(18) ¿Un cable de audio defectuoso perderá altas frecuencias? (Hablando de cables de audio)
¿La capacitancia parásita de los cables de altavoz, micrófono y troncales de audio causará pérdida de alta frecuencia? La respuesta es "¡No!" ¡Eso es demasiado arbitrario! ¿Por qué?
En la industria del audio, se suele decir que la calidad del cableado afectará al sonido, especialmente a la atenuación de las altas frecuencias. Creo que es una ilusión, información errónea o un "error de diseño del circuito". Comuníquese conmigo, Qiao Qiao, y todo mejorará de inmediato.
La capacitancia parásita perderá altas frecuencias
La capacitancia paralela evitará y atenuará las altas frecuencias debido al efecto integral. Este es el conocimiento básico de la ciencia de redes, porque el circuito divisor de voltaje RC es. Básicamente, el filtro de paso bajo comenzará desde un cierto punto de valor 2 π RC y actuará sobre una curva que aumenta la atenuación en 6 dB por cada 2 octavas. Esta idea tiene sentido a primera vista en el rango de audio de 20-20 KHz. especialmente en los transistores de baja impedancia en los circuitos de audio, son incorrectos e incorrectos.
Era de los tubos de vacío
En la era de los tubos de vacío, los extremos transmisores y receptores de reticulación de señales eran a menudo circuitos de alta impedancia de 10K-1M ohmios. La capacitancia parásita de los cables. afecta significativamente la respuesta de alta frecuencia. Sin embargo, en la era de los transistores, la impedancia del transmisor se ha convertido en un circuito de baja impedancia de 0,001 a 100 ohmios. La pérdida de alta frecuencia causada por la capacitancia parásita del cable ha sido durante mucho tiempo cercana a cero. , por lo que la capacitancia parásita del cable ya no es un problema.
Sin embargo, debido a que el legado del viejo maestro está profundamente arraigado, los jóvenes ingenieros electrónicos que son demasiado vagos para calcular lo dan por sentado y no lo cuestionan, y son demasiado vagos para comprobar la herencia errónea del maestro. , las ideas incorrectas continúan difundiéndose. Las pocas personas que se atreven a proponer ideas correctas se convierten en extraños e incluso se convierten en blanco de burlas y caza de brujas porque afectarán las oportunidades comerciales de las tiendas.
Red de CA básica
Las personas que saben poco sobre redes de CA a menudo creen erróneamente que las capacitancias parásitas entre el centro de la línea de aislamiento y la red externa evitarán las señales de audio de alta frecuencia. De hecho, ese tipo de intuición es justo lo que los muggles dan por sentado. Después de un simple cálculo y verificación, descubrirá que está mal, y que está muy mal.
Cuando veas esto, ¡alguien definitivamente dejará caer su bolígrafo y volteará la mesa! Haz un gesto de desdén. Pero te sugiero que leas el artículo completo con paciencia antes de decidir si bloquearme. Al ser la piedra angular de la industria moderna de los semiconductores, la teoría cuántica de Planck fue ridiculizada por Einstein durante mucho tiempo. No soy Planck ni Einstein, por lo que la posibilidad de que yo esté equivocado y usted tenga razón no es cero, y viceversa.
Tome el cable del altavoz como ejemplo
Generalmente, un altavoz dinámico de 4 ohmios conectado a un buen conjunto de cables de altavoz de baja impedancia y baja capacitancia solo puede aumentar el coeficiente de amortiguación. y reducir la distorsión, no tiene nada que ver con la respuesta de alta frecuencia, la respuesta de baja frecuencia o la planitud espectral general. Lo que es más interesante es que la alta resistencia en serie de los cables de altavoz inferiores no sólo no pierde altas frecuencias, sino que en realidad las mejora.
Si no lo crees, puedes quitar el cable de alimentación de un viejo ventilador eléctrico y cortarlo para usarlo como cable de altavoz. La respuesta de frecuencia medida será completamente diferente a la de un cable de altavoz. por valor de 10.000 yuanes o 100.000 yuanes. La única diferencia es que el coeficiente de amortiguación se reduce, lo cual es inaudible para los muggles.
