Trở kháng loa là gì?
Trở kháng của loa, được đo bằng Ohm, là tổng trở của cuộn dây âm thanh đối với dòng điện chạy qua khi nó hoạt động với tín hiệu âm nhạc.
Không giống như các dây dẫn điện tiêu chuẩn, cuộn dây của cuộn dây âm thanh tạo thành một vòng có tính chất điện gọi là độ tự cảm. Độ tự cảm khác với điện trở vì nó thay đổi khi tần số thay đổi. Đây được gọi là điện kháng cảm ứng.
Trở kháng của loa hoạt động như thế nào?
Từ trường được tạo ra khi dòng điện chạy qua cuộn dây quấn chặt. Các từ trường này có điện trở (còn gọi là điện kháng ) đối với dòng điện chạy qua dây cuộn. (Tương tự như vậy, nhiều thành phần điện khác như động cơ cũng có điện trở này).
Do cách hoạt động của độ tự cảm và các hiện tượng vật lý liên quan, “trở kháng” của loa (tổng điện trở) không phải là phép cộng đơn giản của điện trở và độ cảm ứng với nhau.
Thay vào đó, trở kháng của loa được tìm thấy từ tổng đại số (căn bậc hai của tổng các bình phương) của điện trở dây cuộn dây và độ cảm kháng.
Điện kháng cảm ứng thường được viết là “Xl”, phát âm là “X sub L” và được đo bằng đơn vị Ohm giống như điện trở. Độ tự cảm được đo bằng một đơn vị gọi là “Henrie” và thường được ghi chú bằng “H”: “uH” cho microHenries, “mH” cho milliHendries, v.v.
Cách tính trở kháng loa
Nếu bạn là người giỏi toán, bạn có thể xem cách tính trở kháng của loa ở đây. Như tôi đã đề cập, đó là tổng hình học của điện trở trong cuộn dây đồng của loa và điện kháng cảm ứng ở tần số nhất định.
Điều quan trọng nhất cần hiểu về trở kháng của loa là:
- Trở kháng của loa luôn bằng hoặc lớn hơn điện trở của dây cuộn dây âm thanh. Bạn có thể đo bằng đồng hồ Ohm.
- Số trở kháng trên loa là hướng dẫn chung về khả năng tương thích, không phải là số đo chính xác của loa.
- Trở kháng thay đổi đôi chút (tăng lên) khi tần số phát tăng lên.
Trên thực tế, nếu bạn sử dụng đồng hồ đo để đo Ohm (trở kháng) của cuộn dây âm thanh trên loa, bạn sẽ thấy kết quả khoảng 3,2-3,6 ohm đối với loa 4 ohm và 6 ohm trở lên đối với loa 8 ohm.
Ví dụ về cách tính trở kháng loa
Hãy lấy một ví dụ. Chúng ta sẽ sử dụng một loa mẫu và thông số kỹ thuật thực tế rồi tính toán.
Ví dụ về các thông số sử dụng từ loa thực tế cho điện trở của cuộn dây âm thanh (Re) và độ tự cảm của cuộn dây (Le).
Ví dụ về cách tính trở kháng loa sử dụng tần số 1kHz:
- Tính độ cảm kháng:
Xl = 2*Pi*Le*tần số: 2*3.14159*.000280*1.000 = 1.759 Ohm (Ω) - Tìm tổng trở kháng (được biểu thị bằng “Z”): Tìm căn bậc hai của tổng bình phương của Re và Xl :
Z = √[ ( (3.0)^2 + (1.759)^2 ] = 3.142 Ohm (Ω)
Do đó, đối với loa ví dụ của chúng ta, trở kháng tổng thể ở 1kHz là 3,142 Ω, chỉ cao hơn một chút so với điện trở của cuộn dây âm thanh.
Điều này là do (1) hầu hết loa đều có độ tự cảm rất nhỏ và (2) loa hoạt động trong phạm vi âm thanh và không cao hơn 20kHz, nghĩa là độ tự cảm sẽ bị hạn chế.
Trở kháng loa do tần số cộng hưởng
Điều đó không có nghĩa là loa không bao giờ có trở kháng cao. Trên thực tế, ở tần số cộng hưởng của chúng, nơi chúng hoạt động khác nhau, trở kháng có thể LỚN! Trên thực tế, cao tới 50 ohm. Tuy nhiên, đó là một chủ đề riêng.
