở kháng cao, công suất input định mức được xác định bởi các biến áp loa được sử dụng. Ví dụ: nếu power amplifier hai kênh có thể cung cấp 200 watt cho mỗi kênh với hệ thống loa được trang bị máy biến áp loa dẫn đến công suất đầu vào định mức là 10 watt, thì mỗi hệ thống loa có thể được điều khiển tối đa 20 kênh. Đó là tổng cộng 40 hệ thống loa cho cả hai kênh. Trong cài đặt trở kháng cao, cũng có thể điều khiển đồng thời các hệ thống loa có xếp hạng công suất input khác nhau.

Hình: Nếu tổng công suất đầu vào của hệ thống loa nhỏ hơn công suất định mức của power amplifier, thì bất kỳ số lượng hệ thống loa nào cũng có thể được kết nối.

Thông thường chỉ có một hệ thống loa được kết nối với mỗi kênh amplifier, như thể hiện trong sơ đồ. Số lượng hệ thống loa có thể được kết nối bị giới hạn ở số kênh được cung cấp bởi power amplifier.

(Hình: Kết nối trở kháng thấp tiêu chuẩn: một hệ thống loa trên mỗi kênh)

Khi nhiều hệ thống loa có cùng trở kháng được kết nối song song, tổng trở kháng trở thành trở kháng của hệ thống loa riêng lẻ chia cho số hệ thống được kết nối. Trong ví dụ, tối đa hai hệ thống loa 8 ohm có thể được kết nối song song với power amplifier có khả năng truyền động 4 ohm, dẫn đến tổng trở kháng là 4 ohms (8 ohms ÷ 2 hệ thống loa = 4 ohms).

Hình: Kết nối song song

Phương pháp thứ hai là kết nối nối tiếp. Trong trường hợp này, trở kháng là tổng trở kháng của hệ thống loa được kết nối. Như bạn có thể thấy trong sơ đồ nối dây nối tiếp, nếu một hệ thống loa bị lỗi thì hệ thống loa thứ hai cũng sẽ bị ảnh hưởng. Những hạn chế do kết nối trở kháng thấp gây ra có nghĩa là nếu muốn kết nối nhiều hệ thống loa, thì việc lắp đặt trở kháng cao thường là lựa chọn tốt nhất.

(Hình: Kết nối nối tiếp)

Cáp truyền tín hiệu điện có điện trở. Điện trở trong cáp ngắn thì đủ nhỏ để có thể bỏ qua, nhưng khi khoảng cách truyền và chiều dài cáp tăng, điện trở có thể tăng đến mức bị mất và suy giảm tín hiệu. Điều đó đồng nghĩa với việc giảm mức output và chất lượng âm thanh. Dưới đây, chúng ta xem xét giá trị và điểm yếu của các kết nối trở kháng thấp và trở kháng cao liên quan đến việc truyền tải trên một khoảng cách đáng kể.

Nếu điện trở của một dây cáp dài trong hệ thống trở kháng cao đạt đến 8 ohms, như thể hiện trong biểu đồ, thì giá trị đó nhỏ so với trở kháng 1.000 ohm (1 kohms) của biến áp loa, hao hụt đường truyền không đáng kể và sẽ không xảy ra hiện tượng suy giảm tín hiệu âm thanh.

(Hình: Hiệu suất không bị ảnh hưởng bởi điện trở của cáp)

Đối với những khoảng cách ngắn mà điện trở của cáp là không đáng kể, kết nối trở kháng thấp cho phép power amp được kết nối trực tiếp với hệ thống loa mà không cần biến áp loa. Điều đó có nghĩa là có thể tận dụng toàn bộ tiềm năng hiệu suất của amp và loa để có chất lượng âm thanh vượt trội so với các thiết bị lắp đặt trở kháng cao. Và vì chỉ một hệ thống loa thường được kết nối với mỗi kênh amplifier, các tín hiệu âm thanh khác nhau có thể được gửi đến từng hệ thống loa, hoặc "vùng", theo yêu cầu.

Nhưng trong một tình huống thể hiện trong sơ đồ, nơi yêu cầu một dây cáp dài với điện trở 8 ohms, về lý thuyết, hao hụt đường dẫn sẽ dẫn đến mức output giảm một nửa vì trở kháng của bản thân hệ thống loa chỉ là 8 ohms. Một nửa công suất được cáp hấp thụ và chỉ một nửa còn lại có thể điều khiển loa. Vì vậy, đối với các lắp đặt trở kháng thấp, cần giữ cáp đủ ngắn để điện trở của cáp không ảnh hưởng, hoặc sử dụng cáp dày hơn có điện trở thấp hơn để chạy lâu hơn.

(Hình: Cáp dài có thể dẫn đến hao hụt đường truyền đáng kể)

Do các đặc điểm được mô tả ở trên, việc lắp đặt trở kháng cao thường được sử dụng tại các trường học, nhà ga, trung tâm mua sắm, khách sạn và các cơ sở khác nơi mục tiêu chính là phân phối âm thanh cho khu vực rộng lớn thông qua một số lượng lớn các hệ thống loa. Mặt khác, lắp đặt trở kháng thấp giúp dễ dàng gửi các tín hiệu khác nhau đến các hệ thống/ khu vực loa khác nhau với chất lượng âm thanh cao hơn miễn là khoảng cách đường truyền ngắn, và do đó được ưu tiên cho các cài đặt cung cấp âm nhạc, chẳng hạn như BGM trong văn phòng hoặc cửa hàng.

(Hình: Power amplifier Yamaha có tính năng EEEngine (Động cơ tiết kiệm năng lượng) và công nghệ khác giúp giảm tiêu thụ điện năng mang lại chất lượng âm thanh và công suất output cao)

Như chúng ta vừa thấy, khi đã xác định được loại và số lượng hệ thống loa và kết nối trở kháng cao hay trở kháng thấp sẽ được sử dụng, thì các thông số kỹ thuật cần thiết của power amplifier có thể được tính toán. Khi điều đó đã được thực hiện, chúng ta có thể bắt đầu chọn các mô hình power amplifier cụ thể.

Power amplifier xử lý điện áp và dòng điện cao hơn bất kỳ thành phần nào khác trong chuỗi âm thanh và có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng âm thanh tổng thể. Mặc dù chúng không được nhìn thấy rõ như mixer hoặc hệ thống loa, và thường được xem là đóng vai trò hỗ trợ nhiều hơn, nhưng power amplifier thực sự là nền tảng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của mọi hệ thống âm thanh. Do đó, điều quan trọng là phải chọn power amplifier có chất lượng cao nhất.

Do power amplifier cần phải xử lý điện áp và dòng điện cao, nên cần phải chú ý đến các thông số điện ngoài chất lượng âm thanh và công suất đầu ra. Công suất tiêu thụ là một trong những thông số như vậy. Tiêu thụ điện năng thấp hơn có nghĩa là ít sinh nhiệt hơn và tuổi thọ của các bộ phận bên trong lâu hơn: amp có thể bền hơn và kéo dài tuổi thọ hơn. Hóa đơn tiền điện thấp hơn cũng sẽ góp phần giảm chi phí vận hành dài hạn.

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về mixing và xử lý âm thanh. So với loa và power amplifier, các nguyên tắc cơ bản đã được thiết lập tốt, công nghệ kỹ thuật số và các cải tiến khác đang mang đến những tiến bộ đáng kinh ngạc trong khả năng và quy trình mixing và xử lý. Còn rất nhiều điều để học hỏi!