Кабели, статья. Портал «www.rus.625-net.ru».
Историки считают, что появление кабеля связано с изобретением в 1832 году российским ученым П.Л. Шиллингом электрического телеграфа. В ту же пору англичанин Майкл Фарадей для обозначения веществ, через которые проникает электрическое поле, ввел в обращение термин «диэлектрик» — производное от греческого dia — через и английского electric — электрический. В качестве проводника в те давние времена использовалась медь, а изолятора — дефицитная гуттаперча и пропитанная хлопчатобумажная пряжа.
Медь так и осталась, а в качестве изоляционного материала в кабельной промышленности сейчас используются другие материалы.
Широко применяются углеводородные полимеры (полиолефины), например — полиэтилен, соединение водорода, кислорода и углерода. Производится полиэтилен низкой плотности (высокого давления), средней плотности (среднего давления) и высокой плотности (низкого давления). Встречается так называемый «сшитый» полиэтилен, отличающийся от обычного повышенной термостойкостью (95 °C против 70 °C).
В числе достоинств поливинилхлорида, соединения хлора, углерода и водорода, — широкий диапазон рабочих температур и низкая воспламеняемость. Имеется масса модификаций ПВХ: от пожаростойких до токопроводящих, которые служат в кабеле для снятия статических зарядов.
Можно обнаружить в кабелях полиуретан, полипропилен, полистирол, капрон, нейлон, шелк, резину, фторопласт. Такие материалы используются для изготовления кабелей со специальными свойствами: особо тонких или эластичных, или способных работать в условиях повышенной влажности или скачках температур.
Влияние кабеля на сигнал увеличивается с ростом диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь; лучшим изолятором в этом смысле является вакуум, его проницаемость равна единице, а потери — нулю. При выборе материала конструкторам приходится принимать во внимание и механические свойства, поэтому полипропилен и фторопласт используются довольно редко.
Как и лекарства, полимеры выпускаются под разными названиями. Многие запатентованы, например, тефлон, и это вынуждает конкурентов выдумывать новые имена. Иногда под разными марками выпускают и разные материалы. Свойства полимера определяются не только его химическим составом, но и массой других параметров, поэтому производятся сотни модификаций полиэтилена или полихлорвинила. Так что при покупке обратите лучше внимание на свойства самого кабеля, а не на материалы, из которых он изготовлен. Диэлектрики определяет и такие свойства кабеля, как рабочий диапазон температур и огнестойкость, выделение и токсичность дыма, абсорбцию (поглощение) газов и жидкостей из окружающей среды. Материалы широкого применения обеспечивают нормальную работу кабеля при температуре от 0 до 80 °С, специальные — сохраняют свои свойства при охлаждении до минус 40-70 °С и при нагреве до 150-300 °С. Помните и о пожаростойкости кабеля — по нему не должен распространяться огонь, но этому требованию отвечают не все модели из имеющихся в продаже.
Кабели по конструкции можно разделить на две группы: коаксиальные (от латинского со (cum) — совместно и axis — ось) и двухпроводные. И в том, и в другом случае кабель содержит два проводника, разделенные диэлектриком. А в начале кабельной эры к абоненту, в целях экономии, тащили только один провод, а в качестве обратного использовали землю, отсюда и пришли названия: «земляной», «общий» и прочие производные. За прошедшие 170 лет филологи так и не удосужились навести порядок и чистоту в терминологии: одним и тем же словом называем мы и собственно кабель (от голландского: cabel — канат, трос), и кабель с разъемами или коннекторами (слова «разъем» и «connector» не синонимы, а наоборот: разъединитель и соединитель). Что ж, будем пользоваться тем, что есть: обозначениями, которые прижились на практике. Даже если они и не вполне корректны, то понятны и привычны.
 |
| Акустический кабель. Конструкция кабеля обеспечивает его прочность и надежность. Здесь: 1 – внешний защитный слой изоляции, 2 – внутренний защитный слой, 3 – индивидуальная изоляция проводников, 4 – проводники |
Кабели по назначению в аудиотехнике можно разделить на три группы:
Акустические — предназначены для доставки сигнала от усилителя к акустическим системам.
