Кабели

28.10.2001 Автор: Administrator     

Мы далеки от расхожего мнения, что кабелем можно улучшить звук или изображение. По меткому выражению Джо Рейнольдса (Joe Reynolds, управляющий компанией NORDOST, которая производит "самые быстрые в мире" провода): лучший кабель - отсутствующий кабель.

За этой, казалось бы, банальной истиной стоит и здравый смысл, и целая индустрия. Разработчики кабельной продукции во всем мире ищут пути к достижению идеала, двигаясь порой очень разными путями. Кто-то старается минимизировать "вредные" сопротивление, индуктивность и емкость. Кто-то погружается в материаловедческие исследования. Иные штурмуют бастионы квантовой физики и физики твердого тела (сверхпроводимость, сверхизоляторы, сверх...) А кому-то удается найти элегантное решение взаимной компоновкой двух элементов проводник/диэлектрик.

Некоторые разработчики и пользователи склонны приписывать кабелям исключительную роль. С ними трудно не согласиться, когда, например, нарушившийся контакт в 21-штырьковом разъеме SCART "выбивает" из картинки цвет или портит стереозвук. Иные предпочитают с цифрами на руках доказывать, что медь чистотой 99,9999% гораздо "полезней" для звука, чем 99,99%. Наверное, они правы, но... не в сто же раз! Как говорится, есть проблемы и проблемы. Опыт говорит: влияние расстановки аппаратуры, характеристик помещения и даже наше настроение (не говоря уже о контролируемых параметрах самой аппаратуры) гораздо серьезней сказываются на восприятии, чем смена проводов. С другой стороны, мы отдаем себе отчет и в том, что в Hi-Fi-системе все должно быть на высоте. Нам, потребителям, даже с чисто психологической точки зрения важно осознавать, что все компоненты "заточены" на качество и будут исправно служить "хайфайному" делу. Поэтому качественный (но не обязательно - дорогой) кабель - вещь необходимая.

Предлагаемая вашему вниманию статья напоминает своеобразную экскурсию по миру коммутации с комментариями и техническими отступлениями. И начнем мы с последних. Учитывая, что любой кабель представляет собой конструкцию, скомпонованную (часто - очень оригинально) из проводника, диэлектрика (изолятор) и разъемов, рассмотрим подробнее основные отличия этих составляющих. 

Проводник. Успешная передача электрических сигналов зависит от наличия в проводящем материале так называемых свободных электронов - частиц, несущих отрицательный заряд. Свободных электронов, например, хватает в металлах. Парадоксально, но именно жесткая кристаллическая структура металлов как раз и способствует электронной свободе. Бесспорным лидером при производстве проводов является медь, имеющая малое электрическое сопротивление и невысокую стоимость. Меньшим сопротивлением (здесь и далее мы будем иметь в виду только электрическое сопротивление) обладает только серебро. Оно также используется, но чаще в виде внешнего покрытия меди. Встречаются и чисто серебряные провода, естественно, за более высокую цену. Алюминий в аудиовидеокабелях обычно используется лишь в качестве внешнего экранирующего слоя, который выполнен в виде тонкой фольги (лавсан с алюминием). Золото и олово применяют как специальное покрытие с целью предотвращения окисления основного проводника. Причем золото в основном идет для разъемов. Такое покрытие обеспечивает долговечность и качество контактных групп. Конкурентов у меди и серебра практически нет, однако изредка появляются экзотические решения. Ведь свободные электроны есть и в некоторых неметаллах: например, в кристаллах углерода (графит). Изготовленный по специальной технологии фирмой Van den Hul такой материал называется "линейно структурированным углеродом". Однако технология его получения непроста, отсюда и - стоимость... 

