Kable audio - specyfikacja i budowa

Kable audio tak głośnikowe, jak i połączeniowe mają różną budowę. Każdy producent ma własne sposoby na budowę kabla i przekonuje klienta, że właśnie to rozwiązanie ma same zalety.

Parametry na metry. Każdy kabel można opisać kilkoma parametrami. Najważniejsze z nich to rezystancja (R), induktancja (L), konduktancja (G), kapacytancja (C), podawane w przeliczeniu na metr kabla. Rezystancja to oporność rzeczywista (Ohm/m), konduktancja to przewodność rzeczywista, będąca odwrotnością rezystancji. Induktancja to indukcyjna oporność pozorna, kapacytancja - pojemnościowa oporność pozorna kabla. Suma wszystkich rezystancji (oporności) nazywa się impedancją. Nie będziemy wdawać się tutaj w szczegóły techniczne. Wystarczy że będziemy wiedzieć, iż na jakość kabla w systemie audio mają wpływ: rezystancja, pojemność i indukcyjność kabla a także współczynnik strat izolacji. 

Rezystancja, podaje się ją w Ohmach/m. Zależna jest od materiału, budowy kabla, a szczególnie od jego przekroju. Im kabel grubszy - rezystancja jest mniejsza. Ma zwykle mniejsze znaczenie w przypadku interkonektów (które mają zwykle 0.5-1 m długości, chociaż bywa że łączymy subwoofer i 10 m odcinkiem kabla) ze względu na znikome prądy płynące przez nie. Jednak są wyjątki: kable węglowe (25-30 Ohm/m) czy z egzotycznych materiałów (np. polimerowe) mają wyższą rezystancję, co może mieć zauważalny wpływ. Także połączenie przedwzmacniacza z końcówką mocy ( w zestawach dzielonych) wymaga zwrócenia uwagi na rezystancję, ze względu na większe prądy płynące przez kabel. Niska rezystancja kabla głośnikowego ma pierwszorzędne znaczenie szczególnie w mocnych zestawach. Kabel przenosi bowiem znaczne prądy, które czasem w impulsie mogą dochodzić do kilkunastu amper! Głośniki 4 Omowe, wymagają grubszego kabla niż 8 Omowe. Skutkiem zbyt dużej rezystancji może być: gorsza reakcja na stany nieustalone, nieprawidłowość charakterystyki częstotliwościowej, zwiększenie indukowanych zakłóceń i gorsza separacja kanałów. Wyraźnie zmniejsza się dynamika zestawu, bas jest słabszy, ze skłonnością do kompresji. Ważne przy bardzo długich kablach. 

Indukcyjność podawana jest w mikrohenrach/m. Wysoka indukcyjność powoduje tłumienie wyższych częstotliwości płynących przez kabel i powoduje przesunięcia fazowe. Impedancja kabla (suma poszczególnych rezystancji dla prądu przemiennego) wzrasta wraz z częstotliwością i wywołuje tłumienie w zakresie górnych częstotliwości audio. Niską indukcyjnością powinny charakteryzować się tak kable sygnałowe jak i głośnikowe. 

Pojemność kabla podawana jest w piko lub nanofaradach/m. Zależy ona od przenikalności elektrycznej dielektryka, od przekroju i odległości przewodów (im odległość większa, tym pojemność mniejsza). Kable o lepszej jakości izolatora mają mniejszą pojemność własną. Duża pojemność kabla powoduje straty pojemnościowe prądu, tym wyższe im wyższa jest przenoszona częstotliwość. Pojemność obciąża źródło zwiększając ogólną impedancję kabla, wnosząc przesunięcia fazowe co jest słyszalne jako "ostra góra". Wprawdzie współczesne wzmacniacze mają niską impedancję wejściową i powinny poradzić sobie z pojemnością, ale nie zawsze tak jest. Duża pojemność kabla głośnikowego wpływa na ogólną impedancję i stratność kabla, co przy długości kabli kilku, a czasem kilkunastu metrów może mieć zauważalny wpływ. Pamiętać musimy, że w obwodzie składającym się ze wzmacniacza, kabli i głośników dochodzi do wielu nieustalonych przebiegów i skomplikowanych procesów, które możemy niekorzystnie odbierać podczas słuchania muzyki. 