(Lưu ý: như bạn thấy từ thông số kỹ thuật của loa ví dụ, tham số “Fs” cho chúng ta biết tần số cộng hưởng 84,8Hz là tần số xảy ra đối với loa cụ thể này)
Cách đo trở kháng loa
Trong hình này, bạn có thể thấy ví dụ về cách đo trở kháng loa bằng đồng hồ Ohm hoặc bất kỳ đồng hồ đo thử nghiệm tiêu chuẩn nào được thiết lập để đo điện trở theo Ohm. Để thực hiện, hãy đặt nó ở phạm vi thấp nhất đo các đơn vị 1, 0-10, 0-20 hoặc tự động đo phạm vi và đồng hồ sẽ đo theo đó. Giữ chặt các đầu dò thử nghiệm vào kim loại sạch trên các đầu nối loa với dây loa đã tháo ra.
Để đo trở kháng của loa, bạn sẽ cần một vạn năng kế (đồng hồ đo thử có nhiều chức năng) hoặc một đồng hồ đo Ohm (điện trở) chuyên dụng.
Thực hiện theo các bước sau:
- Bật đồng hồ đo và đặt ở chế độ đo Ohm ở phạm vi thấp nhất. Đây thường là phạm vi x1, 0-10, 0-20 hoặc cài đặt phạm vi tự động.
- Ngắt kết nối một hoặc cả hai dây loa khỏi loa để tránh kết quả đọc sai do có điện trở khác được kết nối với loa.
- Giữ chặt đầu dò vào các đầu nối loa trên một điểm kim loại sạch, trần. Đồng hồ sẽ nhanh chóng ổn định ở mức đọc. Đồng hồ sẽ hiển thị điện trở của cuộn dây âm thanh bên trong loa.
- Sử dụng giá trị đo được để xác định trở kháng loa gần đúng nhất (xem biểu đồ bên dưới để biết thêm trợ giúp).
- Đối với loa bên trong tủ hoặc vỏ loa như loa 2 chiều, có thể sử dụng bộ phân tần và chúng có thể ảnh hưởng đến giá trị đọc này với một vài ngoại lệ. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, bạn vẫn đo được điện trở của loa trầm khá tốt.
Điều quan trọng cần ghi nhớ là bạn sẽ không đo chính xác 4 ohm, 8 ohm, v.v. Loa được cung cấp định mức trở kháng cho mục đích âm thanh nổi, định mức này gần đúng hoặc gần đúng với những gì bạn sẽ đo bằng đồng hồ đo thử.
Chọn phạm vi điện trở (Ohm) phù hợp cho loa
Dưới đây là một số ví dụ về cài đặt phạm vi điện trở của đồng hồ đo thử nghiệm để sử dụng cho các đồng hồ đo thử nghiệm thông thường.
Như tôi đã đề cập trước đó, điều quan trọng là phải sử dụng đúng phạm vi điện trở trên đồng hồ đo của bạn khi đo trở kháng loa. Đó là vì cài đặt sai có thể không hiển thị gì hoặc khiến bạn hiểu sai rằng có lẽ loa bị hỏng khi thực tế không phải vậy.
Nếu bạn không chắc chắn, hãy kiểm tra hướng dẫn sử dụng của máy đo. Nhiều máy đo kỹ thuật số hiện đại thường có cài đặt tự động sẽ tự động điều chỉnh phép đo Ohm mà nó phát hiện và sẽ hiển thị số đọc & số thập phân tương ứng. Các máy đo khác yêu cầu bạn phải chọn phạm vi chính xác theo cách thủ công.
Theo nguyên tắc chung, hãy sử dụng dải thấp nhất bao gồm 0-10 ohm (hoặc tương tự), sau đó tăng lên nếu cần thiết.
Điều đó hầu như không bao giờ xảy ra – nhưng trong trường hợp kết nối kém, loa bị hỏng (hoặc gần hỏng), những điều kỳ lạ có thể xảy ra và bạn có thể nhận được kết quả nằm ngoài trở kháng bình thường của loa.
Tuy nhiên, theo kinh nghiệm của tôi, điều đó rất hiếm khi xảy ra.
Sau khi có được phép đo, hãy sử dụng biểu đồ trở kháng loa của tôi để tìm giá trị trở kháng loa gần nhất tiếp theo được liệt kê.
Cách đo trở kháng loa khi có bộ phân tần
Loa tweeter là một trong những loại loa phổ biến nhất có bộ phân tần. Để đo trở kháng loa trên loa này, bạn sẽ cần đặt đầu dò của đồng hồ đo xung quanh bộ phân tần tụ điện. Nếu không, kết quả sẽ là mạch hở hoặc quá cao.
Đo trở kháng loa khi sử dụng bộ phân tần là một vấn đề. Đó là vì tụ điện, thường có trên loa tweeter như một bộ lọc thông cao, hoạt động như một mạch hở khi đo điện trở.
