Cấu tạo của loa

Khi tiếp xúc và đề cập đến âm thanh thì thiết bị quen thuộc nhất đối với chúng ta chắc chắn đó chính là những cặp loa. Tầm quan trọng của loa trong dàn âm thanh thì chắc có lẽ mọi người ai cũng đã biết, loa chính là thiết bị cuối cùng nhận tín hiệu và biến đổi thành âm thanh truyền tới tai người nghe. Ở bài viết này mình sẽ giúp các bạn tìm hiểu vể cấu tạo và cơ chế hoạt động của loa.

Bài viết trước mình đã giới thiệu qua với các bạn về cấu tạo cơ bản của loa thùng, những thành phần tạo nên một chiếc loa thùng mà chúng ta sử dụng trong các dàn âm thanh. Và bài viết này sẽ đi sâu hơn, phân tích các thành phần để tạo nên một chiếc loa (driver) bên trong của loa thùng.

Trước tiên thì chúng ta cần hiểu rõ được cơ chế hoạt động của âm thanh, rồi mới có thể làm rõ vấn đề này đối với loa được. Màng nhĩ là một lớp da mỏng nằm bên trong tai người, áp suất biến đổi liên tục trong không khí sẽ tác động đến màng nhĩ làm nó rung lên. Khi màng nhĩ rung lên, não bộ sẽ tự động dịch những rung động này thành âm thanh, đó là cách con người nghe.

Dựa trên công thức này, con người chế tạo ra vật phát âm thanh. Một vật thể phát ra âm thanh bằng cách rung động trong không khí. Khi vật thể này rung động, nó sẽ tác động lên các hạt khí xung quanh chuyển động theo, và các chuyển động này liên tục lan ra không gian quanh đó tạo thành những xung rụng động truyền qua không khí đến tai người nghe, làm màng nhĩ rung lên. Lúc này não bộ có nhiệm vụ dịch các rung động đó thành âm thanh của vật thể này

Các yếu tố cơ bản của âm thanh

– Tần số sóng âm: Tần số sóng âm sẽ quyết định âm thanh cao hay thấp truyền đến tai người nghe. Áp lực khiến không khí dao động với tốc độ nhanh trong một khoảng thời gian nhất định sẽ tạo ra âm cao, và ngược lại sẽ là âm thấp. Tai người có khoảng nghe từ 20Hz-20KHz.

– Mức áp suất không khí: Yếu tố này chính là biên độ lớn của sóng âm, quyết định đến độ lớn của âm thanh. Sóng âm có biên độ càng lớn sẽ tác động làm màng nhĩ rung mạnh hơn, và âm thanh được não bộ dịch ra cũng to hơn.

– Micro thu âm là loại thiết bị âm thanh có cơ chế hoạt động tương tự như tai người, cũng được gắn một màng rung để rung động theo sóng âm.

Cách loa tái tạo âm thanh

– Loa có nhiệm vụ cơ bản đó là chuyển những tín hiệu âm thanh mà nó nhận được thành rung động cơ học, để tái tạo sóng âm một cách giống nhất có thể với sóng âm mà nó thu được từ nguồn âm (micro, nhạc cụ…). Các loại loa hiện nay có thể bao gồm một hay nhiều loa con bên trong (hay còn gọi là driver – củ loa).

Màng loa (Diaphragm)

– Các loa con sẽ làm tạo ra âm thanh bằng cách rung màng loa ở tốc độ cao. Chất liệu phổ biến sử dụng làm màng loa thường là giấy, nhựa hoặc kim loại, trong có có phần vành rộng sẽ gắn liền với viền treo.

– Viền treo, hay vành loa được làm bằng chất liệu có thể có giãn, là một vành tròn cho phép màng nón chuyển động vào ra. Viền treo này được gắn với khung kim loại của loa (basket). Phần vành hẹp của màng nón loa sẽ được thiết kế nối với cuộn âm (voice coil).

