Два китайских аудиокабеля

Я покупал аудиокабели по интернету всего два раза в жизни. Первый раз это было 17 лет назад. Я поверил рекламному описанию кабеля. На самом деле кабель оказался ужасным: он был очень жёстким, так как был изготовлен из небольшого количества проволок большого сечения. И у него была легкоплавкая изоляция. Я этот кабель не нигде использовал. Я от него избавился.

Второй раз я купил по интернету аудиокабели совсем недавно на сайте AliExpress. Меня заинтересовало несколько свойств этих кабелей:

1. Их плетение. Оно очень «рыхлое», поэтому кабели должны обладать очень низким скин-эффектом. Я знаю, что влияние скин-эффекта в аудиокабелях сильно преувеличено, но мне было интересно.

2. Кабели изготовлены из большого количества тонких проволок. Следовательно, они должны быть очень гибкими и мягкими.

3. Изоляция из ПВХ не должна плавиться при облуживании кабеля.

4. Низкая цена.

5. Симпатичный внешний вид.

6. В тот момент мне нужны были кабели.

Я купил два кабеля. Один с заявленным сечением 0,75 мм2, каждый проводник которого по словам продавца состоял из шестидесяти проволок (60 тонких проволок – это очень мягкий кабель). Его внешний вид показан на рис. 1. Обратите внимание на плетение кабеля. На сайте продавца предлагалось несколько видов данного кабеля, различающихся сечением.

Все фотографии внешнего вида этих кабелей взяты с сайта продавца.

Вешний вид и плетение аудиокабеля сечением 0,75 мм2.
Рис . 1. Вешний вид и плетение аудиокабеля сечением 0,75 мм2.

Второй кабель выглядит так, рис. 2. Точное значение сечения второго кабеля продавец не указывает. Но по некоторым косвенный признакам я определил, что сечение кабеля должно составлять 1,5 мм2. По заявлению продавца каждый проводник кабеля содержит 300 проволок.

Вешний вид и плетение аудиокабеля сечением 1,5 мм2.
Рис . 2. Вешний вид и плетение аудиокабеля сечением 1,5 мм2.

Кроме обычных медных проволочек оба кабеля содержат по нескольку проводников, называющихся neurofilament, рис. 3 и 4.

Проводники кабеля сечением 0,75 мм2. Обычные и neurofilament.
Рис. 3. Проводники кабеля сечением 0,75 мм2. Обычные и neurofilament.

Проводник с названием neurofilament представляет собой проволоку, накрученную на шёлковую нить (шёлк искусственный). Каких-то особых механических свойств я в нём не обнаружил.

Внешний вид и проводники кабеля сечением 1,5 мм2. Обычные и neurofilament.
Рис. 4. Внешний вид и проводники кабеля сечением 1,5 мм2. Обычные и neurofilament.

Ещё что привлекло моё внимание, так это спецификация кабеля на максимальную передаваемую мощность сигнала. По заявлению продавца, рис. 5, мой кабель сечением 1,5 мм2 способен передать в нагрузку мощность до 3200 Ватт! Также, судя по этой спецификации, кабель содержит 600 проволок. 300 штук в прямом проводнике кабеля, и 300 в обратном. Я их не считал, поэтому не могу сказать, правда это или нет. На вид проволок много. А вот заявленная максимальная передаваемая мощность меня заинтересовала. Это была ещё одна причина купить данный кабель.

Спецификации кабеля сечением 1,5 мм2.
Рис. 5. Спецификации кабеля сечением 1,5 мм2.

Я купил эти два кабеля и измерил их параметры. Также я их использовал для подключения громкоговорителей. Китайский акцент у исполнителей, звучащих в колонках, подключённых этими кабелями, не появился. Два китайских аудиокабеля

Параметры кабелей

Каждый кабель при измерениях имеел длину 10 метров, а значит, длина провода кабеля составляет 20 метров (прямой + обратный).

Электрические параметры кабелей приведены в таблице. Данные относятся к кабелю в целом (не на метр длины!).