Coeficiente de amortiguación
Cuando la resistencia en serie y la inductancia del cable del altavoz son altas, el coeficiente de amortiguación disminuirá y el movimiento del cono de papel será inconsistente con la corriente del La bobina, que producirá sonido mecánico, como semiciclos positivos y negativos, no es lo mismo, pero no afecta en absoluto la respuesta de alta frecuencia.
Práctica
Los cables de los altavoces domésticos tienen una longitud de 3 a 5 metros y los cables de los altavoces de las salas de conciertos tienen una longitud de 30 a 50 m. La capacitancia parásita es de 100 pF por metro y la capacitancia total será. tan alto como 3000-15,000PF. Escuche atentamente y vea si hay alguna pérdida en las frecuencias altas. Casi ninguno, ¿por qué?
Debido a que la impedancia de salida de los amplificadores de transistores modernos es de aproximadamente 0,01 ohmios, la impedancia del altavoz es de 8 ohmios y la impedancia característica de la línea de altavoces es de 150 ohmios. Si hay una capacitancia parásita de 10,000 PF, la reactancia capacitiva es de j800 ohmios a 20 KHz. Es muy diferente de los 0,01 ohmios del amplificador, por lo que el voltaje de alta frecuencia no se perderá en absoluto. A diferencia de los 8 ohmios del altavoz, por lo que está conectado en paralelo, la corriente de alta frecuencia no se desviará en absoluto, por lo que el 99,999% de la potencia de alta frecuencia ingresará al altavoz. de capacitancia parásita en absoluto, y no habrá cambio de fase de alta frecuencia como lo suponen los falsos expertos.
Coincidencia de impedancia
La mayoría de la gente piensa que es muy importante cuando se trata de igualación de impedancia. Lo adoran como a un dios. Las personas que lo entienden hablan de ello, pero las que no. No lo entiendo, tengo miedo. De hecho, es cierto. Es muy simple, un niño de quinto grado debería poder entenderlo.
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¡La impedancia de los altavoces debe no coincidir en absoluto!
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¿Qué? La impedancia no coincide, ¡es un error tipográfico! Aún así, ¿no tienen que coincidir las impedancias de los circuitos electrónicos? Mis profesores y mis mayores han enseñado repetidamente que se debe igualar la impedancia.
¡Lo siento! La mayoría de sus maestros y predecesores son redescípulos de mis discípulos. Aquellos que se graduaron en estudios de circuito solo tomaron exámenes de recuperación, por lo que es natural que tengan conceptos poco claros y talentos desiguales.
El sonido se puede transmitir normalmente solo si la impedancia no coincide.
Dado que las líneas de transmisión de audio no tienen ningún concepto de coincidencia de impedancia, la etapa frontal generalmente usa baja impedancia para enviar, y la etapa trasera utiliza alta impedancia para recibir, como la etapa frontal. La impedancia de salida de la primera etapa es de 30 ohmios, la impedancia de entrada de la etapa posterior es de 1 M ohmios y la impedancia característica de la línea de transmisión suele ser de 100 ohmios. Los tres no sólo no coinciden completamente entre sí, sino que también están en mundos separados.
La adaptación de impedancia del audio y la adaptación de impedancia de circuitos de radiofrecuencia son en realidad conceptos completamente diferentes.
Cable de audio (cable aislado) del altavoz
La línea de transmisión utilizada por el altavoz es en realidad solo una extensión metálica de la etapa frontal. Cuando emite una impedancia baja, la resistencia, La inductancia y capacitancia de la línea de transmisión casi no tiene impacto en las altas frecuencias. Incluso para frecuencias de sonido ultrasónico de 20-50 KHz, la pérdida es muy limitada, es decir, el impacto se acerca a cero.
¡Imposible! ¡No lo creo!
¡Si no lo crees te lo cuento!
Por ejemplo: un cable AV tiene 1 metro de longitud
Si el diámetro de la línea central es de 1 mm, si el aislamiento también es de PVC de 1 mm de espesor, y el diámetro de la red exterior es de 3 mm, su valor de capacitancia en paralelo suele ser de aproximadamente 100 PF, el valor de inductancia en serie es de aproximadamente 1,5 uH, el valor de resistencia en serie es de aproximadamente 0,001 ohmios y la resistencia de fuga en paralelo es de 10 M ohmios.
A la alta frecuencia del sonido de 20 KHz
La impedancia de 100 PF es -j80 K ohmios.
La inductancia de 1,5uH es +j0,2 ohmios.