Межблочные — передают аналоговый звуковой сигнал малой мощности от одного аппарата к другому.
Цифровые — обеспечивают передачу сигналов в цифровом виде.
В свою очередь, по особенностям использования кабели можно разделить тоже на три группы: студийные, сценические и туровые.
В студии условия эксплуатации оказываются довольно комфортными: практически постоянная температура и влажность, кабель уложен в каналы или закреплен, и практически не подвергается механическим воздействиям.
Кабель для сцены должен быть более прочным: на него могут наступить, поставить тяжелый аппарат или довольно сильно дернуть. Для повышения механической прочности на разрыв в кабеле имеется корд, он может быть выполнен из хлопчатобумажной ткани, синтетической нити или даже из металла. Такой кабель можно использовать для подвешивания микрофонов, специальные модели способны выдержать разрывающее усилие до тонны — можно использовать для буксировки застрявшего автомобиля или для подвешивания акустических систем.
Самые жесткие требования предъявляются к кабелям, предназначенным для туровой работы. Жара, холод, дождь и снег, рывки и завязывание в морские узлы — все это не должно испортить кабель. Цена кабеля, способного выдержать столько неприятностей, в несколько раз выше, чем предназначенного для монтажа в студии — но сорванный концерт стоит все равно дороже.
С точки зрения количества сигналов, которые можно предавать по кабелю, существуют также три группы: моно, стерео и многоканальные (или мультикоры). Эти названия используют и для обозначения собственно кабеля, и готовой, с разъемами, конструкции.
Без мультикора не обойтись в зале, по нему сигналы со сцены подаются в пульт и возвращаются к системе звукоусиления. Удобен мультикор и в студии: прокладывать жгут из десятка раздельных кабелей гораздо труднее, и стоимость инсталляции оказывается выше. Теоретически, за счет близкого расположения проводников в мультикоре, большим оказывается взаимное проникание сигналов из канала в канал, но на практике разделение сигналов оказывается вполне достаточным.
В любом случае по кабелю передается информация в виде электрического сигнала. Если сигнал проходит без потерь, то и информация передается полностью. Потери информации или изменение звучания всегда является следствием искажения сигнала, так что качество кабеля всегда можно оценить объективно и точно, но иногда это нелегко сделать.
Полную информацию об эксплуатационных свойствах кабеля должен предоставить его поставщик.
Простейшая линейная модель
 |
| Рис.1. Взаимодействие кабеля, источника и приемника сигнала |
Для описания свойств кабеля принято оперировать так называемыми погонными параметрами, то есть отнесенными к единице длины — одному метру. Погонная емкость межблочных кабелей определяется конструкцией, размерами и свойствами диэлектрика, и лежит в пределах 10…100 пФ/м, примерно такие же величины характерны и для акустических кабелей.
Погонная индуктивность зависит от геометрии кабеля и тоже невелика, речь идет о микроскопических величинах: 0,1…1 мкГн/м.
Омическое сопротивление проводника определятся его сечением и материалом, из которого он изготовлен. Например, метр медной проволоки сечением 1 мм2 имеет сопротивление 0,017 Ом.
Рис.1. Взаимодействие кабеля, источника и приемника сигнала
Чтобы оценить влияние кабеля на проходящий через него аналоговый сигнал, обратимся к схеме, показанной на рисунке 1. Условия, при которых влиянием кабеля можно пренебречь, оказываются такими:
Источник
Кабели и провода в Hi-Fi и домашнем кинотеатре
Многие годы промышленность, действующая вокруг hi-fi и hi-end машинерии, с упорством, достойным лучшего применения, внушает нам мысль о великой значимости соединительных кабелей для достижения высокого качества звукового тракта. К сожалению, наибольший вклад в пропаганду подобного шарлатанства вносят «почти независимые» аудиожурналы, которые часто оказываются единственным источником информации для подавляющего большинства любителей. Нетрудно понять сокровенные желания издателей и журналистов, ведь основным источником их существования является размещение коммерческой рекламы производителей и дистрибуторов обозреваемых продуктов.
Судя по ценам, производство всевозможных кабелей является куда более выгодным гешефтом, чем честная деятельность на ниве разработки и выпуска аппаратуры звуковоспроизведения.