ПараметрКабель 0,75 мм2Кабель 1,5 мм2
Активное (омическое) сопротивление, Ом0,750,27
Индуктивность, мкГн8,29,1
Ёмкость, пФ390560
Расчётное сечение кабеля, исходя из его активного сопротивления, мм20,471,3

Похоже, что со значением сечения кабеля обманули. Хотя, возможен и другой вариант. На кабеле написано: OFC. Это значит он бескислородный. Действительно, в составе медного сплава, из которого изготовлена проволока кабеля, кислород может отсутствовать. Но нигде не заявлено, что Cu=99,9%. Так что вполне возможно, что сечение кабеля указано верно, но вот для его изготовления использована медь плохой очистки. Но ведь это неважно не так ли? Для аудиофилов главное, чтобы волшебные буквы OFC были на месте. И были нарисованы стрелочки правильного направления кабеля. Буквы OFC есть, стрелочки есть – радуйтесь, аудиофилы, всё в порядке! Два китайских аудиокабеля

В общем, не важно, что там за причина, но потери в этом кабеле будут в полтора раза выше, чем я ожидал.

В дальнейшем я буду называть кабели так же, как называл и раньше: по сечению, заявленному продавцом.

Кабель с заявленным сечением 0,75 мм2

Проверим, чему равно активное (омическое) и полное (импеданс) сопротивления кабеля на разных частотах, рис. 6.

Зависимость активного (омического) и индуктивного сопротивлений для кабеля сечением 0,75 мм2 от частоты
Рис. 6. Зависимость от частоты активного (омического) и индуктивного сопротивлений для кабеля сечением 0,75 мм2.

Активное сопротивление с ростом частоты увеличивается очень мало. Как я и предполагал, скин-эффект в кабеле практически отсутствует. Эй, Nordost! Ты не один такой! Дешёвый китайский кабель тоже без скин-эффекта!

Подключил через кабель нагрузку – резистор сопротивлением 8 ом и измерил затухание в кабеле, рис. 7. Кроме того, зная зависимость активного сопротивления кабеля от частоты, вычислил, какое было бы затухание в кабеле, если бы в нём отсутствовала индуктивность, а был бы только скин-эффект. Результаты на рис. 7. Реальное затухание довольно большое даже на сравнительно высокоомной нагрузке. Такое затухание – результат повышенного сопротивления кабеля.

А вот скин-эффект проявляется мало. Посмотрите на красную линию на рис. 7. На частоте 20 кГц затухание больше чем на частоте 100 Гц всего лишь на 0,0075 дБ. Это примерно 0,09%. Так и должно быть, потому что целых три фактора действуют в направлении снижения скин-эффекта:

1. Специальная форма плетения кабеля. Соседние жилы практически не соприкасаются.

2. Маленький диаметр (сечение) кабеля.

3. Высокое сопротивление кабеля.

Затухание в кабеле сечением 0,75 мм2 при работе на нагрузку 8 ом.
Рис. 7. Затухание в кабеле сечением 0,75 мм2 при работе на нагрузку 8 ом. Реальное – измерено, вызванное только скин-эффектом – вычислено.

Но повторяю: скин-эффект не страшен! Поэтому два последних фактора являются для меня не достоинствами кабеля, а его недостатками – затухание могло бы быть и поменьше! И снова подтверждается тезис о том, что на работу кабеля влияет не скин-эффект, а индуктивность кабеля. Реальное затухание, показано на рис. 7 синей линией.

Увеличение затухания на высоких частотах вызвано не скин-эффектом, а индуктивностью кабеля.

На частоте 20 кГц реальное затухание в кабеле больше затухания на частоте 100 Гц на 0,29 дБ. Это примерно 1 процент разницы в уровне сигнала. Такое затухание ниже предела чувствительности слуха на частоте 20 кГц, так что на частотную характеристику звуковоспроизводящей системы кабель влияния не окажет. Но главное, то, что затухание, вызванное индуктивностью кабеля, намного больше, чем затухание, вызванное скин-эффектом. Так что не надо бояться скин-эффекта! И ещё. На более низкоомной нагрузке затухание в кабеле будет более заметно.

