Thuật ngữ chính xác cho loại driver này là "balanced armature receiver" (bộ thu dạng lõi điện ứng cân bằng). Việc này khá khó hiểu vì đa số bạn đọc thường lầm tưởng đây là thiết bị phát âm thanh. Driver lõi ứng điện cân bằng (balanced armature) đã xuất hiện từ những năm 1920 trong các tai nghe dùng chung với các radio tinh thể (crystal radio). Dĩ nhiên các driver này có kích thước rất lớn và hoàn toàn khác biệt với các driver hiện nay. Màng âm của chúng nhiều khi còn có cấu tạo từ mica.
Một trong những lợi thế của driver lõi điện ứng cân bằng (driver BA) từ xưa đến nay chính là khả năng tiếp nhận các tín hiệu cực nhỏ từ các radio tinh thể hay các từ máy điện đàm sử dụng trong quân đội. Phần lõi điện ứng trên driver (phần chuyển động của motor) có một vị trí không ổn định nằm giữa hai nam châm khiến cho chuyển động của nó dường như có thể đi quá xa và kẹt vào một bên nam châm. Tuy nhiên sự không ổn định này lại là một lợi thế to lớn vì nó có thể khiến cho phần armature chuyển động nhanh và dễ dàng với các tín hiệu điện. Bù lại, driver BA sẽ có độ cộng hưởng khá lớn và phải được thiết lập chung với các biện pháp gia giảm để có thể tạo ra chất lượng âm mong muốn.
Các driver BA trong các IEM hay máy trợ thính hiện nay có nhiều khác biệt so với driver của các tai nghe ngày xưa. Một trong các khác biệt chính là các driver BA hiện nay không có các lõi điện ứng với trục đòn bẩy (see-saw) như trong hình bên trên. Các driver hiện nay sử dụng một lõi điện ứng hoạt động cơ học như một thanh dầm. Sau đây là hình minh họa cho một driver BA thông thường hiện nay.
Tín hiệu âm thanh đi qua cuộn cảm (1) xung quanh lõi điện ứng (2). Tín hiệu điện làm tăng thêm từ tính cho lõi điện ứng làm một bên của nó bị hút về một cực của nam châm vĩnh cửu. Do tín hiệu điện dao động nên sẽ làm lõi điện ứng dao động theo. (Phần trên của lõi điện ứng hình chữ U được đặt cố định, chỉ có phần dưới là có thể chuyển động lên xuống – như một thanh dầm). Một kim báo (3) ở cuối lõi điện ứng sẽ truyền các chuyển động đến màng âm (4) làm nó chuyển động theo, nén lớp khí bên trên màng âm (5), tạo ra âm thanh đi qua lỗ thoát âm (6).
Độ phản hồi của bộ thu BA thông thường.
Hình ảnh mô tả độ phản hồi của một bộ thu BA thông thường với thiết lập đầu ra trực tiếp vào một đầu đo 2cc. Mốc cao đầu tiên chính là tổng cộng hưởng của lõi điện ứng, các gia giảm tín hiệu và rear volume. Mốc cao thứ hai là tổng cộng hưởng của màng âm và màng membrane, các lỗ xoay trên màng membrane, front volume, bộ lọc âm, các bóng (tube) giữa lỗ thoát âm và micro đo, và các bộ lọc có sẵn trong bóng.
Các mẫu thiết kế
Các sản phẩm của Knowles hay Sonion thường có kiểu dáng, kích thước và thiết kế bên trong khác nhau. Tính tiện dụng, băng thông, chất âm hay độ bền đều phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế của từng sản phẩm. Sau đây là các thành phần qua trọng quyết định chất lưỡng của một bộ thu BA.
Kích thước bên trong
Kích thước và thể tích bên trong driver BA có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ phát đầu ra. Bộ thu BA càng lớn thì màng âm cũng sẽ càng lớn và lượng khí được nén/nhả cũng lớn hơn, tạo ra âm thanh lớn hơn các thiết bị có thiết kế nhỏ.
Thêm vào đó khi thể tích bên trong càng nhỏ, trở kháng âm thanh bị nén chặt hơn nhiều ở phần cuối màng âm, làm giảm đi mức chuyển động tự do của màng âm. Một số bộ thu BA có kèm theo các lỗ thoát khí nhỏ ở phía sau màng âm để tạo ra thể tích lớn hơn, dễ dàng mang lại âm thanh tương ứng.
