Giải mã sự thật về hồi tiếp âm

Hồi tiếp âm là một trong những khái niệm bị hiểu lầm nhiều nhất trong lĩnh vực audio. Vậy nên hiểu thế nào cho đúng về khái niệm này?

Hồi tiếp âm (Negative feedback) vốn bị hiểu lầm đến mức mang đầy tiếng xấu. Và vì những hiểu lầm này lan rộng quá nhanh trong khi ít người lên tiếng giải thích nên thậm chí cụm từ “không có hồi tiếp âm” cũng được sử dụng để làm công cụ marketing cho sản phẩm.

Sự thật là bất cứ loại ampli nào, từ ampli SET (ampli mạch single-ended dùng đèn ba cực) cho đến ampli bán dẫn mạch push-pull sử dụng transistor lưỡng cực đều phải dựa vào hồi tiếp để có băng thộng rộng cũng như duy trì độ tuyến tính. Trong số này, ampli dùng đèn ba cực có vòng hồi tiếp rất đặc biệt; những ampli này không cần thêm các mạch hồi tiếp bổ sung vì bản thân bóng đèn cũng đã sử dụng hồi tiếp ở bên trong. Nhưng cũng vì không cần mạch hồi tiếp khác nên người dùng không thể kiểm soát vòng hồi tiếp của ampli. Các ampli dùng đèn bốn cực hay năm cực, MOSFET, HEXFET hay transistor lưỡng cực đều cần có mạch hồi tiếp âm để có băng thông tốt, giảm méo tiếng và đối với các thiết bị dùng transistor lưỡng cực còn là để tránh hiện tượng tỏa nhiệt quá mức.

Vậy hồi tiếp âm là gì? Hồi tiếp âm tức là quá trình so sánh tín hiệu đầu ra và đầu vào, chọn một tín hiệu khác biệt, đảo chiều tín hiệu và gửi lại về phía đầu vào thiết bị. Nhờ vòng lặp này mà các sai khác trong tín hiệu giữa đầu ra và đầu vào được chỉnh sửa lại. Nếu sử dụng đúng cách hồi tiếp sẽ có 4 lợi ích lớn là giảm méo hài tổng (THD), giảm trở kháng đầu ra (tăng hệ số tắt dần) đối với hồi tiếp điện áp và tăng trở kháng đầu ra với trường hợp hồi tiếp dòng, tăng độ lớn băng thông và giảm độ lợi.

Lợi ích của giảm méo hài tổng và giảm trở kháng đầu ra quá rõ ràng, chúng sẽ khiến hài âm trở nên trong và chi tiết hơn, đồng thời cũng khiến đáp tuyến tần số phẳng hơn, khiến âm thanh trở nên nguyên thủy hơn. Mặc dù việc sử dụng quá nhiều phản hồi có thể làm thay đổi tỷ lệ méo hài, khiến thiết bị thiên về hài bậc cao hơn, làm cho chúng chúng sẽ nhận thấy hơn các hài bậc 2 hoặc bậc 3 có cùng độ lớn, cả méo hài bậc cao và bậc thấp hơn sẽ giảm đi nếu thiết bị được thiết kế cẩn thận.

Điều thú vị nhất ở đây là quan hệ giữa độ lợi và băng thông. Một thiết bị không có hồi tiếp âm sẽ có độ lợi rất lớn nhưng băng thông rất hẹp, dễ roll-off hơn ở các dải cao, khiến người nghe cảm thấy khó chịu. Nhưng nếu quá nhiều hồi tiếp âm thì băng thông sẽ rát rộng trong khi độ lợi lại nhỏ. Độ lợi có thể tăng qua nhiều bước nhưng băng thông thì không, vì thế, một ampli có độ lợi lớn và băng thông rộng sẽ cần nhiều bước độ lợi và thậm chí là nhiều hồi tiếp hơn so với một ampli có độ lợi và băng thông thấp hơn.

