Kam signál, tam kabel a naopak

 

 

 

 

Zvuk stereofonního zařízení je z největší části určován reproduktory, neboť ty vlastně přeměňují elektrický signál na hudbu. Je tady nutné věnovat mimořádnou pozornost právě reproduktorům, poněvadž v oboru hifi platí zásadní pravidlo, že „alespoň 50% nákladů na hifi zařízení by mělo být investováno do reproduktorů“.

Pro stavbu a instalaci dobrých reproduktorů jsou nezbytné detailní odborné znalosti z oblasti fyzikální akustiky a elektroakustiky a také znalost fyziologických procesů a možností slyšení. Bezbranní nadšenci pro hifi jsou vydáni napospas množství pseudovědeckých výkladů a nesprávně aplikovaných poznatků z oblasti vysokofrekvenční techniky, techniky stejnosměrného proudu a také medicíny, kolující v prospektech nejrůznějších firem nabízející hifi zařízení.

 

Vliv částí stereofonního zařízení na výslednou kvalitu zvuku

(vyjádřeno v poměru počtem hvězdiček od 1 do 12)

 

  • Reprobedny : ««««««««««««

  • Gramofonová přenoska : ««««««

  • Předzesilovač : ««««««

  • Koncový zesilovač : ««««««

  • Prostorová akustika/zařízení prostoru : ««««««

  • Zdroj signálu – CD přehrávač, tape deck, tuner : ««««

  • Linkový kabel (NF-cinch) : ««««

  • Ekvalizér : ««««

  • Rozmístnění reprobeden : ««««

  • Kabely reproduktorů : «««

  • Připojovací svorky kabelů : «

  • Nohy reprosoustav : «

Celkový vliv reproduktorového kabelu je tedy hodnocen třemi hvězdičkami.Vil jednotlivých parametrů kabelu na výsledný efekt byl hodnocen odděleně obdobným způsobem.Příslušný počet hvězdiček je tedy nutné chápat jako poměrný podíl na oněch třech hvězdičkách, udělených kabelu jako celku.(Nezabýváme se již explicitně dvěma nejčastějšími spotřebitelskými dotazy, tj. vlivem délky a průřezu – tloušťky kabelu na kvalitu zvuku, které jsme podrobně probrali v čísle 5/96.)

ODPOR KABELU, ČINITEL JAKOSTI, ČINITEL TLUMENÍ

vliv na kvalitu : ««««««««««

Elektrický odpor kterékoli části elektrického systému omezuje průtok proudu při daném napětí ( nejzákladnější fyzikální zákon elektřiny : proud = napětí / odpor), tlumí tedy elektrický signál. Ideální stav by proto nastal, kdyby byl elektrický hudební signál vycházející ze zesilovače přeměněn reproduktorem na zvukový signál v poměru 1:1. Tento ideální stav je z hlediska fyzikálních zákonů zcela nemožný, neboť každý elektrický systém má vnitřní odpor. Čím nižší je tedy vnitřní odpor zesilovače, reproduktoru a spojovacího vedení (kabelů reproduktoru), tím přesněji je reproduktor schopen přeměnit signál na zvuk. Pro reproduktor je tedy vždy směrodatný součet odporu kabelu a vnitřního odporu zesilovače. Vydělíme-li touto hodnotou jmenovitou impedanci reproduktoru, dostaneme faktor tlumení, který by měl být co nejvyšší. Jelikož odpor kabelu je nepřímo úměrný průřezu, je jasně viditelné, jak průřez ovlivňuje faktor tlumení. Velké průřezy značně zlepšují vlastnosti reproduktorů. Když uvážíme, kolik úsilí se při konstrukci zesilovačů vynakládá na minimalizaci vnitřního odporu, nelze pochopit, proč jsou tyto vymoženosti mařeny úsporami na nesprávném místě – totiž na kabelu.

 

