AWG (American Wire Gauge) là gì và sự quan trọng của nó

Hệ thống âm thanh gồm nhiều thiết bị thường có trở kháng khá cao, và việc sử dụng dây càng nhỏ sẽ càng có nhiều lợi thế. Trong mạch có trở kháng cao, mức điện dung sẽ là thành phần chính để đánh giá chất lượng của dây dẫn. Điện dung sẽ giữ lại 1 phần tín hiệu và truyền tải nó từ từ đến đích thay vì truyền ngay lập tức. Mức điện dung được quyết định bởi đường kính ngoài của lõi dây, đường kính trong của lớp bọc chống nhiễu và vật liệu điện môi ngăn cách chúng.

Trong kết nối Unbalanced, thường thì phần điện dung sẽ được bỏ qua hoàn toàn bằng cách giảm thông số AWG của trung tâm lõi dây. Thiết kế này giúp giữ mức điện trở của dây nhỏ nhất có thể so với trở kháng của hầu hết các chân cắm input Unbalanced.

Đối với Analog Video, Serial Digital Video và S/PDIF Digital Audio

Hệ thống âm thanh gồm nhiều thiết bị thường có trở kháng khá cao, và việc sử dụng dây càng nhỏ sẽ càng có nhiều lợi thế. Trong mạch có trở kháng cao, mức điện dung sẽ là thành phần chính để nhìn nhận chất lượng của dây dẫn. Điện dung sẽ giữ lại 1 phần tín hiệu và truyền tải nó từ từ đến đích thay vì truyền ngay lập tức. Mức điện dung được quyết định hành động bởi đường kính ngoài của lõi dây, đường kính trong của lớp bọc chống nhiễu và vật tư điện môi ngăn cách chúng. Trong liên kết Unbalanced, thường thì phần điện dung sẽ được bỏ lỡ trọn vẹn bằng cách giảm thông số kỹ thuật AWG của TT lõi dây. Thiết kế này giúp giữ mức điện trở của dây nhỏ nhất hoàn toàn có thể so với trở kháng của hầu hết những chân cắm input Unbalanced .

Kết nối Analog Video, Serial Digital Video và S/PDIF Digital Audio dù là RF, Composite, S-Video, Component hay RGB đều có giá trị trở kháng 75 Ω. Vì những tín hiệu này hoạt động trong dải tần radio nên hiệu ứng “skin-effect” sẽ làm tăng điện trở của lõi dây khi sử dụng. Và cũng vì độ dài dây thường sẽ làm mức trở kháng tăng đáng kể (nhưng không liên quan đến điện trở) do đó dây phải đảm bảo có được giá trị trở kháng 75 Ω trong suốt dải tần làm việc.

Hiện tượng suy giảm tín hiệu dù sao cũng vẫn sẽ xảy ra do điện trở của phần trung tâm dây dẫn, bù lại vấn đề này chỉ đáng quan tâm với các thiết lập dây dài, còn trong khoảng cách ngắn thì thường không sao. Thông số gauge cũng có ảnh hưởng 1 chút đến chất lượng tín hiệu tuy nhiên như nói trên cũng không đáng quan tâm vì rất nhỏ. Trong hệ thống analog, thông số gauge tuy vậy sẽ có liên quan đến thiết kế của dây dẫn, đồng thời có ảnh hưởng đến cả mức điện cảm lẫn điện dung của cable do phần lõi trong phải có tỷ lệ tương ứng với kích thước ngoài của dây. Lấy ví dụ nếu thay lõi 16 AWG cho cable RG-6 (sử dụng lõi 18 AWG), trở kháng sẽ rất thấp, ngược lại nếu thay bằng lõi 20 AWG thì trở kháng lại quá cao. Nói cách khác, lõi cable phải được sử dụng cho dạng cable phù hợp với nó để có thể cho hiệu năng cao nhất.

Đối với Parallel Digital Video (DVI/HDMI)

Kết nối Analog Video, Serial Digital Video và S/PDIF Digital Audio dù là RF, Composite, S-Video, Component hay RGB đều có giá trị trở kháng 75 Ω. Vì những tín hiệu này hoạt động trong dải tần radio nên hiệu ứng “skin-effect” sẽ làm tăng điện trở của lõi dây khi sử dụng. Và cũng vì độ dài dây thường sẽ làm mức trở kháng tăng đáng kể (nhưng không liên quan đến điện trở) do đó dây phải đảm bảo có được giá trị trở kháng 75 Ω trong suốt dải tần làm việc.Hiện tượng suy giảm tín hiệu dù sao cũng vẫn sẽ xảy ra do điện trở của phần trung tâm dây dẫn, bù lại vấn đề này chỉ đáng quan tâm với các thiết lập dây dài, còn trong khoảng cách ngắn thì thường không sao. Thông số gauge cũng có ảnh hưởng 1 chút đến chất lượng tín hiệu tuy nhiên như nói trên cũng không đáng quan tâm vì rất nhỏ. Trong hệ thống analog, thông số gauge tuy vậy sẽ có liên quan đến thiết kế của dây dẫn, đồng thời có ảnh hưởng đến cả mức điện cảm lẫn điện dung của cable do phần lõi trong phải có tỷ lệ tương ứng với kích thước ngoài của dây. Lấy ví dụ nếu thay lõi 16 AWG cho cable RG-6 (sử dụng lõi 18 AWG), trở kháng sẽ rất thấp, ngược lại nếu thay bằng lõi 20 AWG thì trở kháng lại quá cao. Nói cách khác, lõi cable phải được sử dụng cho dạng cable phù hợp với nó để có thể cho hiệu năng cao nhất.

