Jump to content

Från kablar till musikalitet


Anders65
 Share

Recommended Posts

1 hour ago, LPL said:

Det gäller dock att man har en viss koll på helheten, har man underliggande problem så kan resultatet bli annorlunda. Kan vara så att det blir större skillnad om man pillar med skärmar och jord och på grund av detta kanske inte upplever några direkta skillnader mellan olika kablar.

 

Blir det stor ljudmässig förbättring med skärmade kablar, det uppstår brum i vissa situationer eller att det plötsligt blir bättre om man petar in någon jordkabel någonstans borde man nog fråga sig vad grundproblemet är.

 

Det är ganska tydligt hur viktigt det är med genomtänkta konstruktioner när man byggt egna apparater och att det är lätt att problem uppstår med jordplan och helheten när olika apparater kopplas ihop.

Det är nog absolut så att jordning och olika typer av störningar förtjänar sin egen tråd. Jag skulle gärna skapa "Från störningar till musikalitet" :smile:

 

Men just nu så har jag fullt upp med denna tråd, och det finns mycket kvar att resonera kring här. Men jag vill gärna skriva mycket om även detta framöver - kanske ett av de viktigaste områdena? Och jag är säker på att många här kan bidra i en sån tråd :smile:

Link to comment
Share on other sites

Om vi kör en DC-ström genom en kabel blir strömtätheten över tvärsnittytan jämnt fördelad. Men om vi har växelström som analogt ljud motsvarar kan det som kallas skinneffekt uppstå. Ju högre frekvens desto mer av strömmen fördelas mot ledarens yta. Detta innebär att den effektiva ytan där merparten av strömmen flyter minskar med ökande frekvens och därmed ökar resistansen. Detta beror på de så kallade virvelströmmar (Eddy Currents) som uppstår. Bilden nedan illustrerar detta:

image.png.bdd7d8e1539e45708bcdbffb56689876.png

I bilden ovan är I strömmen genom kabeln. Den strömmen orsakar ett magnetfält i kabeln (H-fält). Detta fält gen i sin tur upphov till det som kallas virvelströmmar (Iw). Man ser i bilden att dessa virvelströmmar motverkar strömmen i centrum medan de ökar strömtätheten närmare ledarens yta. Ett annat begrepp är skinndjupet som är ett mått på tjockleken på "skinnet" vid en viss frekvens. Bilden nedan illustrerar detta.

 

 

180px-Skin_depth.svg.png

Om man ritar upp skinndjupet i en graf antaget en runt kopparledare ser det ut så här:

image.png.11132891bc2b58d692ce4f2646f725ac.png

 

Om vi tar 10kHz som exempel läser vi i grafen att skinndjupet är ca 0,65mm. Det betyder att om vi har en ledare med diametern 1,3mm så blir strömmen ganska jämt fördelad från 0-10kHz medan över den frekvensen så minskar strömtätheten i centrum av ledaren. Detta innebär även att resistansen i ledaren börjar öka över 10kHz. Ett bra begrepp när man pratar om hur mycket skinneffekten påverkar en ledare är att använda Rac/Rdc-förhållandet. När vi inte har någon effekt alls av skinneffekten är detta förhållande = 1. Men när frekvensen ökar och att skinndjupet är mindre än radien på ledaren börjar resistansen öka. Den blå kurvan i figuren nedan visar detta:

image.png.8d32fe5283be9897d00fe3b79749f909.png

Vi kan som ett exempel i diagrammet ovan se att ressistansen i ledaren dubbleras då diametern i ledaren är sju gånger så stor som skinndjupet. En annan konsekvens av skinneffekten är att ledarens inre induktans minskar vid ökande frekvens enligt formeln:

image.png.b10db45d90df3bfef98738240d83e4b9.png

\(\delta = skinndjupet, l=ledarlängd, r=ledarradie\)

 

Om vi fortsätter med ledare av koppar på 1,3mm diameter så blev skinndjupet 0,65mm vid 10kHz. Vi säger att ledaren är 3m lång. Då blir den inre induktansen 0,15uH vid 10kHz och 0,08uH vid 100kHz. Den yttre induktansen för ledaren i detta exempel är 4,2uH.

 

Detta var lite grunder gällande skinneffekt. Fortsätter nästa gång med närhetseffekten.

Edited by Anders65
Rättade en del slarvfel
Link to comment
Share on other sites

När två parallella ledare är nära varandra uppstår en närhetseffekt på motsvarande sätt som för skinneffekten. Bilden nedan visar hur magnetfältet runt ledare 1 inducerar virvelströmmar i ledare 2.  

 image.png.04da4f7a35fe1699a1d148c13f5ef85f.png

 

 

Grafen nedan ger en bild över hur närhetseffekten (avståndet mellan ledarna) påverkar AC-resistansen antaget att strömmen i ledarna går åt samma håll.

image.png.51bcf74e0c96a308e22b5033ddc13895.png

 

 

Jag gjorde en simulering på detta. Bilden nedan visar två parallella ledare som är 2mm i diameter. De svaga linjerna är isoleringen. Kör 20kHz och strömmen går åt samma hål i ledarna. Man ser hur skinneffekten och närhetseffekten samverkar i detta exempel. Ju rödare färg desto högre strömtäthet i ledarna. Pilarna visar riktningen på magnetfälten som strömmarna i ledarna skapar. 