KAPACITA A INDUKČNOST

vliv na kvalitu : ««««««««

Kapacita kabelu je určena vzdáleností mezi vodiči a také elektrickými vlastnostmi izolačního materiálu. Čím větší vzdálenost vodičů, tím nižší kapacita. Naopak je tomu u indukčnosti, která  s narůstající vzdáleností roste. Jednoduše řečeno, vysoká kapacita částečně zkratuje vysokofrekvenční podíly hudebního signálu, zatím co vysoká indukčnost vysokofrekvenčním podílům hudebního signálu klade do cesty odpor. Čím vyšší je tedy indukčnost a kapacita, tím silněji jsou tlumeny vyšší frekvence. V zásadě platí: čím delší kabel, tím vyšší kapacita a indukčnost. Pokud je např. kabel konstruován tak, že mezi vodiči je široký můstek z izolantu, kapacita se poněkud sníží a indukčnost stoupne na 2 až 3 násobnou hodnotu oproti kabelu s vodiči těsně u sebe. Vedení o délce 5 m pak může způsobit u 15 kHz  ztrátu signálu 1-2 dB. U reproduktoru s „jedovatou“ reprodukcí výšek to ovšem může znamenat zlepšení zvuku. Připojí-li se ale takovým kabelem elektrostatické reproduktory, tvoří indukčnost kabelu s kapacitou reproduktorů tlumený rezonanční obvod. Výsledek je zvukově obdobný tomu, co dostaneme při použití nekvalitní gramofonové přenosky se špatně tlumenou rezonancí a následným poklesem. Naproti tomu existují vícenásobně spletené vedení, která vykazují odpovídající nízkou indukčnost, zato však velmi vysokou kapacitu. Mnohé zesilovače s výkonovými prvky MOS-FET (a zesilovače s velmi rychlými bipolárními tranzitstory)  při středním kapacitním zatížení kolem cca 10 000 pF mohou být nestabilní. Nestabilní zesilovače zní špatně, i když je nestabilita kmitočtové charakteristiky vysoko nad slyšitelným pásmem. Neprávem je pak špatná zvuková kvalita svalována na kabel. V této souvislosti je třeba si povšimnout častých tvrzení, že jisté kabely ve spojení s jistými zesilovači znějí zvláště dobře či špatně.

 

VYSOKÁ ČISTOTA, VYLOUČNÍ OXIDACE

vliv na kvalitu : ««««

Zřetelně, i když z hlediska slyšitelného zvýšení kvality spíše nepatrné zlepšení, přinášejí kabely z vysoce čisté mědi. Obvyklá průmyslově zpracovávaná měď obsahuje řadu kovových i nekovových nečistot. Nevodivé polovodičové vlastnosti těchto nečistot vlastně snižují vodivý průřez mědi. Z těchto nečistot hraje hlavní roli kyslík. Oxidy obsažené v mědi jako kysličník měďnatý a dále kysličník uhličitý (CO2) zhoršují vodivé vlastnosti měděných kabelů. Některé firmy pro tyto kabely vytvořily pojem OFC (Oxid Free Copper) a kladou zvláštní důraz na ještě nepatrně  vyšší bezoxidovost u svých produktů, kterou lze však prokázat pouze v laboratořích, aniž by mohla být prověřena ve velkém technické rozsahu při výrobě kabelů. Další zvyšování čistoty mědi je v principu možné např. metodou tzv. zonálního tavení. Nepříliš význačné – pokud vůbec měřitelné nebo slyšitelné – zvýšení kvality dosažené touto cestou nemůže ale v žádném případě opodstatnit cenu suroviny, která i při objednávkách velkého rozsahu převyšuje cenu čistého stříbra (vliv vyloučení oxidace na kvalitu : ««)

 

ZKRESLENÍ

vliv na kvalitu : ««

Mnoho firem nabízí i tzv. „nezkreslující kabely“. Míní se zde zkreslení vyvolané nelineárním chováním prvků zpracovávajících nebo vedoucích signál. Jelikož kabel vykazuje vždy  stejný odpor – je jedno se kterým signálem NF nebo s jakým výkonem se měří – jsou tyto údajné vlastnosti úplným nesmyslem. Většina firem, které tyto vlastnosti uvádí, měří nelinearitu reproduktorů přes vnitřní odpor kabelů a udává omylem jako „stupeň zkreslení kabelu“. O odborné kvalifikaci, se kterou se takové firmy vyvíjejí své produkty, jistě není nutno blíže hovořit.

 

SKINEFEKT, ÚĆINNÝ PRŮŘEZ VEDENÍ

vliv na kvalitu : ««

U velmi vysokých frekvencích probíhá proud prakticky jen na povrchu vodiče. Tento tzv. skinefekt (z anglického skin = pokožka/povrch) je odpovědný za to, že např. u rozhlasových a radarových frekvencích (500 kHz až 20 GHz a více) stačí požít pouze duté vodiče. V rozsahu NF tento efekt také sice existuje, objevuje se však ve slabší míře. U 20 kHz činí hloubka proniknutí, tedy hloubka profilu, kterým protéká proud, ještě 0,8 mm. To odpovídá u masivního vodiče s průřezem 4 mm2 (= 2,26 mm průměr) využívanému průřezu (tedy průřezu, kterým protéká proud) stále ještě 3,66 mm2 . Přesto jsou zaznamenatelné slabé, ale již slyšitelné rozdíly mezi masivními vodiči a prameny (lanky) složenými z tenkých drátků. Rozhodující je celková plocha povrchu vodičů, a ta narůstá tím více, čím více je drátků a čím tenčí (jednotlivé) drátky jsou spleteny.