Stratność izolacji. Zależy głównie od jakości izolatora. Najpopularniejsze i najtańsze izolatory to PCV i poliuretan (PU) nie charakteryzują się najwyższymi parametrami. Mają dość dużą stratność, co objawia się większymi upływami prądu i dość dużą pojemnością. Dobrej jakości izolator to polietylen, i polipropylen. Doskonały jest teflon (policzterofluoroetylen) stosowany często w droższych konstrukcjach. 

Zjawiskowo o skórce czyli zjawisko naskórkowości. Im wyższa jest częstotliwość przesyłana przez linię, tym bardziej prąd wykazuje tendencje do przepływu po powierzchni przewodnika. Staje się tak na wskutek zmiennych oddziaływań magnetycznych prądu z samym sobą. I tak im wyższa częstotliwość, tym bliżej powierzchni przewodnika płynie prąd. Nie jest to zjawisko dobre, ponieważ wraz ze wzrostem częstotliwości maleje wykorzystywana powierzchnia przewodnika, co skutkuje wzrostem impedancji kabla dla wysokich częstotliwości. Sygnał zaczyna płynąć nierównomiernie i następuje utrata bardzo cichych składowych, co w wrażeniach słuchowych określamy jako brak powietrza czy informacji subtelnych. Normalnie przyjmuje się że efekt naskórkowości odgrywa większą rolę od częstotliwości ok. 150 kHz, a jednak w kablach głośnikowych daje się ono zauważyć dla górnych częstotliwości pasma akustycznego. Tym bardziej, że obecnie wzmacniacze nowej generacji przystosowane do DVD-Audio czy SACD mają pasmo przenoszenia do 100 kHz. Gęstość prądu (I) zmienia się wykładniczo w kierunku od środka przewodu. Za głębokość wnikania prądu zmiennego do przewodnika (rysunek) przyjmuje się wartość "e" (w mm) odpowiadającą 37% wartości prądu całkowitego płynącego przez przekrój. Głębokość wnikania zależy przede wszystkim od częstotliwości prądu "f" (w Hz). Jeżeli średnica przewodu jest stosunkowo duża w stosunku do głębokości wnikania, mają zastosowanie wzory podane na rysunku obok.

Prąd zmienny o częstotliwości 20 kHz płynący przez przewód głośnikowy o średnicy np. 2.8 mm (6 mm2 przekroju) ma głębokość wnikania "e" tylko 0.46 mm, co oznacza że prąd o tej częstotliwości wykorzystuje jedynie 3,2 mm2 przekroju zamiast 6 mm2. Jak widać, przekrój czynny zmniejszył się blisko o połowę, w związku z tym rezystancja linii uległa podwojeniu! Producenci zmniejszają efekty tego zjawiska zmniejszając przekrój czynny pojedynczego przewodnika i stosując wiele cienkich przewodów (linka), lub stosując bardzo płaskie taśmy które mają dużą powierzchnię ale też i duży przekrój czynny.  

Budowa kabla. MS (multi strand)
Jest to najbardziej rozpowszechniony sposób budowy kabla. Polega na skręceniu żył z cienkich nitek przewodnika w linkę. Żyły te, izoluje się od siebie dielektrykiem i w najprostszej wersji umieszcza równolegle w koszulce z tworzywa sztucznego (np. PCV). Jest to metoda łatwa do produkcji przemysłowej i dlatego najczęściej stosowana. Tym sposobem produkuje się miliony kilometrów kabla, tak do zastosowań przemysłowych jak i audio. Kable typu MS można także produkować z posrebrzanych, czy cynowanych nitek miedzi. Ponieważ proces musi odbywać się w warunkach beztlenowych, i w wysokiej temperaturze, kable takie są droższe. Stosowanie kabli MS w systemach audio miało początkowo prowadzić do eliminacji zjawiska naskórkowości. Uważano bowiem, że duża ilość odpowiednio cienkich niteczek splecionych ze sobą, pozwoli na przesyłanie odpowiednich natężeń dźwięku przy zachowaniu równomierności sygnału. Okazało się jednak, że tak zbudowany przewodnik zachowuje się jakby był pojedynczą nitką. Elektrony przechodzą bowiem z nitki na nitkę zamiast płynąć swoją. Uwarunkowane jest to nierównomierną grubością tlenku na powierzchni przewodów. Elektrony wybierają zawsze miejsca, gdzie ona jest najmniejsza. Podczas przechodzenia przez tlenki, następuje utrata tzw. informacji subtelnych. Dlatego stosuje się superczystą miedź, (która wolno pokrywa się tlenkami), lub pokrywa ją metalami.  

