Buzz
Giá trị gauge của dây cáp có ảnh hưởng đến chất lượng và tính điện của chúng không? Thông số này thực sự là gì và nó có quan trọng không? Hãy cùng tìm hiểu về AWG nhé.AWG, viết tắt của American Wire Gauge, là tiêu chuẩn đo lường dây dẫn điện của Mỹ, được tính bằng công thức bán kính lõi dây nhân với số pi, và được biểu thị bằng Circular MIL Area (khu vực đường tròn MIL). Circular MIL Area của dây chính là khu vực hình tròn đo bằng đường kính của 1 MIL (1/1000 inch), trong khi Circular MIL Area của lõi dây luôn là đường kính của lõi dây đó, được tính bằng số MIL bình phương.
Lõi dây nhiều sợi sẽ được tính theo cách khác vì nó chiếm nhiều không gian hơn lõi dây chỉ có 1 sợi duy nhất, thông số gauge sẽ được tính từ phần trọng tâm của các lõi dây. Do giữa các lõi dây vẫn có các bóng khí, tổng kích thước của chúng sẽ lớn hơn so với lõi dây 1 sợi. Trong các ví dụ dưới đây, chúng ta sẽ giả sử lõi dây chỉ có 1 sợi để dễ hình dung hơn.
Mối tương quan giữa thông số gauge và kích thước của lõi dây không phải lúc nào cũng dễ nhận biết và khiến người ta băn khoăn. Giá trị gauge càng lớn, lõi dây càng nhỏ. Thêm vào đó, thông số gauge và kích thước dây có mối tương quan logarit. Hai lõi 16 AWG quấn với nhau sẽ tương đương với lõi 13 AWG. Gần giống như decibel, nếu tăng hoặc giảm 10 gauge, chúng ta sẽ làm tăng hoặc giảm diện tích của dây trong khoảng +/-10, nhưng nếu tăng hoặc giảm 3 gauge thì chỉ làm tăng hoặc giảm diện tích của dây trong khoảng +/-2. Cách tính này chỉ ước lượng gần đúng theo công thức logarit. Ví dụ với lõi 40 AWG theo tiêu chuẩn của NBS (National Bureau of Standards) sẽ có Circular MIL Area là 9,61, tương tự với lõi 30 AWG là 100,5, 20 AWG là 1020 và 10 AWG là 10380. Tầm quan trọng của thông số gauge trong điện tính của lõi dây
Một trong những ảnh hưởng đáng chú ý nhất là điện trở của lõi dây, và thông số này có mối liên hệ nghịch với giá trị Circular MIL Area, cũng như phụ thuộc vào vật liệu của lõi dây. Nếu lõi được làm bằng đồng với gauge 40 AWG và Circular MIL Area là 9,61 thì sẽ có điện trở là 1080 Ω cho mỗi 300m, trong khi lõi 10 AWG với Circular MIL Area gấp khoảng 1000 lần sẽ có điện trở chỉ khoảng 1 Ω. Điện trở cũng phản ánh khả năng sinh nhiệt của dây, tức là dây có điện trở càng nhỏ thì sinh nhiệt càng ít và ngược lại.
Liên kết giữa điện trở và chất lượng tín hiệu là gì?
Các người yêu âm nhạc đã từng trải qua thời kỳ khi thị trường loa tự xác định rằng dây càng to thì càng tốt. Mặc dù điều này đúng (đối với dây loa), nhưng cũng có những giới hạn nhất định.
Vấn đề chúng ta đang xem xét hiện tại là chất lượng tín hiệu chứ không phải là mức độ lớn. Sự mất mát tín hiệu trong một hệ thống hoạt động không phụ thuộc vào tần số và có thể điều chỉnh dễ dàng, ví dụ như bộ thu tín hiệu video có thể nhận tín hiệu yếu và khuếch đại nó lên mức tiêu chuẩn để hiển thị. Trong trường hợp này, chúng ta chỉ cần đảm bảo tín hiệu sạch, không cần quá quan tâm đến mức độ khuếch đại.