 

image.png.95d3cd4e5fd0f6507393712a883755ce.png

 

En annan vy på samma simulering med magnetfälten i färg. Man ser att ledarnas närhet gör att magnetfälten tar ut varandra mellan dem (blå färg betyder ett svagt fält).

 

image.png.85d5b0612a19080080bbc696da93431e.png

 

En tredje vy är det elektriska fältet.

 

 

image.png.6efc48621d685bd91514672a7cfc5e83.png

 

 

 Nästa  gång kanske det blir intro om Litz-ledare där man nyttjar både skinn- och närhetseffekten.

 

 

Link to comment
Share on other sites

Litz-konceptet är ganska omfattande så jag berör bara delar här. Men det baseras på att flera/många ledare (eller som jag helst säger kardeler) är individuellt isolerade från varandra i en kabel. Alla kardeler kopplas sedan samman i kabelns ändar i kontakterna. Syftet med Litz-kablar är att minska AC-resistansen när skinneffekten gör sig påmind. Dess användning kan vara fördelaktiv, speciellt när det gäller lindningar i transformatorer för switchad strömförsörjning. Men givetvis finns många användningsområden. Här ska jag försöka reda ut om det finns några fördelar gällande signalkablar och högtalarkablar.

 

Det finns väldigt många variationer kring hur en Litz-kabel byggs. Den kanske enklaste varianten är ett antal isolerade kardeler som är tvinnade till en kabel.

image.png.1c1bec048781bcfaf04d5b01ac84061f.png

En mer komplex konstruktion där man lindar bundar med litztrådar runt en icke ledande kärna. Här har man även ersatt mittledaren i Litztråden med en icke isolerande kärna.

image.png.20a77161b297e99fcd745a916f128ab5.png

 

Många känner nog till att bakgrunden till att Litz-kablar kan vara bra är på grund av skinneffekten. Med många kardeler för en viss area på kabeln blir ytan mycket större än med en enkeltråd. Flerledare räknas inte som Litz-tråd eftersom kardelserna i en sådan kabel inte är isolerade från varandra. Men det finns flera aspekter än skinneffekten som påverkar egenskaperna hos kablar med Litz-tråd.

 

Dels har vi närhetseffekten som påverkar strömtätheten och därmed AC-resistansen genom virvelströmmar och har vi cirkulationsströmmar som uppstår på grund av yttre magnetfält från andra kablar, transformatorer eller för den delen att radiofrekventa fält som finns överallt där vi befinner oss. Jag tycker bilden nedan ger några bra exempel på hur närhetseffekten kan påverka strömtätheten i en typisk Litz-kabel. De två vänstra bilderna är med bara en tråd ansluten och den längst ner till höger har en tråd som inte är ansluten. Dessa är nog med för att ge en övergripande förståelse. Man ser att det har betydelse hur kabeln hanterar externa fält och att exempelvis skärmning kan ha förhållandevis stor betydelse. 

 

image.png.2bbc3606c7829773062a40c7b69f605a.png

 

Cirkulära strömmar i en Litz-kabel uppstår när det finns ett yttre fält som passerar genom hela kabeln. Men eftersom våglängen på de fält som är relevanta för audio är extremt lång så funkar det bra att tvinna kabeln för att hantera problemet med cirkulära strömmar i audioområdet. Men radiofrekventa fält från några hundra MHz och uppåt orsakar ändå cirkulära strömmar i denna typ av kablar. Bilden nedan illustrerar detta. Effekten av detta inom vårt område kan förstås diskuteras.

image.png.ec42e256ca731361a2926fb3946e1dd7.png

 

Ett par frågeställningar kring Litz-tråd:

 

- Har man nytta av denna teknik i signalkablar?

Jag ser ingen poäng med det eftersom vi inte har behov av en stor ledararea. Strömmarna i signalledaren är väldigt små eftersom impedansen hos lasten som kabeln är ansluten till vanligen är mer än 10kOhm. Egentligen kan man ha en så tunn ledare i signalkablar så att man inte får en skinneffekt. Fördelen med detta blir konstant AC-resistans och induktans inom audioområdet.

 

- Har man nytta av Litz-teknik i högtalarkablar?

Det finns en del fördelar med Litz-tekniken eftersom det kan gå relativt höga strömmar i dessa kablar. Med Litz-tråd ökar AC-resistansen mindre med ökande frekvens jämfört med motsvarande traditionell kabel. Nackdelar är en elektromagnetisk komplexitet och vanligen högre kostnader för tillverkning. Fördelarna är begränsade och det finns andra aspekter för högtalarkablar som jag tror påverkar ljudet betydligt mer än att använda Litz-tråd.