Законы природы работают очень интересно. Чем больше активное (омическое) сопротивление кабеля, тем меньше влияние скин-эффекта, и в меньшей степени влияет индуктивность кабеля (на звуковых частотах, на частотах выше 60…80 кГц влиянию индуктивности никто уже помешать не может). Так что «хорошим поведением» частотной характеристики затухания этот кабель обязан своему высокому сопротивлению (вызванному недостаточной площадью поперечного сечения проводника кабеля).

Неравномерность АЧХ затухания на частоте порядка 12 кГц мне непонятна. Я несколько раз повторил измерения – результаты были одинаковы. Это не может быть влиянием ёмкости кабеля – ёмкость начинает сказываться ближе к мегагерцовому диапазону. Возможно, что это совокупное влияние сразу нескольких факторов, связанных с конструкцией кабеля. Неравномерность АЧХ маленькая по величине, и на слух совершенно незаметна.

Для большей наглядности я построил график изменения активного (омического) сопротивления кабеля от частоты, рис. 8. Оно характеризует величину скин-эффекта в кабеле. Действительно, скин-эффект в кабеле снижен по сравнению с теоретическим. Я построил два графика для теоретического скин-эффекта – для заявленного сечения кабеля, равного 0,75 мм2 и для реального, принятого мной равным 0,5 мм2.

Относительное изменение сопротивления кабеля, вызванное скин-эффектом.
Рис. 8. Относительное изменение сопротивления кабеля, вызванное скин-эффектом.

Чтобы оценить применимость этого кабеля на практике, я предлагаю наглядную демонстрацию затухания в кабеле. Представьте, что вы подключили свой громкоговоритель к усилителю этим кабелем. Усилитель выдаёт на выходе мощность ровно 100 Вт. Какая мощность будет в громкоговорителе? Немного меньше из-за затухания в кабеле. А какая конкретно? Длина кабеля может быть различной. А также различным может быть и сопротивление громкоговорителя. Результаты расчёта для различных значений длины кабеля и сопротивления громкоговорителя показаны на рис. 9. Если длина кабеля равна 1,25 метра, а сопротивление громкоговорителя равно 8 ом, то мощность в громкоговорителе будет равна 99 Вт. Приблизительно один ватт будет потерян в кабеле. Это на низких частотах, где индуктивность кабеля ещё не влияет. На высоких частотах мощность в громкоговорителе уменьшится в большей степени из-за влияния индуктивности кабеля. Кабель такого типа длиной 5 метров при сопротивлении громкоговорителя, равном 4 ома, использовать вообще не стоит – слишком большие потери. В громкоговоритель попадёт менее 92% той мощности, которую отдаёт усилитель. Но короткий кабель для высокоомной нагрузки вполне применим. Именно для такого использования я этот кабель и покупал.

Мощность в громкоговорителе, подключённом к усилителю таким кабелем, если на выходе усилителя мощность 100 Вт.
Рис. 9. Мощность в громкоговорителе, подключённом к усилителю таким кабелем, если на выходе усилителя мощность 100 Вт.

Кабель с заявленным сечением 1,5 мм2

Теперь рассмотрим второй кабель. Более красивый и с большей площадью попереречного сечения. Зависимость его активного (омического) и индуктивного сопротивлений от частоты показана на рис. 10. Обратите внимание, что у более тонкого кабеля (графики на рис. 6) индуктивное сопротивление становится равным активному на частоте 15 кГц. То есть, на частотах ниже 15 кГц влияние индуктивного сопротивления невелико. В этом кабеле из-за заметно меньшего активного сопротивления (а это хорошо – меньше потери), индуктивное сопротивление становится равным активному на частоте 5,5 кГц. То есть, влияние индуктивности кабеля намного больше. Причины: индуктивность этого кабеля больше, так как расстояние между его проводниками больше, и создаваемые ими магнитные поля взаимно компенсируются в меньшей степени. Вторая причина состоит в том, что и активное сопротивление этого кабеля меньше. Поэтому значения 0,27 ом индуктивное сопротивление достигает на более низкой частоте.