– Cuộn âm gắn với khung kim loại bằng mạng nhện (spider) vốn cũng là một vành tròn bằng vật liệu co giãn với nhiệm vụ giữ cho cuộn âm luôn ở đúng vị trí chính giữa nhưng vẫn cho phép cuộn này chuyển động vào ra. Đôi lúc màng loa cũng được làm ở dạng vòm thay cho dạng nón trong một vài trường hợp đặc biệt.

Cuộn âm

Đây là một thành phần rất quan trọng trong bất kì loại loa nào. Thực chất cuộn âm của loa là một nam châm điện từ, với cấu tạo bao gồm một cuộn dây dẫn bao quanh lõi kim loại (thường là sắt). Dòng điện chay qua cuộn dây sẽ sinh ra một từ trường xung quanh, làm cho sắt có từ tính. Từ trường này tương tự như từ trường xung quanh nam châm vĩnh cửu, cũng gồm có cực Bắc và cực Nam và cũng hút kim loại. Nhưng khác với nam châm vĩnh cửu, ở nam châm điện từ người ta có thể đảo cực Bắc Nam bằng cách đảo chiều dòng điện.

Và đây cũng chính là cơ chế hoạt động của tín hiệu âm thanh Stereo mà người ta thường sử dụng, dòng điện đổi chiều liên tục qua hai đầu nối có trên loa.

Về cơ bản, bộ khuếch đại (amplifier) liên tục thay đổi tín hiệu điện, dao động giữa dòng dương và dòng âm của dây đỏ. Do điện tử luôn chạy theo một chiều giữa cực dương và cực âm, dòng điện chạy qua loa cũng đảo chiều liên tục tạo thành dòng xoay chiều. Dòng xoay chiều này đến lượt nó sẽ làm đảo cực nam châm điện từ liên tục nhiều lần trong một giây.

Nam châm

– Cách thức mà dao động điện có thể khiến cho cuộn âm chuyển động vào ra như sau: Nam châm điện từ được đặt trong từ trường cố định của nam châm vĩnh củu. Hai nam châm này (điện từ và vĩnh cửu) tương tác với nhau như hai nam châm bình thường, trái dấu hút nhau, cùng dấu đẩy nhau. Khi cực của nam châm điện thay đổi, chẳng hạn từ cực dương sang cực âm sẽ tạo nên lực từ hút sang đẩy đối với cực âm của nam châm vĩnh cửu. Lực tác động này khiến cho cuộn âm chuyển động vào ra liên tục theo dao động điện tương tự như một chiếc piston.

– Cuộn dây khi chuyển động sẽ kéo theo màng loa chuyển động theo, do 2 bộ phận này được gắn vào nhau. Khi màng loa chuyển động tác động vào không khí phía trước loa bị rung động, từ đó sóng âm được tạo ra. Tín hiệu điện tử cũng có thể được biên dịch thành dạng sóng, theo đó, tần số và biên độ của sóng điện tử này sẽ tác động và điều khiển cuộn âm chuyển động theo tỷ lệ và khoảng cách nhất định. Do sóng điện tử này là dạng mã hóa của sóng âm gốc nên chuyển động màng loa theo tỷ lệ và khoảng cách nhất định đến lượt nó sẽ tạo nên sóng âm đúng với tần số và biên độ mà nó đã được mã hóa.

– Các loa con thường được thiết kế với kích cỡ khác nhau để phục vụ cho những dải tần nhất định. Theo cách thiết kế thông thường các dải tần của loa sẽ được chia nhỏ và được thể hiện ra bên ngoài bằng nhiều loa con khác nhau.

Đó là tất cả về cấu tạo và cơ chế hoạt động của một chiếc loa. Có thể bài viết có phần dài và hơi nặng về lý thuyết, nhưng nếu đọc kĩ sẽ giúp các bạn có thể hiểu rõ về bản chất cơ bản của âm thanh cũng như quá trình vận hành của những chiếc loa, như thế sẽ giúp ích rất nhiều cho bản thân trong lĩnh vực âm thanh này.

(Sưu tầm)