 

Link to comment
Share on other sites

Nästa område tror jag kommer ta upp en typ av förluster i kablar som vi inte tagit upp än. Vi har diskuterat rätt mycket om förluster relaterade till kabelns isolering. Dessa har med det elektriska fältet att göra. Men nu är vi ju inne och tittar lite på det magnetiska fält som skapas av strömmen i kabeln. Hittills har vi sett hur AC-resistansen påverkas av skinneffekten och närhetseffekten. När AC-resistansen ökar med frekvensen får vi även lite högre förluster i kabeln. Ett sätt att minska den effekten är att använda Litz-teknik. Men nästa gång kommer jag skriva lite om förluster relaterade tills det magnetiska fältet som omger kabeln.

Link to comment
Share on other sites

Jag gjorde några simuleringar med en enkel högtalarkabel och magnetiska fält. Bilden visar flödestäthet när jag kör 1A i vardera riktningen i ledarna.  Rektanglarna till vänster och överst är av järn. Detta för att illustrera att magnetfältet kan orsaka en ström i ferromagnetiska material en bit från kabeln. Hurvida en ström skapas beror på riktningen hos det magnetiska fältet och om det uppstår en krets för strömmen att flyta i. Om det skapas elektriska strömmar på grund av närliggande ferromagnetiska material blir det förluster avseende den signal man skickar genom kabeln.

 

image.png.77705b7866ebd2493314e4497de6611b.png

 

Link to comment
Share on other sites

En kommentar till ovanstående är att om järnstaven är en lindad induktor med en kärna av ferromagnetiskt material på ett kretskort så beroende på dess riktning i förhållande till magnetfältet så kommer det induceras en ström. Detta är ett gammalt välkänt problem för kretskortskonstruktörer. 

Link to comment
Share on other sites

Tänkte skriva lite om induktans i högtalarkablar och hur olika typer av lösningar påverkar induktansen. För beräkning av induktans med koppar som ledare används permeabiliteten; \(\mu_0 = 4 \pi*10^{-7}\)

 

För en  enkel ledare gäller formeln för induktans; \(L = \frac{\mu_0 } {2*\pi}*l[ln\frac{2*l}{r_w}-\frac{3}{4}]\)

image.png.3b08bc9ad531fa9e6a952145fa8f5de9.png

 

Men i praktiken utgörs ju en högtalarkabel av minst två ledare med ett avstånd d mellan sig.

image.png.0a3773cb8d5ce61c97e5f5b0f100a3bc.png

 

Om ledarna inte är så långt ifrån varandra påverkas induktansen av ledarnas närhet till varandra. Om strömmen går i motsatt riktning så minskar induktansen ju närmare ledarna ligger varandra. Induktansen ges av formeln: \(L \approx \frac{\mu_0 } {2*\pi}*l[ln\frac{d}{r_w}+\frac{1}{4}]\)

image.png.108e965c21f650f607a5419372868756.png

 

Om strömmen däremot går i samma riktning i båda ledararna så bidrar den ömsesidiga induktansen till en ökad induktans. Induktansen ges av formeln: \(L \approx \frac{\mu_0 } {2\pi} * 2l[ln{\frac{2l}{\sqrt{r_w*d}}-\frac{7}{8}}] \)

 

image.png.2832aba502ed9443b499f8bb8ebfc18a.png

Till detta är det ju så att om man parallellkopplar två ledare med ett stort avstånd mellan dem så halveras induktansen. 

 

När det gäller högtalarkablar så vill vi ofta få ner induktansen eftersom detta möjliggör ett mer transparent ljud med hög upplösning. Nordost parallellkopplar flera ledare för att minska induktansen. Men eftersom den ömsesidiga induktansen mellan ledarna motverkar vinsten med denna lösning har man ett tydligt avstånd mellan ledarna. Fördelarna med en sådan konstruktion är relativt låg induktans och samtidigt en låg kapacitans. Som nackdel kan nämnas att omgivande störningar kan inducera strömmar i kablarna eftersom skärm saknas och att kablarna inte är tvinnade. Vissa menar dock att S/N (Signalnivån i förhållande till den inducerade störnivån) på högtalarkablar är så låg (<100dB) att skärmning och tvinnade ledare är onödigt. Jag har dock inte grävt i detta (ännu...) och kan inte uttala mig om det. 

 

Ett annat sätt är att partvinna ledningar med motstående strömriktning. Man får då ner induktansen och samtidigt en störtåligare kabel. Men priset är högre kapacitans och att induktansen bara sjunker marginellt med ett par. Ska man få ner induktansen markant med så parallellkopplar man ett flertal par. Kimber har ett antal olika tvinnade kablar som har nyttjat den principen för att få minimal induktans. Nackdelen blir ju lägre induktans desto högre kapacitans. Det finns en del förstärkare som får problem med just detta, som Naim. Det torde bero på att de konstruerats med en ganska liten fasmarginal, vilket kan ge instabilitet med kapacitiva laster.