Rõ ràng, đây là một vấn đề vì bạn sẽ không bao giờ có được kết quả đo chính xác nếu sử dụng dây thử trên hệ thống dây loa.
Để tránh điều này, bạn sẽ muốn đo xung quanh tụ điện, nếu có, thường nằm trên cực loa dương. Sau đó, bạn sẽ có thể có được kết quả đọc chính xác.
Đối với loa 2 chiều, trong nhiều trường hợp, không sử dụng bộ phân tần trên loa trầm. Trong một số trường hợp, có một cuộn cảm nối tiếp với nó. Tin tốt là việc đọc trực tiếp điện trở trên loa và cuộn cảm không tạo ra nhiều khác biệt – cuộn cảm có giá trị điện trở rất nhỏ . Trên thực tế, chúng thường được tính bằng miliOhm (phần nghìn Ohm), gần như không có gì.
Đối với bộ phân tần 2 chiều, điều tương tự cũng áp dụng. Theo sơ đồ trên, mối quan tâm chính của bạn là tránh đo qua tụ điện.
Biểu đồ ví dụ về trở kháng của loa (sử dụng với phép đo loa)
Loa 8 ohm, trong thế giới thực, sẽ có phép đo điện trở nhỏ hơn định mức 8 ohm của nó. Điều đó là bình thường và là do cách loa được chế tạo. Loa không có giá trị trở kháng chính xác mà thay vào đó sẽ rơi vào phạm vi chung gần với định mức của chúng. Bạn có thể sử dụng phạm vi đó để xác định trở kháng của chúng nếu bạn không biết.
Để sử dụng biểu đồ này, hãy lấy số đo trở kháng loa mà bạn nhận được từ hướng dẫn trước đó và sử dụng để so sánh với số đo ở đây. Bạn sẽ thấy loa của mình phải nằm trong các tiêu chuẩn trở kháng loa thông dụng.
| Phạm vi đo lường của loa* | Xếp hạng trở kháng của loa |
|---|---|
| 3,1-4,0 ohm | 4 ôm |
| 6.0-8 ohm | 8 ôm |
| 1,2-2 ohm | 2 ohm |
| 4.0-6 ohm | 6 ohm |
| 0,5-1,0 ohm | 1 ôm** |
| 12-16 ohm | 16 ohm** |
Điều gì xảy ra nếu trở kháng loa của tôi quá thấp hoặc quá cao?
Biểu đồ này cho thấy điều gì xảy ra khi loa trở kháng cao hơn được sử dụng với bộ khuếch đại hoặc dàn âm thanh nổi được đánh giá cho loa trở kháng thấp hơn. Như ví dụ này cho thấy, sử dụng loa 8 ohm thay cho loa 4 ohm có nghĩa là nó sẽ phát triển 1/2 công suất và do đó, âm lượng thấp hơn loa 4 ohm.
Việc sử dụng loa không phù hợp với dàn âm thanh nổi hoặc bộ khuếch đại mà nó được đánh giá có thể mang lại kết quả tương đối nhỏ – hoặc thậm chí là tệ – tùy thuộc vào trường hợp chúng ta đang nói đến:
- Sử dụng loa có trở kháng cao hơn sẽ không làm hỏng thiết bị. Kết quả sẽ là công suất phát ra thấp hơn và do đó âm lượng có thể thấp hơn. Tuy nhiên, bạn cũng có thể gặp vấn đề với bộ phân tần loa.
- Sử dụng loa có trở kháng thấp hơn mức quy định sẽ khiến radio hoặc amply phải chịu nhiệt độ cực cao và thậm chí là hư hỏng vĩnh viễn vì dòng điện đầu ra sẽ lớn hơn nhiều so với thiết kế.
Ví dụ, nếu bạn sử dụng loa 8 ohm thay cho loa stereo ô tô 4 ohm, bạn sẽ không làm hỏng bất cứ thứ gì, vì dòng điện sẽ chạy qua loa ít hơn. Vấn đề sẽ là (mặc dù nó sẽ phát tốt, nếu không) là tổng công suất khả dụng sẽ bằng 1/2 so với loa 4 ohm.
Định luật Ohm và công suất loa
Radio hoặc bộ khuếch đại được thiết kế để phát ra một mức điện áp nhất định cho một âm lượng nhất định và do đó loa có trở kháng cao hơn sẽ không có cùng công suất khả dụng ở cùng một mức âm lượng. Đó là vì công suất của loa phụ thuộc vào điện áp khả dụng.
