Nguồn điện ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh như thế nào?

Thế nào là một nguồn điện sạch? những nguyên nhân gây ra nhiễu nguồn điện trong hệ thống âm thanh và cách khắc phục?

Để có một hệ thống Audio-Video cho chất lượng âm thanh tối ưu, ngoài việc lựa chọn loa, âm ly, đầu đọc, bộ giải mã, dây dẫn, và xử lý âm học cho phòng nghe cho tốt,.... thì các chuyên gia âm thanh đánh giá rất cao đến chất lượng của nguồn điện, và có câu ví là "nhất điện - nhì phòng", việc đảm bảo nguồn điện sạch thông qua hệ thống biến áp cách ly, các cục lọc điện là một nhân tố quan trọng, mà không phải người chơi âm thanh nào cũng quan tâm đúng mức, vậy những yếu tố nhiễu trong nguồn điện từ lưới điện, hay do các thiết bị điện gia đình sinh ra, có ảnh hưởng như thế nào đến tín hiệu âm thanh của hệ thống nghe nhạc gia đình?

Trong bài viết này chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu, cách làm thế nào để có một nguồn điện sạch cấp cho hệ thống âm thanh, giúp cho tín hiệu âm thanh đưa ra được sạch, trong trẻo, nền âm tĩnh và có tính chính xác nhất với bản thu các bạn nhé!

Cục lọc nguồn trong hệ thống âm thanh AudioQuest Niagara 7000

1, Nguồn điện sạch là gì?

Hầu hết mọi thiết bị âm thanh từ loa cho đến Âm ly đều rất nhạy cảm với chất lượng nguồn điện, hiện tượng nhiễu tín hiệu âm thanh thường xảy ra khi chất lượng nguồn điện không được tốt, chứa nhiều tạp nhiễu từ lưới điện đưa vào.

Theo các chuyên gia có nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực âm thanh nhận định, thì nhiễu điện được cho là một trong những nguyên do chính khiến hệ thống nghe nhạc đưa ra âm thanh thiếu sức sống, âm hình thiếu chính xác, âm trầm thường bị hụt tiếng còn dải cao (treble) thì hay bị méo âm.

Vậy nên hệ thống âm thanh có đắt tiền cỡ nào, mà không xử lý được nguồn điện đưa vào cho sạch, thì cũng đều mang lại những âm thanh nhiều hỗn tạp, thiếu tính chính xác và nền âm mất đi độ tĩnh cần thiết.

Vậy nguồn điện sạch cần đáp ứng được những tiêu chí nào?

- Đúng và ổn định về tần số và điện áp (220v-50Hz)

Thông thường các thiết bị điện ở nước ta sử dụng điện áp ổn định ở mức 220v, nhưng vẫn có thể hoạt động bình thường ở mức 230v, vì độ sai lệch (dung sai) của đa số thiết bị điện cho phép trong khoảng dưới 5%.

Tần số để các thiết bị điện nói chung, và các thiết bị âm thanh nói riêng hoạt động hiệu quả nhất là ở tần số 50hz, tất nhiên các thiết bị vẫn có thể hoạt động được ở mức tần số thấp hơn hoặc cao hơn 1 chút, ví dụ 49Hz-51Hz, nhưng sẽ không đảm bảo chuẩn mực như mức thiết kế của nhà sản xuất, từ đó gây ra những sai lệch tín hiệu so với tín hiệu gốc.

- Đảm bảo dòng liên tục và dòng tức thời cho dàn âm thanh

Khi thiết bị âm thanh làm việc ở cường độ, độ lớn trung bình, bộ cấp nguồn sẽ đáp ứng được một dòng điện liên tục ổn định, nhưng khi có những âm Bass, tiếng trống mạnh trong dàn nhạc, hoặc ở những đoạn cao trào trong bản nhạc làm màng loa rung động mạnh, thì bộ khuếch đại âm thanh (đặc biệt là âm ly Class A, B) sẽ cần một nguồn điện có cường độ dòng điện lớn hơn đột ngột (hay còn gọi là dòng điện tức thời), vì vậy bộ cấp nguồn trong âm ly phải đáp ứng được sự thay đổi đột ngột này, thì âm ly mới đưa ra được tín hiệu âm thanh tới loa mà không bị méo, do đó nguồn cung cấp điện cũng phải đảm bảo dòng tức thời đáp ứng được về mặt tốc độ, và nếu dòng điện cung cấp có độ trễ hoặc nội trở trên đường truyền quá cao thì sẽ gây ra những tiếng Bass có đuôi, không chắc chắn và méo tiếng.