 

Man kan även fläta samman flera ledare där strömmen gå åt samma håll. Genom att se till att ledarna ligger så nära 90 graders vinkel i förhållande till varandra som möjligt så får man ner den ömsesidiga induktansen och därmed kabelns induktans. Detta kan göras med multipla 3-flätor. En dubbelfläta görs genom att först göra 3st 3-flätor och sedan fläta dessa tre till en dubbel 3-fläta. Om man sedan tar två sådana flätade kablar och lägger dessa nära varandra för den 2-poliga kabeln så minska induktansen ytterligare utan att kapacitansen ökar lika mycket som när man flätar/tvinnar flera par ledare med motsatt strömriktning. Just att fläta ett flertal ledare med samma strömriktning och sedan sammanfoga dessa i ett par till en kabel är just vad Iconoclast gör avseende sin högtalarkabel. Notera dock att Belden har patent på en metod att konstruera en högtalarkabel med denna typ av flätning.

 

Link to comment
Share on other sites

Ikväll tog jag äntligen tag i att se vad som gått sönder i min Lavardin-förstärkare...

 
Jag lastade den för hårt för en tid sedan då jag jämförde förstärkare. Den klippte signalen o luktade sedan mindre gott...
 
Lavardin har en filosofi som går ut på att transistorerna i signalvägen ska ha en så konstant effektförbrukning som möjligt oavsett signalens nivå. Syftet är att minimera det man kallar minnes-distortion. En termisk minneseffekt. Tror jag har beskrivit det i förstärkartråden för en tid sedan. Men vad har det med kablar att göra?
 
Dels läste jag ett par patent idag och när jag lyfte på locket på Lavardin såg jag att de använder Litztråd till högtalaranslutningarna o kanske än mer intressant emaljerad ganska tunn koppartråd från kretskorten till RCA-kontakterna. Varför emaljerad koppartråd? Jo, jag tror det kopplar till den designfilosofi som Lavardin hade när Gerard Perrot konstruerade förstärkaren. Att minimera alla minneseffekter. Det är så att polarisationen i kablars dielektrika ger en minneseffekt då energi lagras där likt en kondensator. Kanske därav valet emaljerad koppartråd. I ett av patenten läste jag att energitransporten under "relaxation time" kan bete sig lite illa och kanske till och med skapa en oscillation under den tiden. Eftersom detta sker med signal inom hela audiofrekensområdet så skulle detta eventuellt kunna förklara en del av de kabelegenskaper vi upplever. 
Link to comment
Share on other sites

11 minutes ago, Anders65 said:

Ikväll tog jag äntligen tag i att se vad som gått sönder i min Lavardin-förstärkare...

 
Jag lastade den för hårt för en tid sedan då jag jämförde förstärkare. Den klippte signalen o luktade sedan mindre gott...
 
Lavardin har en filosofi som går ut på att transistorerna i signalvägen ska ha en så konstant effektförbrukning som möjligt oavsett signalens nivå. Syftet är att minimera det man kallar minnes-distortion. En termisk minneseffekt. Tror jag har beskrivit det i förstärkartråden för en tid sedan. Men vad har det med kablar att göra?
 
Dels läste jag ett par patent idag och när jag lyfte på locket på Lavardin såg jag att de använder Litztråd till högtalaranslutningarna o kanske än mer intressant emaljerad ganska tunn koppartråd från kretskorten till RCA-kontakterna. Varför emaljerad koppartråd? Jo, jag tror det kopplar till den designfilosofi som Lavardin hade när Gerard Perrot konstruerade förstärkaren. Att minimera alla minneseffekter. Det är så att polarisationen i kablars dielektrika ger en minneseffekt då energi lagras där likt en kondensator. Kanske därav valet emaljerad koppartråd. I ett av patenten läste jag att energitransporten under "relaxation time" kan bete sig lite illa och kanske till och med skapa en oscillation under den tiden. Eftersom detta sker med signal inom hela audiofrekensområdet så skulle detta eventuellt kunna förklara en del av de kabelegenskaper vi upplever. 

Fråga tillverkaren vilka kablar som är optimal utan att slutsteget brinner upp.

Skumt. Kan en kabel verkligen få ett slutsteg att ge upp?

 

Byt slutsteg i såfall. Kablars dielektrika är helt utan betydelse.

 

Link to comment
Share on other sites

5 hours ago, AlbertHall said:

Fråga tillverkaren vilka kablar som är optimal utan att slutsteget brinner upp.

Skumt. Kan en kabel verkligen få ett slutsteg att ge upp?

