Loa tạo ra nhiều tần số như thế nào?

Loa tạo ra nhiều tần số bằng cách tận dụng các đặc tính vật lý của các thành phần cấu tạo nên nó—đặc biệt là củ loa (các bộ phận thực sự tạo ra âm thanh) và mạch phân tần (chia tín hiệu âm thanh thành các dải tần). Dưới đây là giải thích từng bước về cách hoạt động của nó:

1. Tín hiệu âm thanh: một hỗn hợp các tần số

• Tín hiệu âm thanh điện được gửi đến loa là một dạng sóng phức tạp chứa tất cả các tần số trong âm nhạc hoặc âm thanh (ví dụ: âm trầm, âm trung, âm bổng).

• Tín hiệu này là dòng điện xoay chiều (AC) có điện áp thay đổi theo thời gian, phản ánh sóng áp suất của âm thanh.

2. Bộ phận điều khiển loa: chuyển đổi điện năng thành âm thanh

Một loa thường có một hoặc nhiều củ loa, mỗi củ loa được thiết kế để xử lý một dải tần số cụ thể:

• Loa trầm: đảm nhiệm các tần số thấp (âm trầm, ví dụ: 20 Hz–500 Hz).

• Loa trung tần: đảm nhiệm các tần số trung bình (giọng hát, nhạc cụ, ví dụ: 500 Hz–5 kHz).

• Loa treble: xử lý các tần số cao (âm bổng, ví dụ: 5 kHz–20 kHz).

Cách thức hoạt động của trình điều khiển:

1. Cuộn dây âm thanh và nam châm: tín hiệu điện chạy qua cuộn dây âm thanh, một sợi dây quấn quanh một hình trụ. Cuộn dây nằm bên trong một từ trường được tạo ra bởi một nam châm vĩnh cửu.

2. Cảm ứng điện từ: khi tín hiệu xoay chiều thay đổi hướng, nó tạo ra một từ trường dao động trong cuộn dây âm thanh. Từ trường này tương tác với từ trường của nam châm vĩnh cửu, khiến cuộn dây (và màng loa/hình nón gắn kèm) chuyển động qua lại.

3. Sóng âm: sự chuyển động của màng loa đẩy và hút không khí, tạo ra các sóng áp suất (âm thanh) tương ứng với các tần số trong tín hiệu gốc.

3. Mạng chéo: phân chia tần số

Vì không có loa nào có thể tái tạo hiệu quả tất cả các tần số, nên loa sử dụng mạch phân tần để chia tín hiệu âm thanh thành các dải tần:

• Bộ lọc thông cao: truyền các tần số cao đến loa tweeter.

• Bộ lọc thông thấp: truyền các tần số thấp đến loa trầm.

• Bộ lọc thông dải (tùy chọn): gửi các tần số trung bình đến loa trung (trong loa 3 đường tiếng).

Cách thức hoạt động của các bộ chuyển đổi:

• Mạch phân tần sử dụng tụ điện, cuộn cảm và điện trở để chặn hoặc cho phép các tần số nhất định đi qua. Ví dụ:

• Tụ điện chặn các tần số thấp nhưng cho phép các tần số cao đi qua (được sử dụng trong mạch loa tweeter).

• Cuộn cảm chặn các tần số cao nhưng cho phép các tần số thấp đi qua (được sử dụng trong mạch loa trầm).

4. Nhiều tài xế cùng làm việc

Trong hệ thống loa đa củ loa (ví dụ: hệ thống 2 đường tiếng hoặc 3 đường tiếng), mạch phân tần đảm bảo rằng:

• Mỗi loa chỉ nhận được các tần số mà nó tái tạo tốt nhất.

• Tín hiệu đầu ra của các loa được hòa quyện liền mạch, tạo ra âm thanh toàn dải, mạch lạc.

ví dụ:

• Loa hai đường tiếng gồm loa trầm và loa treble:

• Loa trầm xử lý các tần số dưới ~2 kHz.

• Loa tweeter xử lý các tần số trên ~2 kHz.

• Mạch phân tần chia tín hiệu ở tần số khoảng 2 kHz, đảm bảo sự chuyển tiếp mượt mà giữa các loa.