К главной странице

Акустические кабели для колонок (стереопара) потери.

Сидельников А.И.

К одному из наиболее простых электрических кабелей относится акустическая пара. Простота колоночного кабеля и миллионы публикаций связанных с акустическим кабелем наводит на мысль о пробелах в школьном образование советских, а теперь и российских граждан. .
Как глаз может различать только определенный диапазон световых частот , так и ухо работает с определенном спектром частот. Солнечный свет физически представляет отдельные световые волны, двигающиеся в пространстве так и звук это отдельные независимые друг от друга волны, двигающиеся в воздухе ( оставим в покое математиков с рядами Фурье ).
Когда мы слышим музыку мы слышим сумму воздействий этих волн. Важно понимать, что длина волны c частотой 20кГц (максимальная частота слышимая ухом человека) в воздухе составляет сантиметры, при этом электромагнитная волна той же частоты в металле составляет десятки километров.
Это относится напрямую к акустическому кабелю, при аналоговой передаче звука в акустическом кабеле одновременно перемещаются электрические волны с частотами равными звуковым частотам, которые мы слышим из динамиков.
Когда мы разобрались с физикой перейдем к кабелю. Максимальная частота, которую слышит наше ухо, составляет 20кГц что соответствует длине волны 15 км при длинах акустического кабеля до 10 км ни каких пространственно волновых эффектов в нашем кабеле не будет, так как в кабеле просто нет пространственной волны. Так как нет пространственных эффектов ( потеря напряжения на произвольно выбранном участке линии не зависит от положения участка ), то расчеты можно вести как обычную электрическую линию с сосредоточенными параметрами.
Для объяснения процессов протекающих в электрических линиях более 100 лет назад Оливера Хевисайд предложил физическую модель , которая описала процессы протекающие в акустическом кабеле проложенным на расстояние 4000 км. (это расстояние от Ирландии до Америки). В общем, можно сказать что все акустические музыкальные провода как пафосные так и нет это всего лишь обрубки того межатлантического шнура.
Для частот от 20Гц до 20кГц модель нашего обрезанного межатлантического кабеля примет вид рис 1.

электрическая схема совместной работы одноканального усилителя и компьютера
Рисунок 1

В модели кабеля сопротивление стоит перед емкостью именно исходя опыта реального использования кабеля вспомним выше перечисленные 4000 км.
Рассматривая рис 1 замечаем , что схема кабеля, представляет фильтр нижних частот. Часть волн в спектре звукового сигнала которые мы передаем по нашему акустическому кабелю будут шунтироваться конденсатором С и на выходе будет отсутствовать спектр верхних частот ( для звуковых волн распространяющихся в воздухе это равносильно твёрдому барьеру на пути волны ).

Частотные и нелинейные искажения в акустическом кабеле.

Известно чтобы конденсатор в RC цепи эффективно разделял переменную составляющую, частота переменной составляющей должна быть не ниже чем 1/t, где t-это постоянная времени t=R*C.
То есть критерием фильтрации должно быть условие fmax>1/r*c
Другими словами если мы потребуем чтобы для нашего акустического кабеля выполнялось 1/(5t)> 20кГц мы обеспечим себе качество звука, ухудшенное из-за кабеля менее чем на 0,09%. (в общем, мы сделали все чтобы фильтр НЧ не работал и емкость была закрыта для частоты 20кГц и ниже ).
Исходя из этого легко посчитать предельную длину акустического кабеля без “частотных и нелинейных искажений”
L<(10-5/R0*C0)0,5 (1)
где
R0 – погонное сопротивление кабеля;
C0– погонная емкость кабеля;
Расчеты показывают, что предельное расстояние для сечения (0,25 мм2) обычного медного акустического кабеля составит больше 1 километра .
Приняв, что изоляция акустического провода постоянна то с увеличением диаметра провода погонная емкость C0 увеличивается пропорционально радиусу провода , а погонное сопротивление R0 падает пропорционально квадрату радиуса, таким образом, предельная длина акустического кабеля где не будет наблюдаться искажений будет только возрастать.
При прочих равных ни каких нелинейных искажений наблюдаться не будет для омедненого акустического кабеля, если его длина примерно на 50% меньше предельной длины медного акустического кабеля.

Линейные искажения

Как было показано выше при использование акустического кабеля на дистанции до километра в диапазоне от 20Гц до 20кГц , АЧХ акустического кабеля горизонтальная прямая не зависящая от частоты.
Тогда максимальная длина и минимальный диаметр акустического кабеля напрямую связан с мощностью усилителя и мощностью колонок. Другими словами потеря мощности в кабеле при соединение усилителя с динамиками должна компенсироваться усилителем и это вопрос уже не техники, а бухгалтерии.
При продаже профессионального акустического немецкого кабеля 2x1,5 автор встречал ограничение на максимальную дистанцию равную 600 метров которую производитель указал на кабель. Расчет показывает, что для этого расстояния сопротивления акустического провода до колонок будет 6,8 Ом . Другими словами если сопротивление колонок 6 Ом, передвинув колонки на 600 метров и подключив кабель при неизменном усиление усилителя мы услышим звук из колонок примерно в 3 раза тише.
По аналогии для самого плохого случая сопротивление колонок 2 Ом определим длину кабеля, на которой звук будет слабее в три раза для 2х0.25 – 29 метров для меди.

Выводы

За прошедшие 100 лет ни чего не изменилось акустический кабель по прежнему не вносит искажений на звуковых частотах, а потери в кабели являются активными. Мифы о акустическом кабеле связаны только с изменением его амплитуды тока пропорционально сопротивлению R где R это хорошо известное всем из школы сопротивление проводов. При наличие плохой техники или образования для многих изменение амплитуды звукового сигнала при замене кабеля а следовательно стереозвука выглядит как загадка откуда и возникают мифы о чудо кабелях.

Здесь можно купить акустический кабель и акустические разъемы в Москве