 

Byt slutsteg i såfall. Kablars dielektrika är helt utan betydelse.

 

Oj,det var inte kablar som var orsaken till att slutsteget bränndes. Slutsteget i Lavardin klarade inte belastningen med min konstlast som jag använder för att testa förstärkare. Utgångstrissorna på ena kanalen, ett par motstånd o en säkring gick vad jag sett så här långt. Har beställt nya 😀

Link to comment
Share on other sites

En kommentar till tidigare diskussioner kring olika typers polarisation i dielektrika är att jag nu inser att detta kan ha större betydelse för ljudet än jag tidigare trott. Ju mer jag läser i området desto mer framkommer det att det är en mycket dålig approximation att likna urladdningen av dielektrika (relaxation decay) vid en kondensator. Det som händer är mycket mera komplext. Jag kommer fortsätta gräva i det, men ju djupare jag kommer desto mer tid tar det att komma fram till konkreta saker som kan vara intressant för många.

 

Blir lite osäker på om det finns en önskan att gå än mer på djupet i tråden?

 

Det blir ju långt ifrån de problem som vanligen diskuteras om kablar. 

Link to comment
Share on other sites

36 minutes ago, Anders65 said:

Blir lite osäker på om det finns en önskan att gå än mer på djupet i tråden?

 

Det blir ju långt ifrån de problem som vanligen diskuteras om kablar. 

 

Även om jag inte hänger med i allt det tekniska så är det väl just de problem som vanligen inte diskuteras det som är intressant! 

 

Som upplevelser vi hade längre tillbaka i tiden med att när vissa av Supras kablar var inkörda och hade spelat ett tag så upplevde vi en svag degradering i ljudet. När man kopplade ur och sen kopplade in lät det bättre igen. Och vad skiljer det då från Cardas, vars upplevelse var det motsatta (enligt min gamle kompis Henrik, och kanske om jag inte missminner mig, George Cardas själv) att om Cardas kopplades ur och sen in igen så lät det inte bra på en vecka?! 

Link to comment
Share on other sites

1 hour ago, Anders65 said:

Blir lite osäker på om det finns en önskan att gå än mer på djupet i tråden?

Det är verkligen uppskattat att du lägger tid och energi på att borra i detta område:thumbsup:
Tills vi vet mer exakt vad det är för parametrar i en kabel som gör att det är skillnad i ljudåtergivningen och i vilken omfattning dessa påverkar så är det ett mycket intressant område.

Link to comment
Share on other sites

2 hours ago, Anders65 said:

Blir lite osäker på om det finns en önskan att gå än mer på djupet i tråden?


Känner du att du vill och orkar gräva vidare så är vi (jag i alla fall) mycket tacksamma att du delger oss dina resultat!

Jag håller med en del andra att man hänger inte med i alla svängarna, men det är intressant att få kunskap från ett mer vetenskapligt perspektiv om vad som påverkar signalen i våra kablar. 👍😊

Link to comment
Share on other sites

Kul att hör att det finns intresse av att följa med en bit till in i detaljerna kring sökandet efter teoretisk förståelse till det vi upplever - här gällande skillnader mellan i första hand kablar för analogt ljud. Det blir ett hopp från ström, magnetiska fält, induktion m.m. tillbaka till elektriska fält. Jag tycker nog generellt att magnetiska fält och hur detta fungerar avseende kablar är betydligt mer klarlagt än det som händer kring elektriska fält. Jag kan ju undra varför är det så? Kanske är det så att det som händer kopplat till elektriska fält är mer komplext. Jag tror det. Och jag tycker nog att så långt jag läst inom materialforskningen  så finns inte alla svar än. Men det finns mycket skrivet och en del patent som ger en del intressanta insikter om vad som händer både ljudmässigt och på molekylär- och elektronnivå. 

 

Det blir extra intressant när jag läser patent eller artiklar inom HIFI-världen när det finns tvärvetenskapliga kopplingar mellan det som konstruktörer inom HIFI kommit fram till och generell forskning inom materialvetenskap. Gerard Perrot f.d. konstruktör på Lavardin har även tidigare fångat mitt intresse eftersom han adresserat det som kallas minnedistortion. Ett lite märkligt begrepp som jag hellre skulle benämna termodynamisk minneseffekt. Men det är inte det viktiga. Det viktiga är egentligen minneseffekter i elektronik eller kablar och hur dessa påverkar den upplevda ljudkvalitén. Resultaten som Gerard kommit fram till presenterades på AES konferens 1997 i Köpenhamn. Förbättringar i ljudkvalité med reducerad minnesdistortion skulle vara en förklaring till varför rörsteg ofta låter mer musikaliska än motsvarande transistorsteg. Förklaringen är att rör saknar den typen av minneseffekt som transistorer har. För att minimera minnesdistortionen i förstärkare gjorde Gerard konstruktioner där transistorerna jobbar med konstant effekt oberoende av signalen. Rätt eleganta lösningar. Med konstant effekt i en transistor undviker man de små temperaturvariationer som uppstår på chipnivå med varierande signal. Men det som är mindre känt är att Gerard även tittade på minneseffekter i kablar. Eftersom Gerard och Lavardin marknadsförde sina produkter genom sin unika konstruktion och att det därmed enligt dem är mer musikaliska än sina traditionella motsvarigheter så tror jag att han i mitten av 90-talet tittade på annan forskning. Detta gick upp för mig när jag såg att Lavardin använder emaljerad koppartråd i signalvägen istället för vanlig kopplingstråd med PE eller kanske teflon som isolering.