Thêm vào đó, định luật Ohm quy định rằng khi dòng điện chảy qua nhiều điện trở thì nó sẽ bị hấp thụ theo tỷ lệ của chúng, tính bằng đơn vị Ω. Đơn vị Ω cũng được sử dụng để đo trở kháng. Ví dụ, nếu chúng ta kết nối một dây có kích thước rất nhỏ vào một loa, mỗi lõi dây có điện trở 4 Ω và loa có trở kháng là 8 Ω. Tín hiệu sẽ truyền qua dây có điện trở 4 Ω đến loa 8 Ω và sau đó quay trở lại dây 4 Ω, tổng điện trở là 16 Ω. Điều này có nghĩa là năng lượng sẽ mất đi 1/4 (4/16 Ω), sau đó 1/2 (8/16 Ω) và cuối cùng lại mất đi 1/4 (4/16 Ω) nữa.
Tuy nhiên, hãy tưởng tượng một trường hợp khác khi sử dụng cùng một lõi dây (4 Ω) và kết nối vào jack RCA, sau đó sử dụng dây analog để kết nối từ nguồn phát (ví dụ: máy CD) với bộ khuếch đại. Bộ khuếch đại sẽ có trở kháng cao hơn nhiều so với loa, chẳng hạn là 10.000 Ω. Thiết lập này sẽ tạo ra một mạch có tổng điện trở là 10.008 Ω, nghĩa là dây chỉ mất 8 Ω trong 10.008 Ω - một con số nhỏ, trong khi 10.000 Ω còn lại sẽ được chuyển đến bộ khuếch đại. Như vậy, mức độ điện trở cao của dây trong trường hợp này đã được giải quyết bằng cách kết nối.
Chúng ta có thể thấy rằng mỗi ứng dụng sẽ tạo ra kết quả hoàn toàn khác nhau. Thông số gauge của dây sẽ rất quan trọng trong một số trường hợp, nhưng trong vài trường hợp khác thì lại không quan trọng nhiều. Điều quan trọng nhất là thiết lập sao cho phù hợp.
Các trường hợp cần lưu ý
Đối với mạch loa
Thông số gauge của dây sử dụng trong mạch loa là rất quan trọng. Không giống như ví dụ được đề cập trước đó, trong thực tế, trở kháng của loa sẽ thay đổi tùy thuộc vào tần số của tín hiệu, do đó kết quả tính toán sẽ rất khác biệt. Điều này chưa kể đến các ảnh hưởng khác từ trở kháng đầu ra. Nếu trở kháng của loa thấp, năng lượng sẽ bị hấp thụ bởi dây nhiều hơn, trong khi nếu trở kháng của loa cao thì năng lượng sẽ được truyền tải đến loa nhiều hơn. Dây có điện trở lớn sẽ làm mất năng lượng của tín hiệu tần số cao nhiều hơn so với tín hiệu tần số thấp, điều này cũng làm thay đổi chất lượng âm thanh mà chúng ta nghe được qua loa.
Tín hiệu số từ cổng DVI và HDMI có bitrate thay đổi phù hợp với độ phân giải hình ảnh, cho phép nâng cao độ phân giải lên tới 1080p/60fps với tốc độ truyền tín hiệu là 1,485 Gbps. Điều quan trọng nhất về dây sử dụng cho mục đích này là mức trở kháng. Với dòng bitstream 1,485 Gbps, tần số cơ bản cần được duy trì dao động khoảng 1 nửa giá trị đó, tức là khoảng 742,5 MHz. Tuy nhiên, để đảm bảo tín hiệu được truyền tới bộ thu một cách hiệu quả, băng thông cần phải lớn hơn khoảng 3 lần con số này, tức là khoảng 2,275 GHz. Hiện tượng 'skin-effect' cũng xảy ra, và bất kể là ở tần số 742 MHz hay 2,2 GHz, kết quả vẫn rất lớn. Đây là lý do vì sao không có dòng tín hiệu nào được truyền tới trung tâm của dây HDMI mà được phân phối ra toàn bộ phần vỏ của lõi dây.
