Crossover, khái niệm cơ bản

Mạng phân chia tần số, gọi là crossover, là khía cạnh cơ bản quan trọng để thiết kế và điều khiển loa. Crossover có thể có hai dạng thức cơ bản: crossover chủ động và crossover thụ động.

Mạng phân chia tần số, gọi là crossover, là khía cạnh cơ bản quan trọng để thiết kế và điều khiển loa. Crossover có thể có hai dạng thức cơ bản. Crossover thụ động (passive) (high-level), được thiết kế để hoạt động ở output của ampli công suất, và thường tích hợp vào trong thiết kế thùng loa. (Kiểm tra thông số kỹ thuật của hãng sản xuất, nếu chỉ có một hay hai jack cắm không có nhãn trên thùng loa full-range có hai hay nhiều thiết bị loa trong nó, thường có thể giả định nó đã bao gồm mạng crossover thụ động (passive) trong thiết kế).

Crossover chủ động (active) hay điện tử-electronic (low-level) được chèn vào đường tín hiệu trước ampli công suất, cung cấp cho những channel của ampli công suất từng output riêng biệt. Sự lựa chọn giữa crossover chủ động hay thụ động quan trọng ở những điều sau đây: Crossover chủ động thường hiệu quả và linh hoạt hơn. Ở hệ thống cấp độ thấp hay vừa phải, crossover thụ động, ít tốn kém và dễ sử dụng hơn.

Loa full range 2 way và 3 way nhỏ gọn thường được tiếp thị với crossover thụ động nội bộ. Một số loại cung cấp nhiều tùy chọn để bỏ qua mạng thụ động và có thể tiếp tế riêng rẽ cho từng driver. Khả năng về chất lượng và sức mạnh xử lý của crossover thụ động đóng vai trò quan trọng trong âm thanh tổng thể. Nó có thể có âm thanh chất lượng cao hơn với driver chất lượng khiêm tốn và crossover dễ dàng đạt chất lượng cao hơn những cách khác (driver tuyệt vời và crossover giá rẻ). Đồng thời, vài crossover thụ động có thể bị bão hòa trước khi đạt đến công suất của chính driver. Crossover thụ động có công suất rất cao thường khá lớn và nặng.

Thông thường, để cho ra âm thanh full-range chất lượng cao, bắt buộc phải có nhiều crossover chủ động và nhiều bộ khuếch đại công suất. Hệ thống có thể thiết kế để một crossover chủ động xử lý tất cả điểm crossover, hay vài cái.

Trong hệ thống high-output, crossover thụ động nói chung hữu ích nhất trong quy trình chuyển tiếp vào horn tần số cao hay super-tweeter. Trong trường hợp như vậy (như trong hình 1), sẽ dùng crossover chủ động cho những điểm crossover từ low đến mid-range hay low đến lower-mid.

Thiết bị crossover liên quan đến hai hay nhiều bộ lọc (filter), xác định giải tần số nào được mỗi thiết bị loa nhân bản lên. Mỗi điểm crossover (điểm giao nhau) liên quan đến mạng low-pass và high- pass làm việc cùng nhau để giới hạn rất nhiều giải tín hiệu đặc biệt sẽ gởi đến cho mỗi output.

Ý tưởng về một band crossover dừng lại ở một tần số cụ thể và đơn giản là không cho phép bất cứ tín hiệu nào vượt quá tần số đó, thường gọi là bộ lọc tường đá (brick wall filter). Mặc dù những kỹ sư âm thanh kinh nghiệm đã cười rất nhiều về quan niệm tường lọc, lý tưởng lý thuyết này khó thể đạt trong thế giới thực mặc dù vài mạch hiện đại đã đạt đến gần đáng ngạc nhiên.

Độ dốc của crossover luôn thoai thoải, những độ dốc này xác định bằng mạch điện, và có khoảng cách 6dB. Độ dốc crossover thường gặp là 6dB/octave, 12dB/octave, 18dB/octave, 24dB/octave, hay tương ứng là 1st-order, 2nd-order, 3rd-order và 4th-order. Một crossover 6dB/octave thụ động liên quan đến cuộn cảm (coil) và tụ điện đơn giản, có những thông số phù hợp với tần số crossover và trở kháng (impedance) của những driver. Lọai cao cấp hơn hơn liên quan đến mạch ngày càng phức tạp. Mạch lọc đặc biệt được thiết kế cao đến bậc thứ 10 (60dB/oct), đôi khi cũng sử dụng ngay cả bậc cao hơn (phổ biến nhất là sử dụng kết hợp với bộ chuyển đổi digital-to-analog dùng cho thiết bị hiệu ứng và delay line).