 

Den Franska staten finansierade på 90-talet ett forskningsprojekt som en man vid namn Pierre Johannet drev. Det handlade om den minneseffekt och relaterade egenheter som uppstår i kablar på grund av polarisation. En test som gjordes var att med ett aktivt låpassfilter jämföra en kondensator för filtret med teflon som dielektrika med en med samma kapacitans men med luft som dielektrika. När man använde kondensatorn med teflon försämrades ljudet tydligt, men med motsvarande kapacitans men med luft som dielektrika var ljudet lika bra som utan kondensator. Detta ledde till ett patent där man använder ett material som absorberar de man menar mikrourladdningar som sker vid ytan på dielektrikat när vid signaler som varierar - som analoga ljudsignaler.

 

För att koppla detta till det jag skrivit tidigare så handlar det om urladdningar på grund av den polarisation som sker när dielektrikat laddas upp/ur på grund av det växlande elektriska fält som analoga ljudsignaler skapar. Hurvida dessa påstådda mikrourladdningar existerar eller om det handlar om något annat kopplat till polarisation tycker jag återstår att utreda. Men i vilket fall så verkar det inte vara så enkelt att det bara är dielektricitetskonstanten som påverkar. Då skulle testet med luft resp. teflon-kondensator med samma värde gett samma resultat vid lyssning. Svaret skulle kanske kunna ligga i förlustfaktorn, men jag börjar tro att det är mer som spökar här...

Link to comment
Share on other sites

2 hours ago, Anders65 said:

Lavardin använder emaljerad koppartråd i signalvägen istället för vanlig kopplingstråd med PE eller kanske teflon som isolering.

 


Lavardin tillverkar även sina egna kablar, där en kan välja mellan low memory/ eller ultra low memory. Har du någon erfarenhet av dessa?

Link to comment
Share on other sites

Jag köpte en Lavardin CMR-150 nätkabel via Ljudprodukter i Malmö 2005. Ljudet från min Lavardin IT påverkades påtagligt. Blev ”torrare och träigare” vad jag minns. Egentligen ett väldigt fint ljud. Men kabeln såldes vidare senare och nu får förstärkare ström från en Nordost Valhalla. Båda fabrikaten har ju genomtänkta konstruktioner, så det är kanske inte konstigt att jag är nöjd med ljudet här hemma. Men det hade ändå varit kul att ha haft Lavardinkabeln kvar. Den kostade ”bara” 2200:- år 2005. Undrar vad Lavardins kablar kostar idag?

 

Edit: Såg att den kostar 600 euro idag - kände igen ”lådan på magen” 😉

Link to comment
Share on other sites

1 hour ago, j_bloom said:


Lavardin tillverkar även sina egna kablar, där en kan välja mellan low memory/ eller ultra low memory. Har du någon erfarenhet av dessa?

Jag har ibland pinsamt dålig koll på leverantörers utbud...  men tackar så jättemycket för infon!

 

Har tyvärr inte testat dessa kablar, men det jag läst på annat håll och skrivit i senaste inlägget stämmer ju med att de skulle ha "low memory" kablar.

Link to comment
Share on other sites

Organsatorisk polarisation gör att det uppstår vridningar hos molekylerna i dielektrika som exempelvis PTFE. Dessa resulterar som jag skrivit om tidigare i förluster.  Isoleringen fungerar som en kondensator längs som laddas i och laddas ur i takt med det växlande elektriska fält som den analoga ljudsignalen skapar. Det hade inte varit några större problem med detta om det hade skett förlustfritt. Problemet är att en del av den energin omvandlas till värme på grund av molekylära vridningar orsakade av det växlande fältet. Hur snabbt dielektrikat kan laddas ur bestäms av "relaxation time". Detta ger ett frekvensberoende hos  dielektrikat. Men det är ett komplext beroende eftersom relaxation time är temperaturberoende och att det finns flera typer som samverkar. Detta beror, vad jag förstått, på molekylernas olika rörelsemönster när det sätts igång av det växlande elektriska fältet. Det uppstår allstå olika rörelsemönster samtidigt på grund av fältet. För förlusterna torde det innebära att de kommer variera både med signalen frekvens och amplitud, vilket vi helst inte vill förstås... Men vi har med fysikens lagar att göra, så det vi kan göra åt denna sak är att minimera förlusterna och undvika polära material i kablar.