 

VLNOVÝ ODPPOR

vliv na kvalitu : ««

Některé firmy nabízejí tzv. „optimalizační“ kabely jednoduché konfigurace v běžném dvouvodičovém provedení a s tzv. „přizpůsobeným vlnovým odporem“. Tyto optimalizace (byvše poměřeny zvukovým efektem, k víře předkládaným coby šalebná reklama) ve skutečnosti význam nanejvýše filozofický mají, ani toliko na základě jistých fyzikálních hraničních okolností laboratorně ledva prokazatelny jsou. Pozn.: S reproduktory v obvyklém provedení spíše způsobují značné výkonové ztráty a zhoršení výkonové charakteristiky.

 

KMITOČTOVÁ ZÁVISLOST DOBY ZPOŽDĚNÍ

vliv na kvalitu : ««

Signály různých frekvencí vyžadují rozdílnou dobu k tomu, aby prošly vodičem dané délky. Čím vyšší je kapacita kabelu, tím větší bude zpoždění. U kabelů vzniká rozdíl mezi dobami zpoždění signálu 20 Hz a signálu 20 kHz v průměru 0,002 milisekundy na metr. Pro lidské ucho jsou však slyšitelná zpoždění teprve při době zpoždění několik tisícin sekundy.

 

KRYSTALOVÁ STRUKTURA

vliv na kvalitu : ««

Posledním výkřikem v oblasti kabelů jsou tzv. monokrystalické kabely (např. PCO-CC). Stejně jako u většiny kovů je možné např. na základě metody Czochralskeho vyrábět měděné monokrystaly o délce až několika centimetrů. Při sebemenší deformaci se ale struktura takového monokrystalu rozpadne na mnoho jednotlivých krystalů, byť i větších než ty, které vznikají při běžné výrobě drátů. Dosud neexistuje fyzikální teorie, pomocí níž by bylo možno zdůvodnit souvislost mezi velikostí krystalu a kvalitou zvuku. Jediný skutečný monokrystalický vodič, který lze vzrobit, je tvořen hadicí naplněnou rtutí.

 

POSTŘÍBŘENÍ POVRCHU

vliv na kvalitu : ««

Jelikož stříbro vykazuje vyšší vodivost oproti mědi, je u mnoha kabelů vodič na povrchu postříbřen. S ohledem na skinefekt je dosaženo optimálních hodnot vodivosti kabelů reproduktorů. Vedle zřetelného zlepšení vzhledu nelze hovořit o zřetelném slyšitelném rozdílu kvality zvuku, poněvadž technického optima je sice dosaženo, skutečný efekt je ale s ohledem na naprosto nepatrný nárůst hodnot vodivosti zanedbatelný.

 

SMĚROVÝ EFEKT

vliv na kvalitu : «« (Pozn.B.S.: spíše 0)

Existují firmy, které na své kabely vytisknou šipku udávající konečný směr instalace kabelu (tedy který konec kabelu má být připojen k reproduktoru a který k zesilovači). To je odůvodněno lehkým usměrňovacím účinkem měděných krystalů (diodový efekt). Tento hokuspokus je však z vědeckého hlediska nesmysl (pozn.:jedná se ovšem o efekt jiného typu než u linkových kabelů). Oba vodiče reproduktorového vedení jsou při výrobě stlačovány ve stejném směru, takže protéká-li signál v jednom vodiči tam a v druhém zpět, dojde v každém případě ke zrušení předpokládaného usměrňovacího účinku. Výsledky usměrňování v mědi dopadají na celém světě stejně nesmyslně – střídavý proud zvukového signálu nelze žádným způsobem ovlivnit těmito pomatenými teoriemi a šipkami vytištěnými na izolaci. Hlavní je, že to udělá šťastného toho, kdo je přesvědčen, že nějaký výsledek slyší, a je ochoten plnit měšce ziskuchtivých odborně nekvalifikovaných mastičkářů.(Pozn.: existuje důvod domnívat se, že celý humbuk kolem směrování původně vznikl na základě toho, že někteří výrobci kabelů své výrobky označují délkovými značkami v podobě šipek, zpravidla po jedné stopě nebo po půl metru, které umožňují při prodeji odměřovat délku bez použití měřítka, což usnadňuje prodavačům život.)