Vì thế mà để đảm bảo dòng tức thời của hệ thống cấp điện người ta thường sẽ sử dụng những dây dẫn to, aptomat lớn, và ổ cắm hay dây dẫn chất lượng cao, với vật liệu siêu dẫn điện mạ vàng, mạ bạc,.... đặc biệt tránh các tiếp xúc lỏng lẻo, gây mô ve điện ở những ổ cắm.

- Càng ít nhiễu (EMI) càng tốt

EMI là thuật ngữ viết tắt của Electro Magnetic Interference – Nhiễu sóng điện từ trên đường dây dẫn điện từ nhà máy điện đến các hộ dân tiêu thụ.

Nhiễu sóng điện từ EMI

Nguồn điện từ nhà máy điện muốn đến được với người sử dụng thì cần trải qua một quá trình truyền tải qua đường dây, thông qua các máy biến thế tăng hoặc hạ áp, trong quá trình truyền tải trên đường dây có thể dài đến hàng trăm, hàng nghìn km, lúc này sợi dây điện sẽ đóng vai trò như một chiếc ăng ten, và sẽ chịu ảnh hưởng rất lớn từ thời tiết từ sấm chớp, các nhiễu điện từ trường trong khí quyển cảm ứng vào đường dây, do môi trường và các hoạt động sinh hoạt, sản xuất, đặc biệt từ các thiết bị điện công nghiệp lớn như các chổi than trong mô tơ, các tia lửa hàn từ máy hàn công nghiệp,... sẽ gây ra các nhiễu này và ký sinh vào dòng điện, làm cho dòng điện hình Sin chuẩn bị biến đổi.

Như vậy thì dòng điện đến tới các hộ gia đình sẽ có rất nhiều những xung nhiễu, đó chính là những thứ chúng ta cần loại bỏ để cho âm thanh được sạch sẽ, để nền âm tĩnh và tái hiện chính xác được những tín hiệu dù là nhỏ nhất.

Vì thế mà các thiết bị âm thanh thường có các tụ lọc lớn, để lọc bớt các nhiễu tần số từ lưới điện đưa vào, nhưng chắc chắn sẽ không thể lọc hết và thường sót lại nhưng nhiễu ở tần số cao, các nhiễu này sẽ cảm biến từ cuộn dây sơ cấp sang thứ cấp trong cục biến áp, và sau đó cảm ứng vào mạch khuếch đại bên trong âm ly, khiến cho các nhiễu này lại tiếp tục ký sinh vào tín hiệu âm thanh trước khi đưa ra loa, vì thế mà sẽ làm cho tín hiệu âm thanh bị méo và nền âm sẽ bị sôi, mất đi độ tĩnh.

- Dạng sóng Sine phải chuẩn, không có sóng hài, hoặc càng ít càng tốt.

Một nguồn điện chuẩn phát ra cho các thiết bị điện tiêu thụ phải là sóng SINE, với đúng nghĩa là hình SINE chuẩn không có biến dạng hay nhiễu ký sinh, sóng SINE chuẩn mới giúp cho biến áp nguồn hoạt động ổn định nhất, và không ảnh hưởng đến tín hiệu âm thanh.

Điện áp bị biến dạng do nhiễu, sóng hài kí sinh trên dòng diện hình Sine

Nhưng có thể nói 100% nguồn điện đến thiết bị điện đều không thể chuẩn tuyệt đối, sóng điện từ hình SINE đều không chuẩn, do bị tác động của sóng hài ký sinh trong quá trình truyền trên đường dây như mình đã nói ở phần trên.