Una resistencia de 0,001 ohmios sigue siendo 0,001 ohmios
Entonces, cuando el voltaje en el extremo de salida de 30 ohmios se entrega al extremo receptor de 47K ohmios.
El la pérdida de voltaje por división del capacitor es solo
80000/(800030)=0.99962514=99.9995% 》1
La pérdida de voltaje del inductor es solo
47000/( 47000.2)=0.99999574= 99.99995% 》1
Por lo tanto, la capacitancia y la inductancia del cable se pueden ignorar por completo.
Cable de micrófono
¿Qué pasa si el cable del micrófono tiene 100 metros de largo?
De hecho, no es muy diferente cuando la longitud de la línea es de 100 metros...
La capacitancia es 100PFx100=10000PF
La reactancia capacitiva es. -j800 ohmios.
La inductancia es 1.5uHx100=150uH
La inductancia es +j20 ohmios.
La resistencia es de 0,001 ohmios (8000800)=0,99=>1
La pérdida de voltaje del inductor será
47000/(470020)= 0.9995740=>1
Entonces, la pérdida por caída de voltaje de un audio de 20 KHz en un cable de micrófono de 100 metros de largo sigue siendo cercana a cero.
Entonces, incluso si la línea de transmisión de audio tiene 100 m de largo, la capacitancia parásita, la inductancia parásita y la resistencia en serie no tienen ninguna importancia para el audio de 20-20 KHz.
Ilusión
Aquellos que piensan que la capacitancia parásita de las líneas de audio causará pérdidas de alta frecuencia en realidad son causados por ilusiones, malentendidos u otras razones comerciales, y tienen poco que ver con la calidad de las líneas de audio.
La calidad del conector es la clave
Mientras el conector del cable de audio esté bien soldado y no soldado en frío, los contactos del conector no estén oxidados y el tamaño mecánico No es una barbaridad, un cable de 100 yuanes será lo mismo que el de 10.000 yuanes. El sonido producido por los cables es exactamente el mismo. No sólo el instrumento no puede distinguirlo, sino que el oído humano tampoco puede distinguirlo. En realidad, diferentes sonidos no pueden pasar el experimento doble ciego.
Diagrama de ojo
Cuando el cable de audio es muy largo, si la impedancia de la fuente de señal y la resistencia terminal en el extremo receptor están diseñadas incorrectamente, se producirá un reflejo de la señal, lo que provocará el diagrama de ojo. para estrechar. Es decir, la onda reflejada y la onda directa se superponen estrechamente entre sí. Pero esa situación sólo ocurrirá cuando se utiliza un pulso de onda cuadrada de 10 KHz y la longitud del cable excede los 100 m, que es para el control de calidad del cable. No es para entusiastas estudiar cables de 1 a 2 m.
神人
Algunas personas con oído particularmente bueno sienten que diferentes cables de audio suenan realmente diferentes. Según mi conocimiento limitado, la única posibilidad es la reflexión, pero creo que solo una. Un número muy pequeño de personas con amígdala abierta y clarividencia pueden oírlo, porque la velocidad de la luz es de 300 millones de metros y el retraso de la onda reflejada de una línea de 3 m es de 0,01 uS. La frecuencia cerebral de 15 Hz es igual a 66 ms. la diferencia entre los dos es de 5 órdenes de magnitud. La frecuencia de inducción más alta de la cavidad del oído humano es de 22 KHz, lo que equivale a 50 us, que también es una diferencia de 3 órdenes de magnitud.
Errores de configuración de impedancia
Normalmente el error más común es hacer un mal uso de una impedancia de salida alta para transmitir audio, o hacer un mal uso de una impedancia de entrada baja para recibir audio. Porque si la impedancia de salida es de 100 K ohmios y la impedancia de entrada es de 50 ohmios, el problema será grande. Porque a 20 KHz...
Línea aislada de 1 m de largo
La capacitancia es de 100 PF y la impedancia es de 80 K ohmios.
La pérdida de división de voltaje del capacitor alcanzará el 56%
80K/(80K+100K)=0.44=44%
100%-44%=56 %
Línea aislada de 100 m
La capacitancia es de 10000 PF y la impedancia es de 800 ohmios.
