|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Саморобний якісний аудіокабель без скін-ефекту. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Акустичні системи У цій статті я хотів би загострити увагу аудіофілів на ефекті, який багато хто з недавніх пір називають транзисторним, деякі давно ведуть з ним боротьбу в ВЧ та НВЧ техніці, деякі в ході боротьби з ним випускають міжблочні та акустичні кабелі вартістю до кількох тисяч американських доларів. дехто намагається уявити цей ефект ні чим іншим, як просто... галюцинаціями аудіофілів! Нижче я розповім, як за пару вечорів у домашніх умовах з підручних матеріалів виготовити чудовий (тобто абсолютно нейтральний у широкому діапазоні частот) аудіокабель, що не поступається за якістю найкращим світовим зразкам. Але перш, щоб усе стало на свої місця, я скажу таке: вся звукова та високочастотна радіоапаратура сконструйована неправильно! Далі за текстом передбачені ваші можливі питання. Ми про це й без вас давно підозрювали. Ну і в чому тут справа? Відомо, що при проходженні змінного струму по провідному шару провідника або напівпровідника має місце так званий поверхневий ефект (скін-ефект). При цьому більшість рухомих електричних зарядів через електромагнітну індукцію розташовується поблизу поверхні струмопровідного шару. Негативна дія скін-ефекту полягає в тому, що більша центральна частина струмопровідного шару не бере участі в перенесенні електричних зарядів, що викликає підвищений опір провідника електричного струму. Крім того, скін-ефект у металевих проводах та в обкладках конденсаторів призводить до повільного перерозподілу рухомих електронів від центру до поверхні, внаслідок чого виникають небажані ефекти спрямованості та притирання кабелів, а в конденсаторах посилюється ефект пам'яті. Негативна дія скін-ефекту на кабелі і дроти посилюється ще й тим, що хімічні сполуки металу струмопровідного шару з киснем і азотом повітря, що утворюються на поверхні дроту в результаті корозії, мають діелектричні та напівпровідникові властивості, що, у свою чергу, сприяє зростанню втрат і спотворень. Ступінь прояву скін-ефекту залежить від частоти струму. Точніше від миттєвої частоти струму. Зі зростанням частоти товщина поверхневого шару, яким проходить струм, зменшується. У випадку широкосмугового сигналу, де миттєва частота важко піддається опису, скін-ефект викликає повний бардак у розміщенні рухомих електронів по поперечному перерізу провідника. Наслідком є нелінійні, інтермодуляційні і частотно-фазові спотворення електричного широкосмугового сигналу, що проходить через провідник або напівпровідник. У побутовій та професійній аудіоапаратурі скін-ефект сполучних міжблочних та акустичних проводів призводить до помітних на слух спотворень сигналів, що погіршує якість звуковідтворення. У радіоприймальній апаратурі наслідки скін-ефекту (наприклад, у кабелі, що з'єднує антену з входом радіоприймального пристрою) через створювані ним інтермодуляційні спотворення широкосмугового сигналу полягають у зниженні вибірковості, зменшенні відношення сигнал/шум і зниженні реальної чутливості. Відомо, що при проходженні змінного струму провідником основна (корисна) електромагнітна хвиля поширюється вздовж провідника по прямій лінії між точками з різними потенціалами. Через скін-ефект крім корисної хвилі виникає небажана паразитна електромагнітна хвиля, спрямована від центральної осі струмопровідного елемента до його поверхні, перпендикулярно напрямку корисної хвилі, викликаючи фазові спотворення проходить сигналу. У цифрових імпульсних пристроях, наприклад, комп'ютерах, через скін-ефект у мідних провідниках друкованих плат і роз'ємів спотворюється форма коротких імпульсів, що призводить до зривів синхронізації, збоїв реєстрації імпульсів. Це основна перешкода для підвищення тактової частоти в материнських платах і роз'ємах комп'ютерів. На надвисоких частотах скін-ефект різко знижує добротність реактивних елементів – конденсаторів та котушок індуктивності. Внаслідок цього на частотах вище 1 гГц скін-ефект є основним фактором, що обмежує мініатюризацію радіоелектронних виробів, наприклад, мікросхем. Саме скін-ефект відповідає за так званий транзисторний ефект звучання. У транзисторах поперечна площа кристала набагато менше площі поперечного перерізу електронної хмари, як і площ катода та анода в лампі. Крім того, контактні майданчики на поверхні кристала транзистора під'єднані тонюсенькими дротиками (це знає кожен, хто хоч раз бачив транзистор без корпусу), в яких скін-ефект живеться дуже вільно. Що можна зробити для боротьби з цим явищем? Я можу порекомендувати недорогий та ефективний спосіб нейтралізації скін-ефекту. Він заснований на тій обставині, що матеріал переважної більшості провідників (мідь, срібло, алюміній, латунь) та напівпровідникових (кремній, германій) елементів має показник відносної магнітної проникності m від 0,9999 до 1,0001, тобто близько одиниці. Поверхня струмопровідного елемента 1 покривають парамагнітною оболонкою 2 (див. рис.), причому оболонка не обов'язково повинна щільно прилягати, можливий деякий зазор. Оболонка виконується у вигляді одного або декількох шарів твердого парамагнітного m більше 1 діелектричного матеріалу (магнітодиелектрика), що володіє на макрорівні показником відносної магнітної проникності m, в кілька разів перевершує проникність струмопровідного елемента, низькою електропровідністю, а також малими втратами на перемагнічування. На рис. для наочності показано два шари оболонки: шар 3 і шар 4. Оболонка повинна закріплюватися нерухомо щодо струмопровідного елемента на його поверхні; у разі зазору ширина його повинна перевищувати половину довжини хвилі змінного струму в струмопровідному елементі. І що дає?