Любопытно, что сами производители (по разным данным, споры ведутся уже около 30 лет) не могут объяснить на сколько-нибудь убедительном физическом уровне влияние свойств бытовых кабелей на качество полноценного аудиотракта. Здесь, по-видимому, мы имеем дело с очередной легендой XX и XXI столетий, любовно подхваченной широкими массами аудиофилов, не отягощенных знаниями на уровне школьной физики (многия знания — многия печали). Разумеется, такой публике не очень-то хочется добровольно расставаться со своими убеждениями (или им жалко потраченных впустую денег?), поэтому достаточно давно был выдуман ряд довольно оскорбительных, а на самом деле смехотворных объяснений, пригодных лишь для употребления в обществе им подобных аудиофилов. Кстати, о подлинном уровне того или иного популярного издания можно судить по количеству опубликованных тестов «шнурков».
Для примера приведем ряд наиболее одиозных постулатов, прочно прижившихся в аудиомире:
- «хороший» кабель способен улучшить звучание тракта или по крайней мере — не ухудшить, что неизбежно при использовании «плохого» кабеля;
- чем дороже кабель, тем он лучше «звучит»;
- самый лучший кабель — это тот, который сейчас интенсивнее всего раскручивается на рынке или привлекает взор большим количеством позолоты на разъемах;
- выбирая кабель из кучи аналогичных, можно отыскать самый лучший по звучанию;
- качество кабеля зависит от скорости распространения в нем сигнала по сравнению со скоростью света в вакууме;
- кабели, входящие в комплект блока, надо немедленно выбросить и заменить на новые, но по цене не менее 10% от стоимости аппаратуры;
- серебряные или покрытые тонким слоем серебра кабели звучат «звонко», а большинство медных — «нормально», а иногда и «отлично»;
- экранированные кабели имеют слишком большую емкость, поэтому они никуда не годны, и т.п.
А вот набор доморощенных «аргументов», предназначенных для повального убиения немногочисленных противников шнурковщины:
- каждый человек от рождения либо наделен способностью «слышать тракт», либо нет (очень удобная мысль для дилетантов и обскурантов. Не отличаю вольт от килограмма, но «слышу», а значит профессионально пригоден для составления тестов, написанных на им же изобретенной «аудиофене»);
- если вы не слышите разницы между «звучанием» кабелей за $20 и $500, то вы — козел (комментариев не требует);
- влияние кабелей начинает сказываться в трактах за $5000 и больше. Варианты: 50000, 100000, и так далее. (Вполне либеральная идея — если у вас нет таких денег, то и не надо соваться своим свиным рылом в наш калашный ряд);
- если вы не чувствуете появления «эмоций» при замене элементов тракта, в том числе кабелей на более «музыкальные», даже при прослушивании лично вам неприятного музыкального произведения, то вы — козел (напоминает старый анекдот: «Василий Иванович, ты палец в попе чувствуешь?»);
- спорим на ящик (варианты: вагон, железнодорожный состав) водки, что я на слух отличу предложенный вами плохой кабель от моего хорошего. (Рассчитано на то, что вы пожалеете денег на вагон водки, а вот супротивник никогда её не отдаст, если проиграет. На самом деле ничего он не отличит, если эксперимент поставить статистически грамотно, что и происходило неоднократно);
- влияние кабелей обусловлено различными физическими эффектами, не имеющими отношения к сути дела (изменениями температуры, волновыми свойствами кабелей, скин-эффектом, посторонними электромагнитными полями и пр.) (Явно прогуливали в средней школе уроки физики);
- существуют доселе неизвестные физические явления и законы, выходящие за рамки человеческого познания, которые и определяют зависимость качества тракта от качества кабелей. («Погоди, Вася, истина где-то рядом», совсем как спецагент Скалли, не правда ли?);
- а наши кабели применяются в авиакосмической технике (Полная чушь);
- вообще-то лучше всего иметь «наигранные» и «разогретые» кабели (т. е. провода, через которые многие годы протекали токи. Их находят в основном, на помойках);
- реклама от одного из фельдшеров кислых щей (к сожалению, мой талантливый коллега по институту): «Продаю полутораметровые сетевые кабели, серьезно улучшающие качество звучания». (Что только не брякнешь за лишние сто баксов в наше непростое время).