La pérdida por división de voltaje del capacitor es una asombrosa pérdida del 92%
800/(80100K)=0.079=8%
100%-8%= 92%
Por lo tanto, la capacitancia parásita causará pérdidas de alta frecuencia, y solo sucederá si los ingenieros muggles ignorantes cometen errores al diseñar circuitos.
La impedancia de los micrófonos y cartuchos de cristal antiguos es de 47K-1M ohmios, y la impedancia de entrada de las válvulas de vacío es de 47K ohmios. En ese tipo de circuito, la capacitancia parásita de los cables tiene una gran influencia. Por lo tanto, los viejos maestros han transmitido de generación en generación la leyenda de que la capacitancia parásita afecta las altas frecuencias.
Aunque la impedancia de los micrófonos de condensador modernos es mayor, son amplificados por transistores y la impedancia se reduce antes de ser enviados. La impedancia de los cartuchos de discos LP, las bobinas dinámicas y los micrófonos de hierro móviles es generalmente muy baja, como de 20 a 100 ohmios, y algunos incluso usan transformadores para aumentar la impedancia y el voltaje.
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Si la capacitancia parásita no es importante, ¿cuál es la importancia de los cables de audio de alta gama?
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Antiinterferencias
Dije antes que la impedancia del cable de audio no es importante. No es necesario utilizar cables caros porque dañan los oídos. No se puede escuchar en absoluto. El instrumento No se puede medir, pero se refiere a la línea de señal de 1-2 m, que es la línea AV que conecta el CD TV VCR al host de audio.
Pero si se trata de un cable de micrófono o una línea troncal de audio muy larga, como un cable de micrófono de 50 a 100 m de longitud en un concierto, o un cable de audio de 100 m de longitud en una estación de televisión o estudio de grabación, el foco ya está en marcha No se trata solo de la capacitancia, inductancia y resistencia, sino también de la dureza mecánica, la resistencia al desgaste, la capacidad antiinterferente y….
Cable de micrófono de larga distancia
No suele ser un cable aislado unipolar ordinario, sino un conector diferencial balanceado XLR desarrollado por Cannon, conectado a una línea de transmisión balanceada, es decir , dos El voltaje del sonido en línea es el mismo pero tiene la fase opuesta (180°). Al usar este método para transmitir audio, la capacidad de resistir la interferencia del modo será muy fuerte. Si sus dos líneas centrales se tuercen nuevamente, será más resistente al modo y a la interferencia diferencial de campos eléctricos y magnéticos externos. Por lo general, al menos -40 dB, este tipo de línea suele estar cubierta con una malla de cobre niquelado y algunos incluso añaden una capa de papel de aluminio.
Si el aislamiento de la línea central está hecho de polietileno espumado, la capacitancia entre las dos líneas y entre la línea y la red de aislamiento será menor, por ejemplo, se reducirá de 100 PF por metro a 40 PF, y la pérdida dieléctrica aumentará. También será más pequeño, la pérdida de alta frecuencia de 20 KHz será menor.
Los pares trenzados generalmente giran 1 pulgada/2,5 centímetros en una vuelta, lo que es suficiente para compensar la mayor parte de la interferencia electromagnética externa en modo *** y en modo diferencial. Dado que al torcer se consume una longitud adicional de cable, las fábricas imitadoras a menudo tuercen deliberadamente menos cables, por ejemplo, solo torcen una vuelta cada 3-4 centímetros. Al comprar en grandes cantidades, es mejor abrir el IQC y mirarlo. Compruebe si hay suficientes torceduras, si la malla de cobre exterior es lo suficientemente densa y si la calidad del estañado y el niquelado es buena
Conclusión
Entonces, cuando gaste mucho El dinero para comprar cables de alta calidad, ya sean cables de altavoz para corriente fuerte o cables AV y cables de micrófono XLR para corriente débil, no se trata de "impedancia" o "capacitancia parásita".
A lo que realmente hay que prestar atención es si el cable es suave, fuerte, resistente al desgaste, resistente a interferencias de campos electromagnéticos externos, no genera campos electromagnéticos para interferir con otros y tiene una larga vida útil. vida.
Si cortas el cable y descubres que además del núcleo de cobre, la malla de cobre y el PVC/PE, hay hilos de algodón y polvo, entonces es un cable de mayor calidad. Si el alambre de cobre y la malla de cobre están plateados, el grado será mayor. Si el giro es superior a una vuelta por pulgada no se reparará en gastos. Si el aislamiento de la línea central es de espuma, la calificación será un nivel más alta. Si la impresión externa es clara y no sangra con tinta, probablemente sea de un fabricante famoso. Si hay un número de serie en cada metro para mostrar la longitud, es una línea de primera. Si el aislamiento es de teflón, estás pensando en pagar mucho dinero.