Зависимость активного (омического) и индуктивного сопротивлений для кабеля сечением 1,5 мм2 от частоты
Рис. 10. Зависимость от частоты активного (омического) и индуктивного сопротивлений для кабеля сечением 1,5 мм2.

И снова скин-эффект практически незаметен. На частотах до 20 кГц скин-эффект не проявляется.

Затухание в кабеле на нагрузке сопротивлением 8 Ом намного меньше, чем в первом кабеле, рис.11. Это понятно – площадь сечения больше, следовательно сопротивление меньше.

Затухание в кабеле сечением 1,5 мм2 при работе на нагрузку 8 ом.
Рис. 11. Затухание в кабеле сечением 1,5 мм2 при работе на нагрузку 8 ом. Реальное – измерено, вызванное только скин-эффектом – вычислено.

Для этого кабеля я тоже рассчитал выходную мощность в громкоговорителе при мощности на выходе усилителя, равной 100 Вт. При различной величине длины кабеля и сопротивлении громкоговорителя либо 4 ом, либо 8 ом в громкоговоритель поступает различная мощность, рис. 12. Эти графики выглядят более оптимистично, чем у предыдущего кабеля, так как при меньшем сопротивлении кабеля и потери меньше. Фактически при сопротивлении громкоговорителя, равном 8 ом, можно использовать кабель длиной 2,5 метра. А если не бояться потерь, то и 5 метров. Но всё же я бы не рекомендовал такой вариант, когда мощность в нагрузке становится меньше 98…99% от мощности на выходе усилителя.

Мощность в громкоговорителе, подключённом к усилителю таким кабелем, если на выходе усилителя мощность 100 Вт.
Рис. 12. Мощность в громкоговорителе, подключённом к усилителю таким кабелем, если на выходе усилителя мощность 100 Вт.

Ну и в заключении проверим оптимистичное заявление продавца, что этим кабелем можно передать в нагрузку мощность до 3200 Вт. Я построил график, аналогичный рисунку 12 для кабеля длиной 2,5 метра, рис. 13. Более длинный кабель брать нет смысла – потери в нём будут колоссальными. Что мы видим. Если на выходе усилителя мощность равна 3200 Вт, то в громкоговорителе (вы точно уверены, что такая огромная мощность требуется именно для громкоговорителя? Может речь идёт об энергоснабжении небольшого коттеджа?) будет либо 3173 Вт на нагрузке 8 Ом, либо 3147 Вт на нагрузке 4 ома. Потери мощности в кабеле составят 27 и 53 Вт соответственно. Так что продавец не обманул: кабель не расплавится! Два китайских аудиокабеля

Мощность в громкоговорителе, подключённом к усилителю таким кабелем, если на выходе усилителя мощность 3200 Вт.
Рис. 13. Мощность в громкоговорителе, подключённом к усилителю таким кабелем, если на выходе усилителя мощность 3200 Вт.

Вывод. Нормальные кабели, жаль только, что сечение меньше заявленного и из-за этого затухание в кабелях больше, чем я ожидал. Кабели отлично работают, если их правильно применять: при небольшой длине и на нагрузке 8 ом. А если вас не страшат потери, то длина кабеля может быть и больше, а сопротивление нагрузки может быть и меньше.

В очередной раз доказано, что

Скин-эффект на свойства аудиокабелей и на звук не влияет!

Мне это доказывать не надо, я это давно знаю. А вот тем, кто всё ещё верит в сказки про скин-эффект в аудиокабеле, вот им предлагается ещё одно наглядное доказательство.

Влияние кабеля на звук. При небольшой длине кабеля и работе на нагрузку сопротивлением 8 Ом (это их запланированное применение) кабели за звук не влияют. Так и должно быть. Если длина кабеля достаточно большая, и сопротивление нагрузки 4…6 ом, то по сравнению со «взрослым» кабелем большого сечения становится заметно затухание сигнала в кабеле — через этот кабель громкоговоритель звучит чуть тише. Частотного дисбаланса, вызванного увеличением импеданса кабеля на высоких частотах, не заметно. Так что никакой эзотерики! Как кабель работает, так он и «звучит»!

01.10.2022

Total Page Visits: 150 - Today Page Visits: 1