Tầng khuếch đại, bên cạnh biến áp và hiệu ứng bão hòa băng từ là một trong những chi tiết góp phần làm nên sự ấm áp của âm thanh analog. Trong kỳ này, chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về những tác động mà vùng này tạo nên.
Tầng khuếch đại
Tầng khuếch đại (một cách gọi đơn giản của tầng độ lợi chủ động) cũng đem đến một loạt các nhiễu trong quá trình khuếch đại mức tín hiệu, thế nhưng bản chất của loại nhiễu đó rất đa dạng, tùy thuộc vào cấu trúc mạch, lịnh kiện khuếch đại được sử dụng, thậm chỉ cả mạch nguồn cấp điện. Một trong những linh kiện như vậy là bóng chân không, và thông thường nhắc đến ampli đèn là người ta sẽ nghĩ đến chất âm ấm áp. Tuy nhiên, nếu cần ta vẫn có thể thiết kế mạch bán dẫn sử dụng transistor chuyên biệt hoặc IC có chất âm được cho là “ấm áp”. Trên thực tế, có không ít các thiết bị bán dẫn cổ cũng liên quan đến chất âm analog ấm áp, có thể kể ra một vài cái tên như bàn mixing Neve, vốn không sử dụng bóng đèn cho bất cứ mạch nào. Vì thế, sai lầm lớn nhất là cho rằng không có bóng đèn, chất âm sẽ không tốt.
Bóng đèn có rất nhiều loại, nhưng loại phổ biến nhất để dùng cho các ứng dụng âm thanh là bóng ba cực (ECC83 / 12AX7), bóng chùm tia bốn cực (KT88 / 6550) và bóng năm cực (chẳng hạn như ECL86). Bóng ba cực thường được sử dụng cho tầng khuếch đại tín hiệu micro, tín hiệu line-level trong khi bóng chùm tia bốn cực và bóng năm cực sử dụng phổ biến ở tầng công suất đầu ra, dù rằng với những thiết kế mạch thích hợp, chúng còn có thể dùng cho nhiều mục đích khác. Điểm mấu chốt là bóng ba cực hay được dùng ở mạch single-ended và tạo ra rất nhiều hài âm, cả bậc chẵn cũng như bậc lẻ, trong khi bóng chùm tia bốn cực và bóng năm cực được sử dụng trong các mạch push-pull class A hoặc class AB, có khả nặng chặn hài âm bậc chẵn, chỉ để lại hài âm bậc lẻ.
Tương tự như vậy, linh kiện bán dẫn (transitor bipolar và transitor hiệu ứng trường, cùng các loại IC) được sử dụng ở những cấu trúc mạch khác nhau thường có khả năng quyết định loại méo hài âm mà chúng sinh ra. Trên thực tế, cấu trúc mạch thậm chí còn có ảnh hưởng sâu rộng hơn đến lượng méo và loại méo so với loại linh kiện được sử dụng. Chẳng hạn, trong cấu trúc mạch class A, hàm lượng méo sẽ giảm khi giảm mức tín hiệu, bất kể mạch đó sử dụng đèn hay linh kiện bán dẫn. Tín hiệu tĩnh thường có ít méo, trong khi các tín hiệu khác mạnh hơn sẽ phải chịu nhiều méo hơn. Tuy nhiên, ở mạch class AB, lượng méo duy trì tương đối ổn định, bất kể tín hiệu mạnh yếu như thế nào, vì thế méo tiếng sẽ nghe rõ hơn khi mức tín hiệu giảm. Đối với mạch class B vốn rất nổi tiếng với hiện tượng méo giao điểm, méo sinh ra không thực sự có liên hệ về mặt nhạc tính với tín hiệu gốc (méo phi hài), vì thế nó rất khó nghe và chắc chắn không ấm áp chút nào.
Như vậy, cấu trúc mạch sẽ quyết định đến loại méo được tạo ra cũng như phần nào ảnh hưởng đến thay đổi của chúng khi tín hiệu ở mức thấp. Tuy nhiên vẫn có những yếu tố khác cũng có tác động như vậy. Những hiện tượng diễn ra khi tín hiệu ở mức cao lại là chuyện khác. Độ động của mạch sử dụng bóng đèn tương đối tuyến tính và thường rất rộng, nhưng các tín hiệu với mức rất cao, vượt quá khoảng độ động ấy thường sẽ chuyển sang vùng bão hòa. Cuối cùng tín hiệu cũng bị xén ngọn hoàn toàn, nhưng khi mới bắt đầu, méo sẽ chỉ tương đối nhẹ, xuất hiện méo hài bậc thấp và nhiễu intermodulation tương đối giàu nhạc tính, dễ nghe. Ampli guitar thường được dùng cho những vùng phi tuyến tính bởi các hiệu ứng mà nó tạo ra.
Hầu hết các mạch bán dẫn hoạt động với ray điện áp thấp hơn nhiều, và các dao động đỉnh tín hiệu vượt phạm vi tuyến tính sẽ ngay lập tức rơi vào vùng phi tuyến, điều đó sinh ra méo hài âm với mức độ rất lớn, hiệu ứng intermodulation rất khó chịu. Viêc tạo ra những mạch bán dẫn có chất âm dễ chịu hơn khi bị quá tải là điều khả thi, thế nhưng chúng lại rất hiếm, chỉ có mặt ở những thiết bị cực kỳ đắt tiền.
Một yếu tố khác cần được quan tâm là tác động của hồi tiếp âm. Tầng bóng đèn, đặc biệt là ở ampli đèn ba cực thường không có quá nhiều hồi tiếp âm. Mạch bán dẫn, ngược lại, đặc biệt là những thiết kế thời kỳ đầu sử dụng hồi tiếp âm quá nhiều. Kết quả, hầu hết ampli đèn có lượng méo hài âm cao hơn ampli bán dẫn, chủ yếu vì hồi tiếp âm thường được dùng để giảm méo hài. Tuy nhiên, quá nhiều hồi tiếp âm sẽ làm hỏng các dải cao tức thời, hiệu ứng độ động tức thời của những tín hiệu phức tạp. Thiết kế mạch bán dẫn hiện đại thường dùng lượng hồi tiếp âm ít hơn, một phần vì linh kiện chủ động đã được cải thiện rất nhiều. Kết quả là khả năng tái hiện độ động của những ampli bán dẫn hiện đại gần như có thể sánh được với ampli đèn, trong khi méo tiếng thấp hơn đáng kể.
Thiết kế mạch nguồn cũng ảnh hưởng đến chất âm tổng thể. Chẳng hạn, ampli đèn thế hệ cũ thường phải chịu cảnh sụt nguồn khi mức tín hiệu lên quá cao, dẫn đến việc nén độ động, thậm chí xuất hiện hiệu ứng điều biến động. Hiện tượng này không chỉ giới hạn ở ampli đèn mà xuất hiện ở nhiều thiết bị khác, thậm chí mạch bán dẫn còn bị nặng hơn vì chúng thường hoạt động với nguồn cấp điện áp yếu / cấp dòng cao, trong khi yêu cầu đối với ampli đèn lại ngược lại.
(Hết kỳ 4)
Bạn có thể xem thêm phần khác tại đây
Sự ấm áp của âm thanh analog (phần 1)
Sự ấm áp của âm thanh analog (phần 2)
Sự ấm áp của âm thanh analog (phần 3)
Sự ấm áp của âm thanh analog (phần 5)
Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây
Điều gì gây ra hiện tượng méo tiếng ở đĩa than
Nguyễn Hào