Cũng cần nhắc lại rằng hồi tiếp âm nếu bị lạm dụng sẽ có những tác động không tốt. Chẳng hạn, nếu thiết kế ampli bị giới hạn số bước độ lợi, nhưng người thiết kế vẫn muốn có thêm độ lợi hoặc băng thông. Lựa chọn của người đó sẽ là tăng hồi tiếp âm để đẩy băng thông vượt quá đáp tuyến của mạch. Thế nhưng, dù ampli có băng thông và độ méo tiếng cực kỳ ấn tượng, người sẽ phải đối mặt với hiện tượng lên đột ngột rồi roll-off rất nhanh ở các dải cao, đồng nghĩa với đáp ứng pha (phase response) cực kỳ tệ. Lúc này, một vòng lặp có dao động lớn (oscillation) sẽ xuất hiện. Nên nhớ rằng bản chất của hồi tiếp âm là sửa sai khác giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra. Tuy nhiên, dao động có thể khiến sai khác còn nhiều hơn cả chỉnh sửa. Không chỉ khiến rung âm và méo do điều biến tương hỗ (intermodulation distortion), dao động này đôi khi còn có thể làm hỏng cả ampli.

Vậy những ampli được công bố là không có hồi tiếp âm thì sao? Liệu đó có phải là lời nói dối trắng trợn? Không hẳn như vậy, chỉ có điều khi nhà sản xuất nói không có hồi tiếp âm thì đó không phải là hồi tiếp âm bình thường, mà thực tế họ bỏ hồi tiếp toàn cục (global feedback) để sử dụng hồi tiếp cục bộ (local feedback). Ngoài ra, ampli còn có hồi tiếp servo cho dòng một chiều để DC offset ở đầu ra càng gần bằng 0 càng tốt, và mạch nguồn vì vậy cũng có thể có hồi tiếp. Các yếu tố này đều không được đề cập đến khi nhắc về chi tiết “không hồi tiếp”.

Trong khi hồi tiếp cục bộ là so sánh tín hiệu đầu ra ở một bước độ lợi với tín hiệu đầu vào cùng bước độ lợi đó thì hồi tiếp toàn cục lại tạo một vòng lặp cho toàn bộ các bước độ lợi của ampli, do đó tín hiệu được sửa ảnh hưởng đến toàn chuỗi độ lợi và chuỗi độ lợi cũng tác động đến tín hiệu được sửa. Vì lỗi tổng thể bên trong vòng lặp của hồi tiếp toàn cục cần được chỉ ra một cách chuẩn xác, đồng thời cũng do băng thông của hồi tiếp toàn cục hẹp hơn so với hồi tiếp cục bộ vốn có nhiều bước độ lợi nên tốc độ sửa lỗi của hồi tiếp toàn cụ sẽ lâu hơn so với hồi tiếp cục bộ.

Điều này thực ra không khiến hồi tiếp toàn cục quá tệ so với hồi tiếp cục bộ, chỉ là người dùng nên cẩn thận cho dùng bất cứ loại nào. Hơn nữa, ngay cả hồi tiếp cục bộ cũng có ưu, nhược điểm riêng, như cần rất nhiều vòng lặp cho mỗi bước độ lợi mới có thể sửa lỗi nhanh được.

Không may là để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng hồi tiếp âm đối với thiết bị rất phức tạp. Muốn làm điều đó phải trải qua rất nhiều bước và có nhiều công cụ hỗ trợ, và người thực hiện phải là một kỹ sư có hiểu biết rất rộng về điện và âm thanh. Không phải ai cũng là kỹ sư. Hơn nữa, so với việc lúi húi đo đạc thì ngồi yên một chỗ để nghe nhạc bao giờ cũng vui hơn. Suy cho cùng, người mua ampli không hẳn lúc nào cũng quan tâm đến việc tín hiệu trong ampli có chính xác hay không mà chỉ để ý rằng liệu ampli phối ghép với loa có tốt không, chất âm đem lại có hay không mà thôi.

Các bạn có thể tham khảo các thông tin khác tại đây

Top 5 hãng ampli tầm trung nổi tiếng

Nguyễn Hào