Theo công thức điện gọi là Định luật Ohm, P (công suất, tính bằng Watt) = Điện áp^2/R (Ohm loa)
Đối với âm lượng thấp (đầu ra 2V từ bộ khuếch đại), loa 4 ohm sẽ có công suất 1W. Tuy nhiên, loa 8 ohm chỉ có 1/2W. Điều đó có nghĩa là đối với cùng một bộ khuếch đại hoặc âm lượng radio, loa trở kháng cao hơn không thể tạo ra cùng một âm lượng.
Trở kháng của loa ảnh hưởng đến âm thanh như thế nào?
Sử dụng trở kháng loa không phù hợp có thể ảnh hưởng đến âm thanh theo một số cách:
- Ví dụ, nếu bạn kết hợp loa tweeter 4 ohm với loa trầm 8 ohm, chúng sẽ không khớp nhau và đến một lúc nào đó, âm thanh sẽ không còn chuẩn khi công suất tăng lên vì mức âm lượng của chúng không giống nhau.
- Sử dụng trở kháng loa không đúng với bộ phân tần loa có thể có tác động rất lớn đến tần số phân tần (nó sẽ thay đổi rất nhiều) và sẽ ảnh hưởng đáng kể đến đầu ra âm thanh. Loa của bạn sẽ không nghe đúng, có thể bị méo tiếng nhiều hơn và nói chung sẽ kém dễ nghe hơn nhiều.
Điều gì sẽ xảy ra với dàn âm thanh nổi trên ô tô nếu loa có trở kháng thấp hơn mức định mức của dàn âm thanh?
Sử dụng loa có trở kháng thấp hơn mức loa stereo hoặc ampli của bạn được đánh giá là một ý tưởng tồi và không bao giờ nên làm! Đó là vì nó không được thiết kế để xử lý lượng dòng điện quá mức mà nó sẽ phải cung cấp nhờ điện trở giảm của trở kháng loa thấp hơn.
Nếu bạn may mắn, thiết bị sẽ chuyển sang “chế độ bảo vệ” trong đó thiết bị sẽ tắt cho đến khi tình trạng được loại bỏ và an toàn để vận hành. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm của tôi, nhiều thiết bị điện tử trở nên cực kỳ nóng và có thể làm cháy bóng bán dẫn đầu ra của chúng, nghĩa là chúng bị hỏng vĩnh viễn.
Đừng mạo hiểm! Luôn kiểm tra định mức Ohm tối thiểu của thiết bị và đảm bảo tuân thủ. Không bao giờ cho rằng bộ khuếch đại, radio hoặc máy thu, v.v. có thể tự bảo vệ khỏi hư hỏng.
Trở kháng loa và bộ phân tần – đúng vậy, rất quan trọng!
Bộ phân tần được thiết kế cho trở kháng loa cụ thể. Thay đổi trở kháng loa có nghĩa là bạn đang thay đổi cách chúng hoạt động và dịch chuyển tần số phân tần, tạo ra âm thanh tệ hơn và có khả năng gây ra độ méo tiếng mà trước đây không có.
Khi sử dụng bộ phân tần loa, điều thực sự quan trọng là phải hiểu rằng bạn không thể thay đổi tải loa (trở kháng loa mà chúng thấy được kết nối) vì kết quả sẽ không tốt.
Việc thay đổi loa 4 ohm thành loa 8 ohm hoặc ngược lại sẽ có tác động rất lớn đến âm thanh vì tần số cắt phân tần sẽ thay đổi rất nhiều do nó phụ thuộc rất nhiều vào tải loa được sử dụng.
Theo nguyên tắc chung:
- Tăng gấp đôi trở kháng loa sẽ giảm một nửa tần số cắt.
- Giảm một nửa trở kháng của loa sẽ tăng gấp đôi (tăng) ngưỡng tần số.
Đối với loa tweeter, việc tăng trở kháng của loa tweeter có nghĩa là bạn sẽ cho phép nhiều âm trầm và âm trung hơn, dẫn đến âm thanh kém vì loa tweeter không thể tạo ra những dải âm đó. Đối với loa trầm, điều đó có nghĩa là tạo ra âm trung hoặc âm bổng có âm thanh kém mà chúng không phù hợp.
Trong cả hai trường hợp, chỉ cần nhớ rằng tần số cắt thay đổi tỷ lệ nghịch với tải loa mà bạn tăng hoặc giảm.
Bài viết liên quan
Loa Hi-Fi của CAVS có gì đặc biệt? Khám phá vẻ đẹp tinh tế và đẳng cấp
THỆ SINH THÁI ÂM THANH CHUYÊN NGHIỆP CỦA THƯƠNG HIỆU CAVS CÓ GÌ?