Sóng hài ở đây là các sóng điện từ có tần số cao hơn tần số chuẩn, ví dụ sóng hài bậc 2 của 50Hz là 100Hz, bậc 3 là 150Hz,..., các sóng hài sinh ra chủ yếu do các thiết bị công nghiệp, thiết bị sử dụng điện khác tạo nên dòng điện phản kháng gây ra, từ đó làm dạng sóng sin có đầu không còn tròn và chuẩn nữa, mà sẽ thành hình vuông hoặc nhọn ở đầu

Vì vậy dạng sóng sine không chuẩn là một vấn đề cần nghiên cứu và khắc phục khi mà cần đáp ứng nguồn điện sạch cho Audio

2 Nguyên nhân chính dẫn đến nguồn điện bị nhiễu

2.1 Nhiễu do mạng lưới điện quốc qua

Nguồn điện lưới từ các nhà máy phát điện truyền tải qua các trạm biến thế (tăng thế, giảm thế - hạ thế) mới đến các hộ sử dụng. Nhìn chung, mạng lưới điện quốc gia chưa được ổn định, thường xuyên có hiện tượng nhiễu điện, hiệu điện thế không đủ 220v, dòng điện hay tăng giảm đột ngột, bất thường là hiện tượng thường xuyên xảy ra, dẫn đến hậu quả là thiết bị âm thanh không được “nuôi” bởi một dòng điện mạnh và đủ điện áp. Ngoài ra, tần số 50Hz của dòng điện xoay chiều khi khảo sát thực tế, luôn thay đổi thất thường, đôi khi lên xuống đến 3% – 5%, không chỉ ảnh hưởng tới chất lượng mà còn làm giảm tuổi thọ của các thiết bị.

Hệ thống dây điện chằng chịt

2.2 Nhiễu do chính các thiết bị trong hệ thống âm thanh

Các thiết bị trong cùng một hệ thống âm thanh thường dùng chung một táp-lô nhiều ổ cắm, chính điều này gây nên hiện tượng gây nhiễu cho nhau. Người ta thường cho rằng các thiết bị digital với việc xử lý tín hiệu kỹ thuật số phức tạp gây nhiễu nhiều nhất, nhưng thực tế cho thấy các thiết bị analog cũng tạo nhiễu không kém. Với một hệ thống biến áp cách ly và lọc điện, các ổ cắm dành cho các thiết bị trong hệ thống hoàn toàn độc lập với nhau, đảm bảo việc dòng điện đi từ nguồn điện đến thẳng từng thiết bị một trong hệ thống thiết bị cho bộ dàn như CD, DAC, Âm ly....

2.3 Nhiễu do dây cáp nguồn

Những ảnh hưởng của một nguồn điện không sạch, không ổn định đã quá rõ ràng. Cho nên việc đầu tư một bộ biến áp cách ly và lọc điện là điều rất cần thiết để toàn bộ hệ thống âm thanh cũng như hình ảnh đạt được thể hiện tốt nhất, không bị những ảnh hưởng của hiện tượng nhiễu điện và tuổi thọ của bộ dàn cũng được duy trì tốt hơn. Tuy nhiên, dòng điện cũng tương tự như tín hiệu âm thanh. Để tín hiệu từ phần nguồn digital đến bộ khuếch đại âm thanh rồi từ Âm ly ra loa hoàn toàn giữ nguyên được sắc thái, độ trung thực, không bị méo tiếng thì dây tín hiệu phải có chất lượng thật tốt.

Tương tự như vậy, dòng điện đã được thanh lọc, cân bằng ổn định cũng cần có một bộ dây nguồn thật tốt để dẫn điện một cách hoàn hảo nhất đến các thiết bị. Cáp nguồn chuyên dùng có phích cắm 3 chân chất lượng tốt, tránh việc tiếp xúc không chặt giữa đầu cắm với phích cắm dẫn đến hiện tượng phóng tia lửa điện hay phích cắm bị chảy nhựa. Nếu dây cáp nguồn có chất lượng thấp, dòng điện không “sạch” dẫn tới thiết bị cũng sẽ giảm chất lượng.

Sử dụng dây cấp nguồn tốt sẽ giúp tín hiệu điện sạch hơn

3. Giải pháp khắc phục nhiễu của nguồn điện

- Sử dụng đường dây riêng cho dàn âm thanh, hệ thống Audio.

Thông thường các thiệt bị điện dùng trong gia đình đều sinh ra sóng điện từ, ảnh hưởng đến dòng điện sử dụng.

Việc sử dụng một đường điện riêng cho phòng audio giúp hạn chế nhiễu sinh ra bởi các thiết bị điện khác.

- Dùng biến thế cách ly cho dàn âm thanh, hệ thống audio.