Điều này cũng có nghĩa là dù dây có kích thước lớn hơn đi chăng nữa, hiệu quả về tần số thấp cũng không cao hơn nhiều. Điều này là do bề mặt của lõi dây tăng theo tỷ lệ với bán kính của dây, không phải là bình phương của bán kính như trước đây. Ví dụ, dây 24 AWG có Circular MIL Area là 404, trong khi dây 22 AWG có Circular MIL Area là 640,4. Do điện trở DC tỷ lệ nghịch với thông số Circular MIL Area, dây 22 AWG sẽ có điện trở chỉ bằng khoảng 2/3 so với dây 24 AWG ở bất kỳ chiều dài nào.
Tuy nhiên, khi nói về hiệu ứng 'skin-effect', mọi thứ thay đổi. Lúc này, năng lượng bị tiêu hao do điện trở tỷ lệ nghịch với lượng đồng mà tín hiệu truyền qua, tức là tỷ lệ nghịch với bề mặt của dây hoặc chu vi của phần vỏ của cáp. Dây 24 AWG có đường kính là 0,0201 inch và dây 22 AWG là 0,0253 inch. Vậy nên, dây 22 AWG sẽ 'lớn' hơn dây 24 AWG 1,259 lần. Tỷ lệ chênh lệch của thông số Circular MIL Area là 640,4/404, tức là dây 22 AWG sẽ 'lớn' hơn dây 24 AWG 1,585 lần. Thay vì dây 22 AWG giảm điện trở xuống 63% so với dây 24 AWG khi truyền dòng DC, nó chỉ giảm điện trở xuống khoảng 80% so với dây 24 AWG.
Giảm điện trở luôn là điều tốt, nhưng mục tiêu của ví dụ này là để thể hiện rằng sự giảm không quá lớn. Theo đó, dây 22 AWG có thể mang lại hiệu suất tương tự với dây 24 AWG ở chiều dài lớn hơn khoảng 20%, tuy nhiên, điều này chỉ là lý thuyết.
Chất lượng của dây HDMI thực sự phụ thuộc vào khả năng kiểm soát trở kháng trên các cặp TMDS (cặp chịu tải nặng nhất của dây), cũng như hiệu suất truyền tải tín hiệu tương ứng với chiều dài cáp. Những thông số này thường khó để theo dõi và có vẻ không liên quan gì đến thông số gauge, ngoại trừ việc cho phép ước lượng hiệu suất xấp xỉ của các dây cỡ lớn so với cỡ nhỏ. Điều này ngụ ý rằng thông số gauge cũng quan trọng đối với cáp HDMI, nhưng không đến mức cần thiết. Cáp kích thước nhỏ có thể mang lại hiệu suất cao hơn nhiều so với cáp kích thước lớn.
Kết luận
Thông số gauge là một yếu tố quan trọng khi đánh giá chất lượng của dây, tuy nhiên, nó cũng phụ thuộc vào từng trường hợp và ứng dụng cụ thể. Điều quan trọng là phải hiểu rõ nhu cầu sử dụng của mỗi ứng dụng để lựa chọn dây phù hợp. Sử dụng thông số gauge để đánh giá chất lượng của dây là một cách làm không sai, và được khuyến khích, đặc biệt khi nhà sản xuất không cung cấp thông số kỹ thuật chi tiết của sản phẩm. Tuy nhiên, người dùng vẫn cần tham khảo từ các nguồn hướng dẫn chuyên sâu để đạt được hiệu suất tốt nhất cho hệ thống của mình.
Tham khảo tại bluejeanscable