 

Har försökt gräva fram mer information för att bättre förstå inspelningseffekten kopplat till gränssnittspolarisation men det går trögt. Vår tillämpning är långt ifrån det forskningen riskar sig mot i området. Vi bryr oss om ganska speciella och ofta små bieffekter på signalöverföringen i kablar. Jag har svårt att tro att det finns någon annan tillämpning där kabelns egenskaper är så kritisk som för analoga ljudsignaler. De flesta tillämpningar kommer inte ens i närheten av våra krav (utan vissa sensortillämpningar som har en det av våra krav, även om det där handlar mest om störnivåer). Det är inte så konstigt att det finns mer att göra inom detta område :smile:

Link to comment
Share on other sites

Jag väntar förresten in en komplettering till mätriggen under nästa vecka. En vektornätverksanalysator - i miniformat, men dock. Kopplar man den till PCn med lite bra program kan man göra rätt mycket beräkningar och simuleringar på den data som analysatorn samlar in. Kommer kunna mäta "allt" som har med kablars RLC och transmissionslednings- egenskaper att göra  inom 50kHz - 1GHz. Vad ska jag med detta till för audio måste man förstås undra...

 

Jag kanske kommer att titta lite på kablar för digital signalöverföring framöver. Och för att se exakt hur kablar beter sig upp i frekvens så är enda vägen en vektoranalysator. Det är även den typen av instrument man använder för att mäta och optimera antenner. Men eftersom den går att använda från 50kHz kan jag täcka in en mängd olika behov. Även andra typer av passiva komponenter. Men vi får se lite vad framtiden har att utvisa.

Edited by Anders65
Komplettering
Link to comment
Share on other sites

  • 2 months later...

Grottat i verkstan ett litet tag, Anders, men fick upp dina sista formuleringar här och kan som vanligt konstatera att du enligt mina tankar är spot-on. Just skin-effect är ju något som ofta gapflabbas åt, men som inte är annat än tillämpad fysik. Nu finns det ju några olika sätt att att minska dess effekt, du är inne på Litz och så var även Tommy Jenving. Han gjorde en billig lösning på detta problem, då skin-effekten vs ledararea, blir lägre och lägre med diameter på tråden. Gör man då extra fintrådiga kablar som tennpläterats så minskar man benägenheten att elektroner byter tråd, samt höjer den frekvens där skin-effekten blir märkbar. Lägger man sedan till att man tar fyra ledare av samma tennpläterade extra fintrådighet, får man gynnsammare utfall av närhetseffekten, i kablar med strömmar och induktion märks detta genom lägre induktans, medan vid lågnivå ger samma star-quad ökad kapacitiv förlust, särskilt om man använder pvc på ledarna. AudioQuest funderade på om ledarens diameter kunde inverkan mellan ledare av samma längd och fann så. Man gjorde redan för många år sedan högtalarkablar med individuellt isolerade trådar av olika diameter och förlade dem i två mot varandra tvinnade lager. Här tillkommer den tanke jag alltid kunnat höra mig till i varje rigg där detta tillämpas, silverpläterade kopparledare. En vanlig åsikt är att det ger en ökad luftighet. Jag har tyvärr endast uppfattat ett ökat brus och oväsen, då det lager i ledaren där skin-effekten knuffar de allra högsta frekvenserna, då erbjuder dem en av jordens mest potenta ledare, tvärsom mot vad jag skulle göra. Silver är en ypperlig ledare, så jag har inget mot silver, det är att plätera jag vänder mig mot. Det blir som regel lika tokigt som när man bi-wirar och använder olika kablar för registren. En välavstämd högtalare och filter blir som regel helt ödelagd...

 

Link to comment
Share on other sites

Intressanta tankar @24U :smile:

 

En sak man inte alltid tänker på är att kabelns induktans ger en reaktans (se formeln för XL nedan) som tillsammans med kabelns resistans vid en viss frekvens ex vid 20kHz (på grund av skinneffekten) ofta ger en impedans som är flera gånger högre än kabelns DC-resistans. 

 

image.png.eebcdca54f4a9e6b1732302f1b01e2e3.png

 

Jag har inte skrivit så mycket här på ett tag. En av förklaringarna är att jag lägger en del tid på att läsa in valda delar av kvantelektrodynamik. Området handlar om vad elektromagnetiska fält egentligen är. Och detta är relevant här eftersom elektromagnetiska fält har stor betydelse av kablar. Jag hoppas så småningom kunna tillräckligt för att göra ett försök att förklara hur åtminstonne delar av detta fungerar. 

 

Link to comment
Share on other sites

On 2022-04-24 at 20:49, Anders65 said:

Intressanta tankar @24U :smile:

 

En sak man inte alltid tänker på är att kabelns induktans ger en reaktans (se formeln för XL nedan) som tillsammans med kabelns resistans vid en viss frekvens ex vid 20kHz (på grund av skinneffekten) ofta ger en impedans som är flera gånger högre än kabelns DC-resistans. 