Если посмотреть на проводник под сильным увеличением, легко заметить, что он неоднородный и состоит из отдельных кристаллов, границы между которыми являются своеобразной помехой для движения электронов, то есть для тока. Чем меньше подобных преград, тем лучше. Поэтому кристаллы стараются делать как можно большими (точнее, как можно более длинными, вплоть до монокристаллов). Самым распространенным способом в этом направлении является применение бескислородной меди OFC (oxygen free cooper). Чем чище медь, тем крупнее кристаллы. Название OFC встречается для обозначения степени чистоты от 99,96% до 99,9999% (0,0001% - примеси). Используется и еще более чистая медь - до девяти девяток! Ее называют OFHC, PC-OFC и т.п. Устранение кислорода из меди полезно тем, что присутствует он в основном в виде окислов меди, которые по своим свойствам ближе к диэлектрикам, чем к проводникам. Поэтому с окислением меди идет настоящая война (наверное, вы замечали, что ничем не защищенная медь на воздухе со временем темнеет, то есть окисляется). Для защиты от окисления поверхность проводника покрывают слоем олова; в более дорогих моделях медь плакируется слоем серебра. Конечно, серебро тоже окисляется, но, в отличие от меди, его окислы проводят электрический ток. Поэтому поверхностный слой серебра фактически уменьшает сопротивление провода (об этом мы поговорим ниже). Одной из лучших защит от окисления (а может, и самой лучшей) является золочение. Золото не зря называют благородным металлом: на воздухе оно практически не окисляется. Учитывая стоимость, позолота прижилась на важнейшем участке - на разъемах. В какой-то мере применение позолоченных разъемов является гарантией качества. Однако надо заметить, что существуют покрытия "под золото" (иногда в описаниях встречаются обозначения типа "разъем покрыт желтым металлом"). 

Диэлектрик. Наверное, вы обращали внимание на линии высоковольтных передач: голые провода развешаны в воздухе на большом расстоянии друг от друга... В быту понятие "голый провод" - нонсенс! Поэтому кабельное хозяйство требует изоляции. Однако диэлектрики в проводах выполняют не просто роль банального изолятора. В высокочастотных кабелях вклад диэлектрика ничуть не меньше проводника, а при некоторых условиях - даже больше. 

Из всего многообразия диэлектриков (минералы, хлопок, резина, пластмассы) - веществ непроводящих или, вернее - плохо проводящих электрический ток, в проводах для бытовой техники в настоящее время в основном используются полихлорвинил (ПХВ, поливинилхлорид, PVC), полиэтилен (РЕ) и тефлон (Teflon, фторопласт). Некоторые компании-производители применяют собственные разработки; появляются фирменные названия материалов, но, как правило, исходными материалами являются вышеуказанные. Причем общепризнано, что довольно дорогой тефлон - лучший из них, так как имеет наименьшее значение диэлектрической проницаемости (е=2,1), прочен и долговечен. Идеалом считается приближение параметра к диэлектрической постоянной вакуума (е=1). Воздух в этом смысле слабо отличается от космического вакуума, поэтому для изоляторов применяются вспененные материалы и другие технологические ухищрения, когда материал специально насыщается воздухом. Влияние диэлектрика больше в высокочастотных кабелях, но и в акустических проводах фирмы-изготовители применяют те же материалы. 

В моде не только косички. Теперь вкратце - о конструктивном исполнении кабелей. Казалось бы, о чем говорить: взяли качественный проводник, покрыли его качественным диэлектриком и... Вот тут-то как раз все и начинается! Мало того, что требования к проводам и кабелям различного назначения отличаются. Фирмы на поприще конфигурирования проводящих и непроводящих материалов проявляют особую изобретательность. Например, для акустических кабелей (так мы будем называть провода для подключения громкоговорителей к усилителю мощности) разработчики стараются максимально снизить сопротивление и индуктивность. Межблочные аудиокабели более чувствительны к емкости. При коммутации видеокомпонентов появляются дополнительные требования к выдерживанию волнового сопротивления в рамках стандарта. Цифровые межблочники, по которым цифровой поток данных передается, например, с DVD-плейера на декодер Dolby Digital, по своим характеристикам находятся между аудио- и видеоинтерлинками... 

