Thiết kế màng vòm cứng hay màng vòm mềm cho driver phụ thuộc vào vật liệu làm màng vòm, và mỗi loại sẽ có những ưu, nhược điểm riêng.
Màng vòm cứng thường được làm từ các vật liệu như vải tẩm nhựa phenolic cứng, nhôm, titanium, beryllium, sợi carbon… Nhìn chung, đây là những vật liệu có tỉ lệ độ bền – khối lượng rất cao. Màng vòm mềm thường được làm từ vải xử lý cùng vật liệu giảm chấn có tính đàn hồi, chẳng hạn như cao su tổng hợp. Các loại màng vòm khác đôi khi cũng được sử dụng. Ở hình dưới đây, ta sẽ thấy mẫu loa Quested HM415 màng vòm đường kính 17.5cm làm từ polyurethane dùng để làm driver midrange quãng dưới.
Việc sử dụng màng vòm cứng khá hạn chế, thường ở phạm vi các dải cao từ 3 – 4 kHz trở lên vì khi dùng trên những driver có kích thước lớn để đánh các dải trầm hơn, cộng hưởng của chúng rất khó kiểm soát. Trong một vài trường hợp hiến hoi, màng vòm cứng với kích thước 75mm hoặc lớn hơn có thể đánh thấp tới 800Hz, nhưng để duy trì chuyển động màng loa hình piston từ tần số đó cho đến một tần số rất cao khác, trước khi dấu hiệu vỡ tiếng đầu tiên xuất hiện, người ta phải dùng những vật liệu như titanium hay beryllium. Vì beryllium khó xử lý và hơi của nó rất độc, sản xuất màng loa dùng loại vật liệu này rất tốn kém. Chúng ta thường thấy tweeter beryllium trong những cặp loa high-end đắt đỏ, hiếm khi xuất hiện trên loa kiểm âm studio. Ở mức âm lượng cao, khi vỡ tiếng xuất hiện, hiện tượng này xảy ra rất đột ngột, có chất âm khó chịu, sản sinh ra méo phi tuyến rất khác so với màng vòm mềm.
Màng vòm mềm, ngược lại, có thể tái tạo dải âm thấp tới 400Hz, nhưng có những trường hợp xuất hiện phản ứng trễ. Độ trễ như ở đồ thị dưới đây sẽ che khuất mất các chi tiết có mức âm lượng thấp. Màng vòm cứng được phát triển một phần chính là để giải quyết hiện tượng này. Vì bản chất của mình nên màng vòm thường chỉ có phần hệ treo bên ngoài.
Đối với màng vòm mềm, viền bọc có thể làm từ cùng một chất liệu, thậm chí liền mảnh với màng loa. Nhưng màng vòm cứng luôn có hệ treo tách biệt được gắn vào. Đối với một vài thiết kế, chuyển động rung có thể là vấn đề lớn, và các giải pháp đôi khi không khả quan vì chúng làm tăng khối lượng của phần chuyển động, từ đó làm giảm độ nhạy và phát sinh thêm những vấn đề khác. Chẳng hạn, với độ nhạy thấp, khi chơi cùng một mức âm lượng, cuộn voice coil sẽ phải chịu nhiệt nhiều hơn. Ở một vài thiết kế, dầu tản nhiệt ferrofluid được sử dụng để giữ cho nhiệt độ không quá cao, đồng thời làm ẩm, khiến chuyển động rung phần nào bớt đi. Đôi lúc, người ta sẽ sử dụng hệ treo kép bên ngoài. Hình dưới đây cho thấy bản vẽ mặt cắt của một driver như vậy.
Lựa chọn vật liệu để làm viền ngoài cho driver phụ trách các dải trung nhiều khi rất khó khăn, bởi đặc tính giảm chấn lý tưởng và độ thuận (trái với độ cứng chắc) có thể xung đột với nhau, khoảng cách lên tới 2 – 3 quãng tám, thế nhưng tất cả vẫn phải thể hiện qua cùng một màng loa. Tại những dải trung quãng thấp, với một khoảng hành trình hợp lý, một driver màng nón có thể cần được đặt trong khoang riêng với thể tích lên tới nửa lít. Màng vòm cũng không khác biệt, nhưng khối nam châm của driver có thể cản trở không khí ở phía màng loa. Để giải quyết, người ta thường đặt thêm khoang rỗng giữa màng loa và điện cực nam châm giống như ở hình dưới đây. Khoang này thường được phủ thêm vật liệu tiêu âm để giảm cộng hưởng. Tuy nhiên, nếu khoang quá nhỏ, nó sẽ tạo ra áp lực rất lớn lên phía sau màng loa. Xả áp lực này trong khi vẫn giữ cộng hưởng ở trong ống và khoang nằm ngoài phạm vi hoạt động của driver đòi hỏi cần có những can thiệp phức tạp vào nam châm. Đối với driver phụ trách các dải cao, vấn đề bớt phức tạp hơn vì ta không cần giữ cộng hưởng ở tần số thấp, do đó cũng không cần khoang rỗng với thể tích lớn.
Tweeter màng vòm được sử dụng rất rộng rãi, và cho đến nay vẫn là loại được dùng nhiều nhất trong số các tweeter phụ trách dải cao. Màng vật liệu composite cũng khá phổ biến. Điều đáng tiếc là tweeter màng vòm thường có độ nhạy khá thấp. Điều này khá trớ trêu vì mục đích đầu tiên của việc thiết kế màng vòm là để giải quyết vấn đề xả nhiệt trên cuộn voice coil trên màng nón khi chơi với âm lượng lớn (do đường kính của voice coil trên màng nón rất nhỏ, trong khi voice coil của driver màng vòm sẽ bằng đường kính màng loa). Độ nhạy của driver màng vòm thấp đồng nghĩa với việc sẽ cần nguồn năng lượng lớn hơn, từ đó sinh ra nhiều nhiệt hơn. Tuy vậy, nhìn chung cân bằng nhiệt ở màng vòm vẫn tốt hơn hẳn.
Nguyễn Hào
Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây
