Кабели в аудиосистемах. Отчего они разные?
Для начала цитата из учебника.
Идеальная линия передачи обладает следующими свойствами:
- отсутствие искажений сигнала;
- отсутствие затухания сигнала.
Для создания идеальной линии передачи необходимы следующие условия:
- два идеальных проводника с нулевым омическим сопротивлением;
- неизменность поперечного сечения линии передачи по всей длине;
- расстояние между проводниками должно быть намного меньше длины волны в линии;
- идеальный диэлектрик (диэлектрическая проницаемость как у вакуума, нулевая абсорбция).
Напряжения, поданные на вход такой идеальной линии передачи, всегда будут передаваться по ней с постоянной скоростью, без искажения и затухания. Идеальных кабелей не существует. Все кабели в той или иной мере вносят искажения в передаваемые сигналы.
* * *
Эффекты в проводниках. От чего зависит звук кабеля?
1. Качество медных проводников. Различные примеси меди дают искажения, заметные на слух в высококачественной системе.
2. Скин-эффект. Увеличивает сопротивление проводника с ростом частоты.
3. Шероховатость проводника. Увеличивает сопротивление с ростом частоты.
4. Эффект близости. Действует на пару проводников, стягивая проходящий ток к поверхностям, обращенным друг к другу. Увеличивает сопротивление с ростом частоты. Следует понимать, что скин-эффект, шероховатость и эффект близости взаимодействуют, усиливая эффект друг друга.
5. Сила Ампера разжимает проводники пары, отталкивая их друг от друга пропорционально квадрату протекающего тока. Трение проводников об изоляцию, и трение самой изоляции вызывает появление трибо-эффекта, действующего в такт сигналу.
6. Вибрация кабеля. На проводник действуют согласованные с сигналом акустические колебания, приходящие с задержкой 3-5mS, и несогласованные с задержкой от 5-ти и более миллисекунд. Первые сливаются с сигналом, «размазывая» его, вторые могут восприниматься как эхо.
7. Диэлектрик, соприкасающийся с поверхностью проводника с током, вносит в сигнал искажения двух видов. Первый вид зависит от тангенса диэлектрических потерь материала изоляции. Второй вид искажений обусловлен уровнем абсорбции диэлектрика.
Все вышеназванные негативные эффекты помимо частотной зависимости имеют зависимость от уровня сигнала, работают в динамике. Рассчитать их совокупное численное значение для конкретного образца кабеля практически невозможно.
Поэтому остается один способ – послушать кабель в высококачественной системе и тем самым получить интегральную оценку его качества. Желательно при этом иметь образец для сравнения. Пригодность системы определяется её способностью не маскировать особенности звучания кабеля своими собственными. То есть система должна быть по возможности нейтральной и «прозрачной» для звука.
Важно понимать, что проводник с присущими ему свойствами - не кабель, а лишь составная часть кабеля, итог определяется как свойствами проводников, так и физической конструкцией готового кабеля.
Структура проводника и звук
На работу проводника, и в конечном счёте на звук, влияет его физическое состояние. Сравнительно толстые медные проводники, диаметром 0,8...1,0 мм, при резких изгибах ухудшают качество звука. В целом моножильные кабели работают лучше многожильных. Но это легко испортить. Кристаллическая структура меди фрагментарна. При резких изгибах количество фрагментов увеличивается многократно. Снять эту проблему можно отжигом, т.е. нагревом с последующим медленным охлаждением. При комнатной температуре отжиг происходит, но очень медленный.
Используя кабели, сделанные из моножилы (а именно такие хорошо звучат), нельзя допускать их резких изгибов. Помимо нарушений внутренней структуры при этом разрушается и наружная, по которой под действием ряда эффектов, описанных выше, и распространяются высокочастотные компоненты звукового сигнала.
Практика показала, что хорошие результаты в межблочных аудиокабелях получаются с одножильными (моножила) проводниками из меди диаметром 0,8...1,0 мм. Для кабелей к акустике можно рекомендовать параллельное соединение нескольких таких моножил. При этом за счет незначительного ухудшения слитности звука тональный баланс получается более ровным в низкочастотной области. Ещё лучшие результаты получаются при использовании моножил из серебра, а вот посеребреная медь - на любителя. Наиболее авторитетный сайт в рунете по самостоятельному изготовлению кабелей - сайтAMUR'а.
Условия заметности кабелей
От чего зависит итоговый звук в системе? Разумеется от техники, из которой она состоит, и комнаты, в которой находится. Кабели - часть системы, и для понимания их роли надо рассмотреть всю систему. Рассмотрим гипотетическую систему из покупных изделий, и проследим путь сигнала в ней, обратив внимание на "узкие" места.