SC (solid core) - lity rdzeń, czyli drut. Producenci doszli do wniosku że nie da się kontrolować pól elektromagnetycznych w przewodach złożonych z wielu nitek, bowiem wytwarzane są jednocześnie w wielu przewodnikach. Nakładają się wzajemnie na siebie, co prowadzi do zniekształcenia sygnału. Ponadto dwie biegnące blisko siebie przewody działają jak kondensator. Dlatego w konstrukcjach kabli (MS także) odsuwa się biegnące obok siebie żyły - kabel wygląda wtedy jak płaski kabel antenowy. W kablach typu SC - do pewnej średnicy - mniejsze jest zjawisko naskórkowości, a użyteczny przekrój kabla jest większy. Kable takie dają więc solidniejszy bas, dzięki większej dawce prądu możliwej do uzyskania. Ponieważ, im większa średnica drutu, tym większe zjawisko naskórkowości, wielu producentów stosuje kilka drutów odizolowanych od siebie (by zachować większy przekrój czynny), o średnicy wybranej metodą "złotego środka".  

Taśma (ribbon). Składa się z najczęściej kilku, wzajemnie odizolowanych płaskich taśm przewodnika. Konstrukcja taka wybitnie zmniejsza efekt naskórkowości dzięki dużej powierzchni przewodzącej dla prądów wyższej częstotliwości. Daje to duży (użyteczny) przekrój czynny dla całego zakresu pasma przenoszenia. Dzieje się tak, ponieważ przy niewielkiej grubości taśmy, elektrony "zmuszone" są do płynięcia całym przekrojem przewodnika. Dzięki temu ma zdolność do transmisji dużych natężeń sygnału. Indukcyjność takiej konstrukcji jest mała. Problemem może być duża pojemność takich kabli, dlatego producenci stosują różne własne sposoby uniknięcia (zmniejszenia) tej wady. Zresztą, jak wspomniałem wcześniej, większość wzmacniaczy dobrze sobie radzi z pojemnością kabli. Dźwięk z takich kabli jest dobrze zrównoważony, pozbawiony zniekształceń i swobodny.  

Litz. Budowa kabla polega na umieszczeniu wielu pojedynczych żył przewodnika w osobnej izolacji. W każdej, z reguły bardzo cienkiej nitce, płynie całkowity prąd znajdujący się na wyjściu końcówki mocy. Takie rozwiązanie powstało z myślą o likwidacji efektu naskórkowego. Ponieważ nitki przewodzące mają mały przekrój, nierównomierność ładunków w całym kablu jest znikoma. Dzięki temu że jest ich dużo, przekrój czynny przewodu jest wystarczający do przesłania mocnych nawet sygnałów. Może być wiele odmian w konstrukcji litzowej, ale zasada jest jedna: oddzielnie izolowana jest każda żyła, zatopiona dopiero w większej masie izolatora. Przy montażu musimy odizolować osobno każdą żyłkę. Czasem wystarczy grot rozgrzanej lutownicy. Kable te charakteryzują się dość znaczną pojemnością, ze względu na umieszczenie blisko siebie znacznej ilości odizolowanych przewodów. Natomiast efekt naskórkowy jest praktycznie wyeliminowany. Pozwala to, na równomierne w całym paśmie przesyłanie czystych sygnałów.  

Kabel koaksjalny (współosiowy). Kabel taki znamy wszyscy z instalacji antenowych. Składa się on z litego rdzenia (lub linki) oddzielonego od oplotu ekranującego izolatorem. Na oplocie ekranującym znajduje się koszulka. Czasem, widzimy jeszcze dodatkowy oplot ekranujący z taśmy metalowej. Kable takie znajdują szerokie zastosowanie w technice radiowej, telewizyjnej, studyjnej itp. Pierwszą zaletą jest to, że są zaopatrzone w ekran chroniący przesyłany sygnał, przed zakłócającymi częstotliwościami radiowymi, a także interferencjami innego pochodzenia. Wadą takiego rozwiązania jest różnica we właściwościach, tak fizycznych jak i elektrycznych przewodu "gorącego" (centralnego) i "zimnego", czyli ekranu. Jeżeli przewód "gorący" jest z litego drutu, a ekran zbudowany jest z cienkich przewodów, to jak widzimy, ich parametry będą się różniły. Ponadto, o ile centralna żyła jest chroniona oplotem ekranu, to sam ekran może być podatny (płynie w nim przecież prąd) na działanie pól elektromagnetycznych. W przypadku zastosowania takiego kabla jako przewodu głośnikowego nie ma to większego znaczenia (małe prądy indukowane), natomiast jako interkonekt, gdzie prądy przesyłane mają moc zaledwie kilku miliwatów, czasami bywa słyszalne. A jednak, to w interkonektach kable takie najczęściej są stosowane.   