Nhưng hiện nay crossover hiếm khi sử dụng bộ lọc trên 24dB/octave. Tương lai sẽ ra sao, ai biết được? Crossover digital tại giáo trình này đang bắt đầu được bán trên thị trường cố độ dốc lên đến 90dB/octave (loại tường gạch nghiêng), và nó vẫn còn đang được tranh luận là có cần hay không những độ dốc triệt để là ưu điểm đáng kể (mặc dù driver tần số cao chắc chắn thích nó).

Bộ lọc crossover độ dốc càng cao, càng ít có sự chồng chéo trong khu vực crossover. Có liên quan tới vài yếu tố thực tế ở đây. Việc hạ thấp độ dốc, ít bảo vệ driver trong giải tần thấp nhất nơi nó đang có nguy cơ bị áp lực (overstress) và chồng chéo lên nhau nhiều hơn trong giải giữa những giải lân cận. Trong khu vực chồng chéo, đôi khi rộng đến vài octave, trong nhiều trường hợp, hai giải có thể can thiệp vào công việc của nhau. Mặt khác, độ dốc cao có nhiều khuynh hướng dịch phase những tín hiệu output của những band liền kề và trong khu vực giao nhau (crossover). (Để làm cho vấn đề phức tạp hơn, lượng dịch phase còn thay đổi theo tần số).

Độ dốc crossover tiêu biểu cho pro-sound là khoảng giữa 12dB/octave và 24dB/octave. Loại này thường dùng độ dốc crossover 24dB/octave, cung cấp sự bảo vệ tốt nhất cho driver dùng ở mức độ cao (high level), và là tiêu chuẩn hiện hành đối với hệ thống cấp cao. (6dB/octave thì không thỏa đáng cho tất cả, nhưng lại là cơ bản cho những hệ thống prosound rẻ tiền, và trong nhiều trường hợp không thể trang bị bảo vệ đầy đủ cho những driver tần số cao). Một ưu điểm khác của sườn dốc là nó có thể dùng để bảo vệ driver tần số low và low-mid trong thùng loa, chung quanh điểm dốc xuống trong giải hữu dụng thấp nhất. Mặc dù độ dốc 24dB/octave trong bài viết này coi như là tiêu chuẩn cho cấp độ cao nhất của hệ thống chất lượng cao, thiết bị 12dB và 18dB/octave cũng được dùng cho nhiều mục đích, với kết quả hầu hết tai nghe đều chấp nhận (và đôi khi còn tốt hơn). Một yếu tố chính liên quan đến lý do tại sao như vậy là sự liên kết tương đối của những driver, đối phó thật nhanh.

Crossover xử lý điều khiển (Processor-controlled crossover), có sẵn từ vài hãng sản xuất với giá tương đối cao, thiết kế sử dụng điểm crossover nổi (floating) để thích ứng gần như tức thời với những thay đổi năng động của chương trình bất cứ khi nào hệ thống gần đến tối đa khả năng của nó.

Bạn có muốn một CROSSOVER với tính năng xây dựng tuyệt vời? Một thiết kế khiến hệ thống âm thanh được điều chỉnh đúng cách, mạnh mẽ, cân bằng và hiệu quả?

Câu trả lời sẽ trở nên rất đơn giản khi nhìn vào danh mục crossover do chúng tôi cung cấp. Đó đồng thời là những tên tuổi được các kỹ sư âm thanh tin dùng. Chúng ta hãy nhìn vào các tính năng xây dựng tuyệt vời mà hiếm sản phẩm khác có được . Ngay từ cái nhìn đầu tiên bạn sẽ nhận thấy các đường nét hiện đại các nút điều khiển trở nên rõ ràng và dễ sử dụng. Các điều khiển chạy chính xác tuyệt vời, và bền bỉ đem lại hiệu suất tuyệt vời, tiếng ồn cực thấp, độ tin cậy cao.