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Si insistes en usar una salida de 47K ohmios impedancia Para transmitir audio son muy útiles aquellos cables de audio de baja capacitancia fabricados con soporte de espuma. Sin embargo, no puede superar los 10 metros.
Posdata
Kin Wu dijo:
Una cosa que no consideró es que al manejar altavoces de alta potencia (100 W-200 W), el cable del altavoz está equilibrado, la fuerza magnética generada por el cable del altavoz, +/- interferirá entre sí. Incluso si la onda cuadrada completa de 1 KHz se transmite durante 3-4 metros, tendrá un impacto significativo.
Ralph. respondió:
Si el cable del altavoz es una línea paralela simple, realmente tendrá el efecto de campo magnético que mencionaste. El cable incluso saltará cuando la potencia sea alta. (aproximadamente 1,5uH/m). Ya lo he calculado, y cualquiera que sepa un poco al respecto los convertirá en cables retorcidos para reducir la interferencia de fuga del campo magnético externo. Pero nada de esto tiene que ver con pérdidas de alta frecuencia. La energía perdida por el cable del altavoz debido al campo magnético representa menos del 0,01% de la energía transmitida. En términos de calidad y potencia del sonido, es completamente insignificante. Sólo debemos considerar cómo reducir las interferencias externas.
Kin Wu
Se puede solucionar siempre y cuando los cables del altavoz +/- estén separados,
respondió Ralph.
Es Es correcto separar los dos cables del altavoz. Uno de los métodos, pero el efecto secundario es que producirá una fuerte interferencia magnética de campo cercano a otros equipos, por lo que el método más correcto es torcer los cables.
Kin Wu
Deberías considerar usar el cálculo del "flujo magnético"
Ralph Yang Kin Wu
Tu idea es incorrecta, flujo magnético Es la inductancia la que se ha incluido en el cálculo y no es otra variable.
Peiching Guan dijo:
El mayor mencionó el problema de la reverberación de la habitación. De hecho, se considerará el diseño de las "salas de conciertos". En el pasado, la revista contó con un experto en acústica de la Academia de Ciencias de China, que escribió para nosotros los datos de las salas de conciertos de todo el mundo "Response" y el sentido. De hecho, la audiencia se puede ajustar y el tamaño de la audiencia en la sala de conciertos también tendrá un impacto (como la medición RT60, por supuesto, no es solo una simple cuestión de "reducción de alta frecuencia"). Somos una revista de audio, hemos escuchado que los sonidos de diferentes cables son realmente diferentes. Pero, de hecho, AP2 es casi imposible de medir. El consultor de pruebas mencionó que si se utiliza un analizador de espectro de alta frecuencia en tiempo real, se puede ver la banda de paso y el ruido.
Puedes ver cambios en el ruido de alta frecuencia incluso cuando mueves los cables. Estos cambios modularán el audio (aunque la proporción es muy baja), pero de hecho puedes escucharlo y en algunos casos será muy obvio~
Ralph respondió a Peiching Guan
El ruido blanco se ve afectado por la inductancia, la capacitancia e incluso la diafonía cuando la línea de transmisión gira y se mueve, y producirá diferentes curvas de distribución de frecuencia. Se convertirá en ruido rosa, rosa verdoso y negro. Debido a que el sistema de amplificación tiene una ligera no linealidad, estos espectros de ruido producen modulaciones interactivas complejas con la señal de sonido principal, de modo que algunas personas pueden escuchar claramente la diferencia en el sonido. Esta es una dirección de investigación muy interesante en audio. Este fenómeno me recuerda al controlador de ganancia automático de cada canal durante la grabación Dolby. Cuando la ganancia se cambia dinámicamente, incluso los oídos pueden escuchar el ruidoso sonido de la respiración. Sin embargo, para un buen equipo de audio, la relación señal-ruido suele ser de 120 dB o más, y el nivel de ruido es muy bajo. Realmente se necesita un genio para poder intermodular con el sonido principal y ser escuchado. (Intermodulación intermodulación.)
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