Знайте аудио: беспорядок кабелей

В этой серии мы провели несколько месяцев, путешествуя по миру аудио, и попутно рассматривали различные части системы Hi-Fi от динамика до источника. Это было приятное путешествие, полное технических подробностей и одновременного изучения мифов о Hi-Fi, но теперь пришло время погрузиться в одну из самых простых, но самых противоречивых областей воспроизведения звука. Каждый аудиокомпонент, цифровой или аналоговый, должен быть подключен к любой системе, частью которой он является, и это задача аудиокабелей, иногда называемых межкомпонентными соединениями. Вероятно, они являются единственным компонентом, наиболее подверженным сомнительным заявлениям об их характеристиках, поскольку аудиофилы готовы потратить огромные суммы на кабели, которые, как утверждается, обеспечивают дополнительную часть качества прослушивания. Есть ли в этом что-то, или это все те же куски проволоки, а дорогие - развод? Время взглянуть.

В типичной домашней аудиосистеме с цифровыми и аналоговыми сигналами вы можете обнаружить два типа кабелей: электрические межсоединения, которые могут передавать как аналоговые, так и цифровые сигналы, и оптические кабели для цифровых сигналов. Мы здесь, чтобы поговорить об электрических кабелях, поскольку они используются для передачи аналоговых сигналов, поэтому давайте начнем с небольшой теории линий передачи.

Возможно, одна из первых электрических цепей, которые вы когда-либо сконструировали, содержала батарею и лампочку фонарика, соединенные с помощью двухжильного гибкого кабеля. При прикосновении провода к клеммам аккумулятора лампочка загоралась, а при отпускании свет гас. Это была цепь постоянного тока с двумя состояниями: выключенным и включенным, вот и все. Но если бы вы подключили запоминающий осциллограф к проводу одновременно с лампочкой, вы могли бы заметить кое-что интересное. Вместо мгновенного перехода из выключенного состояния во включенное напряжение фактически будет повышаться в течение нескольких микросекунд. Цепь постоянного тока внезапно перестала выглядеть так идеально двухпозиционной, как казалось на первый взгляд, так что же происходит?

Напряжение поднимается вверх, потому что провода и лампочка не идеальны. Они имеют небольшое сопротивление, индуктивность и емкость, называемые паразитными, и именно взаимодействие между ними вызывает повышение напряжения в течение короткого времени, а не сразу. Это происходит почти мгновенно, поэтому для фонарика это нормально, но как только для передачи сигнала будут использоваться аналогичные провода, эта паразитная схема RCL начнет на него влиять. Первые инженеры телеграфа и телефона сталкивались с этой проблемой, поскольку их провода простирались на сотни миль и, следовательно, имели значительные значения R, C и L, которые создавали эффект фильтра нижних частот. Их попытки понять это явление привели к появлению того, что мы сейчас называем теорией линий передачи, с которой должен быть хорошо знаком каждый, кто работал с радиочастотами.

Сказав это, аудиомежсоединение представляет собой линию передачи, в которой следует учитывать паразитные значения R, C и L. Теперь я собираюсь полностью перевернуть это с ног на голову и сказать, что в разумных пределах производительность линии передачи межсоединения как мы понимаем, для радиосхем это не имеет большого значения на звуковых частотах. Причина сводится к короткой длине аудиосоединения, которое на расстоянии порядка пары футов (или метра) имеет паразитные значения, которые настолько малы, что не имеют большого значения в качестве фильтра нижних частот. По сравнению с длиной волны на звуковых частотах — 300 км при частоте 1 кГц — это незначительно.

Возвращаясь к лампочке нашего фонарика, ток в этих проводах от батареи был постоянным и всегда текла в одном и том же направлении. Если мы представим их как одножильные толстые медные провода, мы сможем далее представить ток внутри них, как если бы это был поток воды в идеализированной водопроводной системе, причем поток равномерно распределен по ее поперечному сечению. Мы знаем, что электрический ток создает магнитные поля, поэтому провода, питающие нашу лампочку, будут окружены статическим полем, пока течет постоянный ток.