Đa số người chơi audio tại Việt Nam đều sử dụng biến thế cách ly để tạo ra nguồn điện sạch.

Biến thế cách ly có tác dụng cách ly điện lưới quốc gia với điện mà gia đình sử dụng. Điện vào 220v, điện ra cũng 220v, nhưng vì cách ly dòng điện nên sẽ giúp chúng ta tránh được bị điện giật. Đây là tác dụng đầu tiên của biến thế cách ly và cũng là quan trọng nhất đó là giúp chúng ta an toàn hơn. Ngoài ra biến thế cách ly còn có thể khử nhiễu (EMI) một phần. Do biến thế cách ly có băng thông giới hạn, những tín hiệu nhiễu tần số cao sẽ ngẫu nhiên được lọc bỏ.

Sử dụng biến áp cách ly trong hệ thống điện cấp cho dàn âm thanh

- Sử dụng bộ lọc cho dàn âm thanh, hệ thống Audio.

Khá nhiều người chơi audio sử dụng bộ lọc, có người thì dùng bộ lọc độc lập, có người thì dùng kết hợp với biến thế cách ly. Mục đích chính là lọc nốt những nhiễu tần số cao, giúp dòng điện sạch hơn.

Bộ lọc nguồn giúp lọc nhiễu ở tần số cao, cấp diện sạch cho Audio

- Nối đất cho dàn âm thanh, hệ thống Audio.

Ban đầu, phương pháp nối đất (hay còn gọi là tiếp địa, tiếp mass) được áp dụng cho các thiết bị điên nói chung nhằm đảm bảo an toàn về điện cho chính người dùng và thiết bị trong trường hợp có rò rỉ hoặc xảy ra sự cố về điện. Trong trường hợp thiết bị rò điện, dòng điện đó sẽ được dẫn tơi dây tiếp mass được nối với vỏ máy và được dẫn xuống đất, từ đó triệt tiêu dòng điện không mong muốn ,giúp cho các thiết bị không bị hư hỏng đặc biệt là đảm bảo an toàn cho người dùng khi tiếp xúc với thiết bị.

Việc xử lý mass cho hệ thống âm thanh là điều tối quan trọng và có thể xem như bắt buộc đối với môi audiophile khi muốn thiết lập một dàn máy thực sự chất lượng.

Quá trình xử lý mass cho hệ thống âm thanh phải được thực hiện triệt để, giúp xử lý được cả phần nhiều điện và nhiễu thiết bị. Điều đó có nghĩa là chúng ta vừa phải tiếp địa cho nguồn điện, vừa phải tiếp địa cho thiết bị âm thanh. Trước đây phương pháp phổ biến cho việc này chính là tiếp địa thông qua các dây nối đất.

Tuy nhiên, trong điều kiện sống hiện đại (nhà chung cư, nhà cao tầng...) việc chôn cọc kim loại và đặt dây nối đất là gần như không thể với phần lớn audiophile , chưa kể nếu thực hiện sai phương pháp, nó không những không đem lại hiệu quả mà thậm chí còn làm cho tình trạng nhiễu càng trở nên tồi tệ hơn.

Giải pháp tối ưu và trọn vẹn được đưa ra chính là sử dụng các hộp tiếp địa (phụ kiện tiếp mass nhân tạo), người dùng chỉ cần kết nối nguồn điện và thiết bị âm thanh với các hộp tiếp địa này, dòng nhiễu mass sẽ được hấp thụ và triệt tiêu, mang lại hiệu quả tương đương hoặc thậm chí cao hơn cả phương pháp tiếp địa truyền thống

Hộp tiếp địa nối đất cho hệ thống dàn âm thanh Audio

- Tái tạo nguồn điện cho dàn âm thanh, hệ thống Audio.

Sử dụng một máy tái tạo nguồn điện,dùng điện lưới quốc gia hoặc nguồn điện từ pin, acquy để nuôi một máy phát điện nhỏ, tạo ra dòng điện 220v-50Hz mới hoàn toàn, sạch hoàn toàn để cung cấp cho dàn audio. Đây là giải pháp tái tạo nguồn điện mới, tối ưu nhất cho việc tạo ra nguồn điện sạch.

Nhược điểm của giải pháp này là chi phí cao hơn hẳn các giải pháp khác.

Sử dụng bộ cấp nguồn để tái tạo nguồn điện sạch cho Audio