Hiệu suất của loa siêu trầm có thể không thể đoán trước được do biến dạng phi tuyến do chính loa siêu trầm tạo ra, đặc biệt là trong điều kiện công suất cao. Loa siêu trầm CODA đã được thiết kế để khắc phục vấn đề này. Bộ chuyển đổi trong các phần tử tần số thấp được điều khiển bằng cảm biến của CODA có chứa cảm biến vận tốc tích hợp để đo chuyển động của màng ngăn LF trong thời gian thực và so sánh nó với tín hiệu âm thanh đầu vào. Công nghệ điều khiển cảm biến độc quyền này là một vòng phản hồi khép kín, tự tối ưu hóa, xác định chính xác mức năng lượng mà trình điều khiển cần để tái tạo chính xác tín hiệu âm thanh gốc. Bất kỳ biến dạng nào do trình điều khiển hoặc thùng loa tạo ra đều được khắc phục ngay lập tức.
Kết quả là tạo ra một dòng loa siêu trầm CODA hoạt động tốt, độ trung thực cao, công suất cao cho phép nhà thiết kế hệ thống tiếp cận việc tăng cường tần số thấp với cùng độ chi tiết, độ tinh tế và độ tin cậy như phần còn lại của phổ âm thanh.

Phần tử tần số thấp được điều khiển bằng cảm biến CODA

LỊCH SỬ
Mặc dù các loa siêu trầm âm thanh chuyên nghiệp hiện đại hầu hết đều được trang bị cổng hoặc còi nhưng ý tưởng kiểm soát phản hồi trong loa không phải là mới. Bằng sáng chế đầu tiên được Smythe đăng ký vào năm 1933 và vào đầu những năm 70, Philips đã phát triển một hệ thống loa có tên là Phản hồi chuyển động (MFB), một hệ thống phản hồi dành cho loa trầm HiFi dựa trên cảm biến gia tốc áp điện. Vì nhiều lý do khác nhau, công nghệ này đã không thành công trên thị trường HiFi. Ngày nay một số công ty HiFi cao cấp sử dụng công nghệ MFB trong các sản phẩm của họ (Linn, SilberSand, v.v.). Vì những hạn chế về mặt kỹ thuật, đặc biệt là ở công suất cao, công nghệ MFB không phù hợp và chưa từng được sử dụng trong ProAudio.

Sự khác biệt chính giữa MFB và công nghệ điều khiển cảm biến CODA Audio là trong khi MFB đo gia tốc bằng cảm biến áp điện thì CODA Audio sử dụng cảm biến điện động đang chờ cấp bằng sáng chế, đo vận tốc của cuộn dây giọng nói mang lại những ưu điểm sau:

Gia tốc kế Piezo kém chính xác hơn, đặc biệt ở độ lệch cao tạo ra lượng biến dạng lớn.
Loa tạo ra từ trường AC thay đổi tùy thuộc vào vị trí của cuộn dây âm thanh, trường này rất mạnh ở trình điều khiển âm thanh chuyên nghiệp công suất cao, độ lệch cao. Các nguồn nhiễu bên ngoài làm ảnh hưởng đến chức năng của cảm biến áp điện. Cảm biến điện động lực CODA Audio đo vận tốc của cuộn dây giọng nói với sai số 0,1% ở hành trình 60 mm. Nó được che chắn khỏi các nguồn nhiễu bên ngoài và chính xác ngay cả ở mức cực cao.

Mục đích là sử dụng vòng phản hồi âm để điều khiển và ổn định loa. Nếu cảm biến đo không chính xác hoặc phép đo bị xáo trộn, phản hồi tích cực sẽ xảy ra và làm tăng thêm độ méo. Điều này đặc biệt xảy ra ở mức năng lượng cao khi nguồn đo không chính xác như gia tốc kế áp điện.

XỬ LÝ
Loa thông thường cần xử lý bên ngoài để tối ưu hóa đáp ứng tần số của chúng. Quá trình xử lý tối thiểu đối với bất kỳ loa siêu trầm có cổng hoặc loa nào là:
Bộ lọc thông cao (HPF), Bộ lọc thông thấp (LPF) và một hoặc nhiều bộ cân bằng tham số.
Trong khi LPF được sử dụng để triển khai loa siêu trầm cho hệ thống chính thì HPF được sử dụng để bảo vệ trình điều khiển khỏi bị lệch quá mức và cần có EQ để bù đắp cho hiệu suất thấp hơn ở tần số rất thấp.
Việc xử lý làm tăng độ trễ nhóm và làm thay đổi đáp ứng xung của hệ thống.

Loa siêu trầm được điều khiển bằng cảm biến CODA Audio không cần bất kỳ xử lý bên ngoài nào (ngoại trừ LPF để triển khai nó vào hệ thống chính). Đây là một hệ thống khép kín và do đó tự tối ưu hóa, trong đó trình điều khiển xác nhận chính xác công suất cần thiết để tái tạo tín hiệu âm thanh gốc.