Tín hiệu kỹ thuật số DVI và HDMI có bitrate thay đổi tùy theo độ phân giải của hình ảnh từ đó cho phép tăng độ phân giải lên rất cao, hiện tại là 1080p/60fps với tín hiệu 1,485 Gbps. Đặc điểm quan trọng nhất của dây sử dụng cho nhu cầu này chính là mức trở kháng. Với dòng bitstream 1,485 Gbps, mức tần số cơ bản cần thiết sẽ nằm trong khoảng 1 nửa giá trị đó, nghĩa là khoảng 742,5 MHz. Tuy nhiên để bảo toàn tín hiệu truyền tải đến bộ thu, băng thông cần thiết phải đạt khoảng gấp 3 lần con số này, nghĩa là xấp xỉ 2,275 GHz. Hiện tượng “skin-effect” cũng xảy ra và cho dù ở 742 MHz hay 2,2 GHz thì kết quả vẫn rất lớn. Đó là lý do vì sao không có dòng tín hiệu nào được truyền tải ở trung tâm dây HDMI mà được phân bố hết ra phần vỏ của lõi dây.

Điều này cũng có nghĩa là cho dù dây có kích thước càng lớn thì cũng không đạt hiệu quả hơn bao nhiêu ở tần số thấp, đó là vì bề mặt lõi dây gia tăng theo tỷ lệ với bán kính dây chứ không còn là bình phương bán kính như trước nữa. Ví dụ dây 24 AWG có Circular MIL Area là 404 còn dây 22 AWG có Circular MIL Area là 640,4, do điện trở DC tỷ lệ nghịch với thông số Circular MIL Area nên dây 22 AWG sẽ cho mức điện trở chỉ bằng khoảng 2/3 so với dây 24 AWG ở bất cứ độ dài nào.

Tuy nhiên nếu bàn về hiệu ứng “skin-effect” thì mọi thứ lại thay đổi. Lúc này phần năng lượng bị tiêu hao do điện trở sẽ tỷ lệ nghịch với lượng đồng mà tín hiệu được truyền tải qua, hay nói cách khác là tỷ lệ nghịch với bề mặt của dây, hoặc chu vi của phần cắt lớp của cable. Dây 24 AWG có đường kính 0,0201 inch và dây 22 AWG là 0,0253 inch. Như vậy dây 22 AWG sẽ “lớn” hơn dây 24 AWG là 1,259 lần. Tỷ lệ chênh lệch của thông số Circular MIL Area là 640,4/404, hay nói cách khác là dây 22 AWG sẽ “lớn” hơn dây 24 AWG là 1,585 lần. Thay vì dây 22 AWG làm giảm điện trở xuống bằng 63% so với dây 24 AWG khi truyền tải dòng DC, nó chỉ giảm điện trở xuống khoảng bằng 80% của dây 24 AWG mà thôi.

Giảm điện trở luôn là điều tốt, nhưng mục tiêu của ví dụ này là nhằm cho thấy độ giảm không quá nhiều. Theo đó, dây 22 AWG có thể cho hiệu năng tương đồng với dây 24 AWG ở độ dài lớn hơn khoảng 20%, tuy nhiên vẫn chỉ là các tính toán theo lý thuyết.

Chất lượng của dây HDMI thực ra dựa vào khả năng kiểm soát trở kháng trên các cặp TMDS (cặp chịu tải nặng nhất của dây), cũng như hiệu năng truyền tải tín hiệu tương ứng với chiều dài cable. Các thông số này nói chung rất khó để được theo dõi chính xác và dường như không có liên quan gì đến thông số gauge ngoài việc cho phép ước tính hiệu năng xấp xỉ của các cable cỡ lớn so với cỡ nhỏ. Điều này nghĩa là thông số gauge cũng có ý nghĩa nào đó đối với cable HDMI nhưng không quá quan trọng. Cable kích thước nhỏ nhưng có chất lượng cao vẫn có thể cho hiệu năng cao hơn nhiều so với cable kích thước lớn.

Kết

Thông số gauge nhìn chung rất có ý nghĩa khi đề cập đến chất lượng của dây, tuy nhiên còn tùy vào từng trường hợp cũng như từng ứng dụng khác nhau. Điều cần thiết ở đây là chúng ta phải hiểu được nhu cầu sử dụng của từng ứng dụng để có thể lựa chọn dây phù hợp. Đánh giá chất lượng của dây bằng thông số gauge là điều không sai, và được khuyến khích, nhất là khi hãng sản xuất thiết bị không cung cấp rõ ràng các thông số kỹ thuật của sản phẩm bán ra. Tuy nhiên người dùng vẫn cần tham khảo thêm từ các nguồn hướng dẫn chuyên sâu để có thể đạt được hiệu năng cao nhất cho hệ thống của mình.

Nguồn bluejeanscable​