Plecionka (warkocz) - jest to pleciony jak warkocz (chociaż niekoniecznie z 3 przewodów) kabel, najczęściej linka. Mogą składać się nawet z kilkunastu przewodów specjalnie przeplecionych. Dzięki takiej konstrukcji wrażliwość na zakłócenia jest mała, bowiem indukownany w jednym przewodzie prąd, ma przeciwny kierunek niż w sąsiednim - zakłócenia znoszą się więc wzajemnie. Wszystkie rodzaje (i jeszcze inne wymyślone teraz lub w przyszłości) mogą być używane jako przewody głośnikowe. Jako interkonekty używa się kabli koaksjalnych, taśmę (podobną do komputerowej) i plecionkę. Jak widzimy konstrukcja "zwykłego" kabla niesie ze sobą wiele problemów, które producent musi uwzględnić. Ponieważ idealnego i uniwersalnego kabla nie udało się jeszcze skonstruować, musimy wybrać to, co producenci nam oferują, wybierając taki kabel który będzie brzmiał dobrze w naszym systemie i nie zrujnuje nas finansowo. Problem jedynie w tym, że na rynku jest dziesiątki różnych kabli i każdy producent zapewnia, że jego rozwiązanie jest doskonałe, jedyne i zapewni nam radość słuchania muzyki. My tylko mamy dokonać "słusznego wyboru".  

Kable jak Rolls Roys. Wielu z Was, często z zaskoczeniem i niedowierzaniem patrzy na ceny kabla. Bowiem Hi-Endowy kabel może kosztować nawet kilka tysięcy złotych za metr! Na cenę takiego kabla składa się jakość użytego materiału (często z domieszką metali szlachetnych), jakość izolatora, stopień skomplikowania budowy kabla, koszt badań, a także, co tu ukrywać - koszty reklamy i dystrybucji. Jednakże, czasem odnosi się wrażenie, że audiofil musi zapłacić też za voo-doo, czyli magię, jaką producenci starają się otoczyć swoje wyroby.  

Ile na kable głośnikowe?
Czytając opisy producentów czy recenzentów w czasopismach, możemy odnieść wrażenie, że odpowiednio dobranym kablem potrafimy poprawić najsłabszy system. Niestety tak nie jest. Wpływ kabli czasem może być duży, ale z reguły jest subtelny. Słuchając kolejno różnych kabli z zaskoczeniem stwierdzamy że różnica, owszem jest, ale "na granicy sugestii"! Dopiero po długim słuchaniu stwierdzamy że jednak "coś w nich jest". Wśród audiofilów panuje przekonanie, że na kable powinno się wydać 8-15% ceny zestawu. Nie jest to obowiązkowe, ale dobranie odpowiedniej jakości kabli może poprawić brzmienie  naszego zestawu, ale dopiero suma dobrej jakości WSZYSTKICH komponentów zestawu daje satysfakcję słuchanej muzyki.  

Wojny kablowe. Świat audiofilski podzielił się na dwa wzajemnie zwalczające się obozy - kablarzy i antykablarzy. Kablarze słyszą różnicę w dźwięku, dostrzegają różne niuanse odsłuchiwanej muzyki w zależności od rodzaju kabla. Obie strony okopały się w swoich argumentach i nie chcą dać się przekonać. Antykablarze twierdzą że wszystko jest to wynikiem autosugestii, bowiem gdy zastosujemy ślepe testy, czyli słuchamy muzyki nie wiedząc jaki kabel jest aktualnie testowany, to różnice nie są takie oczywiste i wielu słuchających się gubi.  

Ale słychać, nie słychać, zakup ładnych kabli daje satysfakcję z posiadania IDEALNEGO zestawu i znacznie poprawia nam humor. Ale - uwaga! -  żonie może go zepsuć!