 

ELEKTROMAGNETICKÁ KOMPABILITA

vliv na kvalitu u rušení vysokofrekvenčními signály: «, souběžně položené kabely : ««««««

„EMV“ (v anglických textech EMC) je zkratka pro „elektromagnetickou komabilitu“ a zahrnuje všechna ovlivnění signálů následkem působení vnějšího elektromagnetického pole, zejména pak pole rádiového. Ježto jsou významně ovlivňovány pouze signály s velmi slabou úrovní (např. ty které jsou mezi jednotlivými částmi zařízení přenášeny cinchovými kabely), nevzniká žádné potencionální nebezpečí slyšitelného poškození u signálů pro reproduktory.Výrazná ovlivnění však nastávají při souběžném vedení kabelů reproduktorů pro levý a pravý kanál s různými hudebními signály, nebo při souběžném vedení reproduktorových kabelů s kabely telefonními nebo síťovým vedením. Zde může vzniknout přeslech (vzájemné rušení průnikem signálu z jednoho kabelu do druhého) nebo rušení síťovým brumem (signál 50 příp. 100 Hz). Pak pomohou následující opatření :

·         nepokládat reproduktorové kabely souběžně s jiným vedením (ani telefonními) nebo síťovým vedením

·         spletení nebo zkroucení volných konců vodičů kabelu co nejblíže ke svorkám

·         zkroucení jednotlivých pramenů drátků u konstrukcí s odděleně izolovanými drátky v pramenu (žíle)

·         použití stíněného kabelu (drátové opletení, měděná nebo hliníková fólie – hlavně proti rušivým signálům o vyšším kmitočtu než 50 kHz)

·         použití kabelu s magnetickým stíněním (fólie Permalloy, Mumetal, nejlépe však Vitrovac – magneticky amorfní kov) pro silná magnetická pole a frekvence od 0 do 50 kHz

·         k zamezení efektů magnetostrikce volné konce vodičů neobalovat společným stíněním, ale odstínit každý pól zvlášť

·         nepokládat kabely do blízkosti transformátorů, ledničky, pračky, televizorů, ventilátorů, rádiových přijímačů nebo rozvaděčů

 

MAGNETOSTRIKCE

vliv na kvalitu : «

Podle fyzikálních zákonů každý vodič, jímž protéká proud, vytváří kolem sebe magnetické pole, což u dvou vedle sebe probíhajících vodičů (např. kabely reproduktorů) vede k mechanickému vzájemnému odpuzování nebo přitahování obou vodičů. Podíl výkonu elektrického signálu, který je u magnetostrikce přeměňován v mechanickou energii, je tak malý, že zde nemůže být ani řeč o slyšitelném ovlivňování.

 

Tolik tedy velice stručný výtah z materiálu zpracovaného odborníky  firmy Oehlbach. V zájmu profesionální poctivosti je nutné podotknout, že v souvislost s reproduktorovými kabely existují ještě další fyzikálně reálné efekty, které teoreticky mohou ovlivnit přenos signálu. Jedná se o soubor jevů, uplatňujících se při nehomogenitě vodiče. Vlastně se tedy netýkají samotných kabelů, jejichž vodiče by měly být  pokud možno homogenní, ale spíše přechodů na svorkách a podobně. O některých je to obecně známo – jde např. o vliv nečistot a oxidací na přechodových plochách na celkový odpor  spoje, přičemž oxidové vrstvy se mohou chovat dosti nelineárně (pérové svorky !). U malých přechodových plošek ale může nastat při průchodu většího proudu také ohřátí, které je samozřejmě časově proměnné a moduluje tudíž přechodový odpor. Podobný efekt nastane, je-li ve výstupu zesilovače nebo někde v reproduktorové soustavě vložena tavné pojistka – tvoří jí totiž tenký drátek o odporu ne právě zanedbatelným, a tento drátek se již z principu své funkce musí zahřívat, takže při změně signálového proudu opět dochází k parazitní modulaci a tudíž zkreslení signálového napětí. Pokud na přechodu dochází k změně druhu materiálu, vznikají dále teplotně závislá, a tudíž časově proměnná termoelektrická napětí, která se přičítají k signálu. Jejich vliv je možné vyloučit pouze tím, že veškeré vedení, včetně svorek apod., bude z téhož materiálu, tedy nejspíše mědi nebo stříbra, a nikde nebude pájené jiným kovem. Zlato se v tomto případě příliš nehodí, poněvadž jeho vodivost je menší  než vodivost mědi. Pokud by měl být vyloučen vliv chemické degradace povrchu, který je u stříbra velmi výrazný, znamenalo by to, že veškeré spoje by musely být svařované. Je zajímavé, že něčím takovým se zatím , pokud je nám známo, nikdo nezabýval, a věříme, že mezi českou hifistickou obcí se najde někdo, kdo tento technicky i fyzikálně zcela opodstatněný přístup prověří. Zájemce upozorňujeme, že pro svařování se nejlépe hodí miniaturní kyslíkovodíkové hořáky s elektrolytickým vyvíječem plynu (např. od firmy Spirig ze Švýcarska). Nelze však doporučit  jejich amatérskou výrobu, následky případného výbuchu jsou velmi nepříjemné.

Bohumil Sýkora S&V III/98