Перемінний струм, що протікає в струмопровідному елементі 1 перпендикулярно площині малюнка, створює всередині провідного шару елемента 1 небажане поперечне електромагнітне поле скін-ефекту. Силові лінії 6 цього поля діють на елементарні заряди, що рухаються 5 всередині струмопровідного елемента 1 і спрямовані від центру струмопровідного шару до його поверхні. У той же час основний (корисний) змінний струм сигналу, що протікає по струмопровідному елементу 1, створює в шарах 3 і 4 парамагнітної оболонки 2 протидіє магнітне поле, силові лінії якого 7 спрямовані від поверхні струмопровідного елемента 1 до його центру і також впливають на елементарні рухомі заряди 5 всередині провідника 1. Інтенсивність і того, і іншого полів зростає зі збільшенням сили струму та зростанням частоти. Таким чином досягається компенсація дії паразитного поперечного поля і однорідний розподіл електричного струму по всьому поперечному перерізі струмопровідного шару. Для більшості слаботочних струмопровідних елементів з метою досягнення позитивного ефекту парамагнітна оболонка може виконуватися з матеріалу з показником відносної магнітної проникності від 1,5 до 20 завтовшки кілька десятків мікрон і більше. Для силових струмопровідних елементів, при малих розмірах провідника, а також для низькочастотних пристроїв оболонка може бути подібної товщини при величині m від 1,5 до 50, якщо матеріал оболонки має показник m більше 50, а довжина струмопровідного елемента значна (кілька метрів), то поряд з паразитною поперечною хвилею корисна хвиля також буде пригнічуватися, зросте власна індуктивність кабелю і втрати в самій оболонці, а сигнал, що проходить, отримає фазові зрушення. Для наочності принцип, на якому заснований даний спосіб боротьби зі скін-ефектом, можна порівняти з магнітним або електромагнітним фокусуванням пучка електронів в електронно-променевій трубці, наприклад телевізійному кінескопі. У кінескопі потік електронів рухається із прискоренням у вакуумі під дією високої анодної напруги від катода до анода (екрану). При цьому внаслідок взаємовідштовхувальної дії електронний промінь, що падає на екран, утворює розмиту пляму. Тому необхідне примусове фокусування променя, навіщо застосовуються котушки, створюють кільцеве електромагнітне полі навколо електронного пучка. так досягається фокус і зведення. Я пропоную використовувати для парамагнітної оболонки суміш діелектрика (наприклад, лаку, смоли або полівінілхлориду) з порошком електропровідного магнітного м'якого матеріалу (наприклад, подрібнений пермалою або оксифер). Об'ємне співвідношення діелектрика та магнітного матеріалу вибирають таким, щоб електропровідність їх суміші була нікчемною порівняно з електропровідністю струмопровідного елемента. Пропоную також використовувати суміш діелектричного полімеру з порошками таких речовин, як двоокис хрому CrO2, гамма-окис заліза Fe2O3, кобальт-гамма-окис заліза CoFe2O3. Ці магнітні матеріали мають показник відносної магнітної проникності від 1,5 до 2,0 і мають малий час перемагнічування. Вони виробляються промисловістю для аудіо- і відеострічок, їх вартість невелика, хоча в сильному магнітному полі зазначені матеріали мають порівняно високу коерцитивну силу, в більшості радіоелектронних елементів сила струму, що проходить по них, недостатньо висока для прояву магнітотвердих властивостей цих матеріалів. Тому в даному випадку втрати на гістерезис в оболонці невеликі, що дозволяє досягти позитивного ефекту. При виготовленні гнучкого високоякісного (аудіофільного, як тепер модно говорити) неекранованого міжблочного або акустичного кабелю (автор використовував звичайну хромдіоксидну відеострічку шириною 12,7 мм на лавсановій основі). уента намотується з перекриттям в 6 - 10 шарів на основну металеву (мідну або срібну) струмопровідну жилу. В результаті такої операції різко знижуються нелінійні спотворення, що вносяться кабелем, а верхня частота пропускання кабелю збільшується з 30 до 120 МГц - 250 МГц і вище, в залежності від товщини проводу. При цьому кабель виконується у вигляді трьох сплетених кіскою провідників (на зразок того, як це робить фірма Kimber Kable). Крім виготовлення кабелів, описаний метод боротьби зі скін-ефектом може бути застосований на промисловому рівні щодо струмопровідних елементів будь-яких форм і видів, виконаних з провідників, надпровідників та напівпровідників з показником відносної магнітної проникності біля одиниці, призначених для пропускання струму та управління струмом у широкому діапазоні сили та частоти. саявлений метод може бути застосований, наприклад, у виробництві кабелів зв'язку, монтажних та сполучних проводів, транзисторів, діодів, інтегральних мікросхем, контактних пристроїв, роз'ємів, резисторів, електричних конденсаторів та високочастотних котушок індуктивності. І що ми отримаємо внаслідок застосування запропонованого вами методу? Отримаємо задоволення від прослуховування музики. Автор: Сергій Подоляк, м. Вінниця, Клас А; Публікація: audio.ru/class_a/home.php
Пастка для комах
01.05.2024 Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі
01.05.2024 Застигання сипких речовин
30.04.2024
▪ SSD-накопичувачі SK Hynix Gold S31 ▪ У магнітного поля Землі знайдено чіткий цикл ▪ Цифрова радіостанція, що носиться Motorola MOTOTRBO SL1600 ▪ Гормон щастя може викликати депресію
▪ Розділ сайту Цікаві факти. Добірка статей ▪ стаття Бестужев Олександр Олександрович. Знамениті афоризми ▪ стаття Горець гірський. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Силові модулі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Автоматичний запис телефонної розмови. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page