Допустим в голове стоит плеер среднего уровня. К примеру это не такой уж дешевый Rotel RCD-1070 (или 1072). Его преобразователь - ЦАП дельта-сигма со встроенным I/U (не лучший вариант ЦАПа), после него электролитический конденсатор 10 мкФ (не лучшее решение в звуке).
Далее восстанавливающий фильтр на OPA2604 (эти ОУ не любят ВЧ-помехи, поэтому подходят плохо), после него ещё один электролитический конденсатор 100 мкФ (см. выше). Мьютовых транзисторных ключей нет, и это хорошо, есть мьютовое реле. Далее, берем усилитель примерно такого же класса, там на входе будет обязательно электролитический конденсатор, далее в цепи делителя ОООС снова встречаем конденсатор. А регулятор громкости, с большой степенью вероятности, будет собран на микросхеме с ключевыми элементами. Такие микросхемы, регулирующие уровень сигнала, очень удобны в применении, но добавляют искажения в сигнал. Акустика. В ней можно увидеть самые разные детали кроссовера, но предположим что в цепи СЧ и ВЧ головок электролитических конденсаторов нет (обычно они есть). Проводники внутри акустики стоят самые бюджетные, зачастую даже в дорогих АС. Впрочем, пленочные конденсаторы тоже искажают звук, т.к. сигнал проходит сквозь конденсатор, перезаряжая его обкладки, и попутно – диэлектрик, со всеми вытекающими последствиями.
Можно с уверенностью сказать, что вся аудиотехника известных брендов разработана хорошими специалистами в области электроники, с АЧХ, ФЧХ и гармониками у неё всё вполне прилично, и работоспособность хорошая. Нет ошибок в режимах, схемы надежные. То есть, эта система соответствует требованиям приличного Хай-Фая, по DIN45500.
Так вот, в эту систему ставить хорошие кабели особого смысла нет! С хорошими и очень хорошими кабелями будет чуть-чуть лучше, не более того. Хотя играет такая система вроде бы хорошо, и без сравнения с лучшей обычно нравится людям. Трудно заподозрить, что она сильно не докладывает тигру мяса. Но это именно так.
Причина в использовании не очень хороших, а на деле просто не годящихся для применения в аудиотехнике деталей, проводников внутреннего монтажа и других просчетах, выше они описаны далеко не все. К тому же схемы многих промышленных изделий доступной ценовой категории разработаны без тестов на их звуковые качества, а по показаниям приборов.
До установки в данную систему хороших кабелей, следует вначале вычистить ВЕСЬ путь сигнала, привести в порядок питания, и т.д. и т.п. Если сделать это позволяет образование и практический опыт. Если этого не сделать - о кабелях можно получить только одно впечатление - что это развод, исключительно с целью наживы. К тому же, эта точка зрения почти полностью оправдана тем, что недорогие ПРОМЫШЛЕННЫЕ кабели реально плохи.
Но и выстроив всю систему, от плеера до динамиков, это еще не всё. Нужно иметь нормальную сеть, скажем в многоквартирных домах это проблема. Нужно иметь хорошие записи - не всякая музыка отлично записана. Нужно иметь комнату, подходящую для звука - это есть не у всех. Очень вредит музыке шумная улица за окном и тому подобные помехи.
Когда соблюдаются все эти условия - можно рассчитывать на эффект от применения хороших кабелей. И тут надо сказать, что грамотно изготовленные самодельные кабели соперничают с брендовыми весьма внушительной стоимости.
Как итог, можно сказать, что каждому овощу - своя грядка. Если нет особой разницы в кабелях - полезно поискать в системе грабли, не придираясь к самим кабелям до нахождения и устранения этих граблей. Всем удачи в этом деле.
* * *
Полезные книги, по линиям связи и не только
Справочник по физике, разделы Электростатическое поле; Электрическое поле в диэлектриках; Проводники в электростатическом поле; и т.д/
Джонсон Г., Грэхем М. Конструирование высокоскоростных цифровых устройств. (рус)
Джонсон Г., Грэхем М. Высокоскоростная передача цифровых данных. (рус)
* * *
Ссылки в тему
Эпическая тема на Vegalab.ru/forum/ "О проводочках". Много ожесточенных споров и эмоций, в которых непросто найти истину.
Как сделать кустарный кабель хорошего качества.
Филипп Ньюэлл. Влияние спикер-кабеля.