Наверно, каждый из любителей, интересующийся hi-fi и hi-end, слышал подобные заклинания. Но хватит голословно изгаляться над бедными апологетами шнурковщины (к ним не относятся профессионалы, сознательно надувающие потребителей во имя золотого тельца).
Теперь к делу. Всё сказанное ниже будет опираться на аксиому электроакустики: «Нельзя услышать то, что невозможно измерить». Разумеется, никто не отрицает значение экспертных оценок, но за последние полтора десятка лет вряд ли какая-либо авторитетная научная организация собирала группу экспертов, состоящую из профессиональных звукорежиссеров, инженеров–акустиков и неподготовленных слушателей, а затем проводила статистическую обработку результатов в соответствии с признанными международными стандартами. Занятие это дорогое и длинное, тем более, что для малых и больших нужд потребителя существуют мальчонки (девчонок почему-то мало) в популярных журналах, которым привозят из салонов кучу техники, а затем оные мальчонки её с умным видом референсно слушают, после чего тискают материалы тестов, написанные неудобоваримым английским языком в русской транскрипции. Самое интересное, что восторженные словесные оценки каждой модели совсем не соответствуют количеству проставленных звезд.
Тем более, что почти все журналы нынче обзавелись «измерительными лабораториями», собранными в офисном помещении, а не в полусвободном акустическом поле, сиречь заглушенной камере. Чаще всего такие лаборатории представляют собой персональный компьютер с измерительной платой, к которой подключен микрофон. Вот и всё. Подобные методики считаются их авторами наиболее приближенными к условиям реального размещения акустики в жилой комнате. (А мы-то мучились в свое время). В лучшем случае такие системы способны измерить амплитудно-частотные характеристики акустики по звуковому давлению на частотах не ниже 100—200 Гц.
Вместе с тем потребителю, по-видимому, хотелось бы получить какие-нибудь результаты измерений кабелей, применяемых в домашних системах. Методики этих измерений должны быть довольно простыми. Мы ведь не собираемся измерять диэлектрическую проницаемость изоляторов, пробивные напряжения, удельные емкость и индуктивность. Достаточно определить влияние кабеля на частотные и импульсные характеристики линии. Для этого необходимо лишь взять напрокат три–четыре катушки разного кабеля и иметь приличный генератор гармонического и импульсного сигналов, а также милливольтметр и осциллограф.
Измерим частотную характеристику кабеля в диапазоне от 20 Гц до 100 кГц, завал фронтов и спад верхушек импульсов формы меандра в том же диапазоне, а затем, грубо говоря, разделим полученные величины на длину кабеля в барабане. Очевидно, что наихудшие результаты должны быть получены у наиболее дешевых образцов, так что дорогой кабель нам вроде бы и не интересен.
Конечно, автору не удалось достать целый барабан кабеля, но собственные измерения, проведенные на отрезках длиной от 6 до 20 м, показали, что никаких изменений в переданном сигнале обнаружить не удалось. Это вполне соответствует результатам теоретических расчетов, в особенности при длинах отрезков от 1,5 до 3 м. Разумеется, никаких заметных на слух изменений звука при подключении любых кабелей зафиксировать не удалось, но для фанатов шнурковщины это не аргумент.
Что касается скин-эффекта (эффект протекания токов высокой частоты по поверхности проводника), то напомню некоторые простые числа: при частоте 10 КГц ток проникает в проводник с каждой стороны (по радиусу сечения) на 0,65 мм, а при частоте 100 КГц — на 0,21 мм. Диаметр акустического провода сечением 4,0 кв. мм составляет всего 2,26 мм.
Наиболее фанатичные любители известной американской фирмы Nordost Corporation (Эшленд, штат Массачусетс) провели измерения межблочного аналогового кабеля Valhalla, позиционируемого компанией как «референсный».
(Любопытно, что на карте мира, приведенной на сайте Nordost, граница между Европой и Азией проходит по линии Архангельск — Ростов-на-Дону).
Источник