Наиболее распространенный вариант исполнения акустических кабелей - параллельная пара. Часто расстояние между проводниками дополнительно увеличивают, иногда проводники делают плоскими. Плоскими мы будем называть и те кабели, где проводник набран из многих жил, расположенных в одной плоскости. Весьма популярны плетеные кабели - "косички". Варианты плетения тоже могут сильно отличаться. Заметим, что в этом присутствует не только эстетический момент. Перекрещивающиеся под прямым углом провода имеют меньшее влияние друг на друга. При этом снижается так называемый эффект близости. Традиционную коаксиальную конструкцию имеет большинство видеокабелей. В то же время по коаксиальной схеме с центральным расположением диэлектрика выпускают практически все типы кабелей. Среди аудио-и цифровых кабелей чаще других работает конфигурация, так называемая витая пара, поверх которой, как правило, делается экранирующая оплетка. Кстати, эта оплетка должна быть соединена с общим (земляным) проводом только в одной точке. Другими словами, экранирующая оплетка соединяется с корпусом только одного разъема из пары. В этом случае разработчики обычно стрелкой или буквенно указывают направление соединения "источник-предусилитель". Считается, что разъем, к которому припаян экран, должен быть соединен с приемным портом. Иные производители, указывая направление подключения, рекомендуют поступать с точностью "до наоборот". Мы встречали в инструкциях ремарки (после пожелания включать кабель в соответствии с указанным направлением), мол, иногда лучший результат дает обратное соединение... 

Конечно, все многообразие конструкций не исчерпывается приведенными, но всегда справедливо одно правило: чем короче кабель, тем лучше. С этим трудно не согласиться: ведь кабель можно рассматривать и как электрический фильтр, и как радиоантенну. Его характеристики (сопротивление, емкость и индуктивность) зависят в том числе от длины... Как показывает практика, хорошие провода и кабели не лимитируют полезный сигнал и не вступают в непримиримое противоречие с параметрами Hi-Fi-компонентов, но береженого, как говорится... 

Неоднозначный скин-эффект. Заводя разговор о проводах (особенно - высокочастотных), нельзя не упомянуть одно физическое явление - скин-эффект. Суть его в том, что при увеличении частоты сигнала электрический ток как бы вытесняется из середины проводника к его поверхности (в технической литературе такой эффект называют поверхностным). По идее сопротивление проводника возрастает, так как его середина по сечению оказывается недоиспользованной. Степень проявления скин-эффекта зависит от частоты сигнала, материала провода и определяется так называемой глубиной скин-эффекта (расстояние, где плотность тока снижается до 37%, точнее - до величины 1/е). Для медного провода на верхней частоте акустического диапазона (20 кГц) глубина скин-эффекта составляет приблизительно 0,5 мм. Получается, что большая толщина провода не всегда является гарантией лучшего качества. С учетом этого обстоятельства традиция свивать провода из тонких жил выглядит весьма полезной. Пришло время вспомнить использование защитного серебрения медных проводов: за счет скин-эффекта ток вытесняется в серебряный слой, а его сопротивление меньше, чем у меди. 

Однако мы совсем забыли о наводках. Ведь кусок любого провода напоминает антенну. Окружающее нас пространство насыщено электромагнитными волнами радиочастотного диапазона, импульсными помехами и т.д. Крохотная антенна мобильного телефона обеспечивает нам устойчивую связь. Неужели метровые межблочные кабели смогут сделать это хуже? К счастью, подавляющее большинство кабелей выполнено с экранирующими оплетками (экраны порой делают двойными или даже тройными), которые не позволяют внешним электромагнитным волнам влиять на полезный сигнал. Задерживает электромагнитную волну в толще металлического экрана все тот же скин-эффект. Так проявляются две стороны "медали".

По материалам журнала STEREO&VIDEO
Источник: http://www.videolab.ru
Дата: 10.2001 г.

 


 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

 

© 2001-2020 «Компания Sat World». Все права защищены.
Порядок использования информации
Создание сайта — веб-мастерская «Хороший проект»

Top.Mail.Ru Яндекс цитирования