Quảng cáo
Các loại lõi điện ứng
Bên trong bộ thu BA là lõi điện ứng. Mức tiện dụng và cộng hưởng của hệ thống driver phụ thuộc nhiều vào khối lượng và cấu tạo của hệ thống âm thanh. Nói chung, để tối ưu hóa hiệu quả của các tần số thấp ta sẽ cần đồng hóa độ cứng của lõi điện ứng với back volume và màng mambrane. Để tăng cực đại đầu ra của tần số thấp ta tăng khối lượng của của lõi điện ứng để đạt được từ tính lớn hơn. Cuối cùng, để tối ưu hóa cho độ rộng lớn nhất ta giảm khối lượng và tăng độ cứng của lõi điện ứng.
Trong hình bên trên đường màu xanh đậm chính là bộ thu BA Sonion 26A01C. Đường màu xanh nhạt dùng lõi điện ứng chuẩn wideband 2600 dầy hơn để tăng độ cứng, nhưng lại hẹp hơn để giảm khối lượng. Đường màu cam mô tả dải bass được tăng thêm với lõi điện ứng có khối lượng lớn giúp tăng thêm từ tính.
Các loại màng âm
Cũng như lõi điện ứng, màng âm cũng có độ cứng và độ cộng hưởng riêng và có thể được tùy chỉnh bằng nhiều cách. Màng âm của bộ thu BA thường là một mảnh kim loại nhỏ hay có hình dáng như thanh dầm. Một màng membrane mỏng sẽ được đặt giữa màng âm và phần bọc quanh và có công dụng như một tấm ngăn cách và cách âm giữa front volume và back volume.
Quảng cáo
Với màng âm đặt ở phần cao nhất bên trong vỏ BA ta sẽ có được rear volume cao hơn, giúp tăng thêm cường độ phát đầu ra. Màng âm có bề mặt càng lớn thì cường độ đầu ra càng cao, tuy nhiên nếu tăng thêm khối lượng sẽ giới hạn đầu ra ở các tần số cao. Cộng hưởng là điều không thể tránh khỏi đối với đầu thu BA, nhưng độ cứng của màng membrane và khối lượng của màng âm có thể được điều chỉnh để thay đổi vị trí, các cường độ tương ứng, và các Q của các giới hạn cộng hưởng.
Gia giảm lõi điện ứng
Bộ thu BA khá mẫn cảm với các chấn động cơ học. Nếu một BA IEM bị rơi xuống bề mặt cứng, chấn động rơi có thể làm lõi điện ứng bị cong về một phía làm cho độ méo âm bị tăng rất cao và mất đi mức thể tích ban đầu.
Để đối phó với việc này một số nhà sản xuất có kèm theo các miếng đỡ nhỏ ở mặt trong nam châm vĩnh cửu để giới hạn khoảng cách di chuyển của lõi điện ứng. Tuy nhiên điều này có thể làm giới hạn cường độ đầu ra cao nhất của thiết bị.
Gần đây, Knowles sử dụng Ferrofluid giữa các nam châm vĩnh cửu và lõi điện ứng để giới hạn mức di chuyển của lõi. Ở hình dưới ta thấy 2 giọt Ferrofluid ở giữa nam châm và lõi điện ứng được giữ nằm yên bằng chính từ trường bên trong. Lượng Ferrofluid được bơm vào cũng có thể được hiệu chỉnh để mang lại kết quả mong muốn và vừa ý nhất.
Hình trên cho thấy các thay đổi của tần số phản hồi với các lượng Ferrofluid khác nhau giữa nam châm và lõi điện ứng. Phương pháp này cũng làm giảm đi mức cộng hưởng mà không ảnh hưởng đến mức mẫn cảm toàn của toàn hệ thống. Phương pháp này cũng có một lợi thế nữa là nó có thể làm giảm đi tất cả cộng hưởng cho dù là của driver hay của bóng. Sử dụng Ferrofluid còn đảm bảo vệ sinh hơn khi dùng các bộ lọc bên ngoài bộ thu BEA tiếp xúc trực tiếp với tai.
Phần 2: xem ở đây