ĐO

Phản hồi thường xuyên

Đáp ứng xung

Sự chậm trễ nhóm

thác nước

GIẢI THÍCH CÁC ĐO LƯỜNG
Có thể thấy, loa siêu trầm điều khiển bằng vòng phản hồi có những ưu điểm rõ ràng so với các giải pháp khuếch đại/loa siêu trầm thông thường.

Đáp ứng tần số
Công nghệ điều khiển cảm biến không có tần số cắt. Mặc dù bộ so sánh được thiết lập để tối ưu hóa phản hồi của hệ thống xuống 25Hz (-3dB) / 20Hz (-6dB) (Hình 8.1), nhưng bộ so sánh có thể dễ dàng điều chỉnh để có phản hồi phẳng xuống 10Hz hoặc thậm chí thấp hơn nếu cần.
Thùng loa có cổng thông thường là một hệ thống âm thanh chuyên nghiệp lớn 2 x 18” được điều chỉnh ở tần số 32Hz và được đo cách cổng 5 cm để tránh phản xạ trong phòng. Quá trình xử lý điển hình đã được áp dụng: HPF30Hz/24dB-But, LPF90Hz/24dB-Link/Riley PEQ35Hz+8dB. Đường cong đáp ứng tần số chỉ hiển thị dải tần thấp nhất được thực hiện bởi cổng (Hình 8.2). Dải tần thường bị giới hạn bởi tần số điều chỉnh của cổng, đây là tần số cắt của các hệ thống đó. Tương tự như hệ thống sử dụng còi, loa siêu trầm có cổng sẽ trở nên cực kỳ lớn nếu cần đáp ứng tần số thấp mở rộng. Mặc dù ở tần số 36Hz, cả hai hệ thống đều có cùng đầu ra, nhưng SC8 có đầu ra cao hơn 12dB ở tần số 25Hz và cao hơn 23dB ở tần số 20Hz so với hệ thống thông thường.

Đáp ứng xung Đáp
ứng xung mô tả phản ứng của hệ thống như là một hàm của thời gian. Hệ thống điều khiển cảm biến (Hình 9.1) cung cấp phản hồi xung hoàn hảo trong khi hệ thống thông thường cho thấy độ trễ nhóm tăng lên và phản hồi xung bị thay đổi do âm thanh bị trễ từ cổng (kết quả của sự cộng hưởng) và quá trình xử lý âm thanh (Hình 9.2). Đáp ứng xung như vậy là rất điển hình của hệ thống cổng hoặc hệ thống chịu tải bằng còi. Loa siêu trầm SC8 cung cấp đáp ứng xung được kiểm soát chặt chẽ, đảm bảo tái tạo âm thanh thuần khiết.

Độ trễ nhóm
Hệ thống điều khiển cảm biến (Hình 10.1) có độ trễ nhóm gần như bằng 0 trong phạm vi 42Hz- 100Hz. Dưới 42Hz, độ trễ nhóm tăng nhẹ lên 8ms@34Hz và đạt mức tối đa là 11ms@25Hz. Trên thực tế, hệ thống điều khiển cảm biến tạo ra toàn bộ quang phổ âm thanh trong cùng một thời điểm, bởi vì độ trễ nhóm như vậy nằm dưới giới hạn khả năng nhận thức của chúng ta.
Loa siêu trầm thông thường (Hình 10.2 – Đường màu đỏ) giúp tăng độ trễ nhóm lên 44ms @34Hz. Nếu xuất hiện một chuỗi chuyển tiếp nhanh thì kết quả có thể bị mờ với âm thanh không chính xác. Với loa siêu trầm được điều khiển bằng cảm biến, các tín hiệu chuyển tiếp được tạo ra với cùng thời gian liên lạc với tín hiệu âm thanh đầu vào. Điều này có nghĩa là một chuỗi chuyển tiếp nhanh sẽ được nghe rõ ràng.

Thác nước
Ngay cả khi phép đo thác nước SC8 (Hình 11.1) cho thấy một lượng nhỏ phản xạ từ phòng trong phạm vi 20Hz-40Hz, nó vẫn lặp lại những gì chúng ta đã thấy ở phản ứng xung – phản hồi rất nhanh và rõ ràng, đảm bảo tính đồng nhất và độ chính xác của âm thanh sinh sản.
Loa siêu trầm được nạp cổng thông thường (Hình 11.2) cung cấp cộng hưởng dài điển hình xung quanh tần số điều chỉnh của thùng loa và có xu hướng làm nổi bật tiếng ồn/nhiễu xung quanh cộng hưởng nhất định.

Kết luận
Trong khi các thiết kế loa siêu trầm thông thường đã được biết đến qua nhiều năm thực hành, để hoạt động đủ tốt, công nghệ loa siêu trầm được điều khiển bằng cảm biến cho phép thực hiện một bước tiến mới quan trọng hướng tới việc thiết lập hệ thống loa thực sự hoàn chỉnh và mạch lạc, cung cấp dải âm thấp mở rộng với âm thanh phẳng. Đáp ứng tần số và pha để tái tạo âm nhạc hoàn hảo với độ chính xác và độ nét vượt trội.