 

image.png.eebcdca54f4a9e6b1732302f1b01e2e3.png

 

Jag har inte skrivit så mycket här på ett tag. En av förklaringarna är att jag lägger en del tid på att läsa in valda delar av kvantelektrodynamik. Området handlar om vad elektromagnetiska fält egentligen är. Och detta är relevant här eftersom elektromagnetiska fält har stor betydelse av kablar. Jag hoppas så småningom kunna tillräckligt för att göra ett försök att förklara hur åtminstonne delar av detta fungerar. 

 

Se om du kan finna några teoretiska förklaringar kring övergångar mellan ledare, typ krimp, lödning och dylikt. Vi blandar ju ofta metaller med olika plats i periodiska systemet i övergångarna och rimligen borde de elektriska egeskaperna mellan dessa "spärrskikt" i teorin kunna ge diodeffekter?

Link to comment
Share on other sites

5 hours ago, 24U said:

Se om du kan finna några teoretiska förklaringar kring övergångar mellan ledare, typ krimp, lödning och dylikt. Vi blandar ju ofta metaller med olika plats i periodiska systemet i övergångarna och rimligen borde de elektriska egeskaperna mellan dessa "spärrskikt" i teorin kunna ge diodeffekter?

Det man kan titta på först är olika ledande metallers konduktivitet. Först lite bakgrundskunskap. En ledares konduktivitet beror på hur bra materialet leder ström. För att leda ström krävs att det finns fria elektroner i materialet. Fria elektroner är de som finns i atomens yttersta elektronlager och som inte nyttjas av molekylernas bindningar. Dessa elektroner kallas även för valenselektroner. Om man har en ledare av exempelvis koppar eller silver som inte är en del av en sluten krets kan man tänka sig alla dessa fria elektroner som ett hav där de rör sig lite i slumpmässiga riktningar. Medelvärdet av alla rörelser blir noll vilket är samma sak som att det inte går någon ström i ledaren.

 

När man tittar lite mer i detalj på ledningsförmågan hos ett ledande material så beror det på ett antal saker. Först så leder de metaller som har en elektron i det yttre lagret ström bäst - en så kallad valenselektron. Här hittar vi rhodium, koppar, silver och guld. Men inte tenn till exempel. Jag återkommer till det lite senare. Sen beror ledningsförmågan av ett antal andra saker med. Termisk vibration på atomnivå, hur hög sannolikhet det är att elektroner krockar med atomer (påverkar av termisk vibration), och hur stark bindningen är mellan atomens protonkärna och elektronen i det yttersta lagret. Protoner är positivt laddade medan elektroner negativt, vilket betyder att de dras emot varandra. Som jag förstått det beror åtminstone en del av silvrets bättre konduktivitet än koppar på att dess valenselektron är längre ifrån atomens protoner och därmed har en svagare bindning. Vilket leder till att silver leder ström lite bättre än koppar.

 

Tittar man på tenn så har det materialet flera valenselektroner vilket leder till sämre konduktivitet. Men till frågan om spärrsikt mellan olika material kan jag inte se några teoretiska belägg för det om vi har ett antagande. Om vi förutsätter att vi har en löd-förbindning med bra vätning, vilket innebär att vi inte har ett oxidskikt mellan materialen så ser jag inget som styrker att det uppstår ett spärrskikt eller diodeffekt mellan två ledande metaller. Men om det finns ett tunn oxidskikt kvar så skulle jag kunna tänka mig att man får ett så kallat energi-gap mellan tenn och koppar. En liknande effekt som en halvledare där det krävs en spänning för att materialet ska leda. Men som sagt, jag tycker man bör förutsätta bra lödningar där lodet som använts har ett fungerande flussmedel som tar bort oxiden vi lödning. Skulle det bli lite rester kvar så får man ändå ingen spärrfunktion utan en någon sämre konduktivitet i övergången. Sen är det ingen nackdel att ha lite silver eller koppar i lodet.

 

Tänker vi en ledare med pläteringar av olika material så blir strömtätheten olika i de olika materialen. Strömtätheten påverkas sedan dessutom av skinneffekt (frekvensberoende) och närhetseffekt (intilliggande ledare). Man kan laborera mycket kring strömtäthet i kablar. Litztråd på olika sätt, tvinningar, olika ledardiametrar, pläteringar osv så vidare. Mest fantasin som sätter gränsen. Tittar vi på olika kabeltillverkare som försöker hantera detta så ser vi många olika konstruktioner kring detta med strömtäthet.

 

Tror att detta blev en första del av den introduktion av de grunder som behövs för att förstå det jag tänkte skriva som så småningom. Nästa del av introduktionen blir nog kring ström i en ledare. 

Link to comment
Share on other sites

1 hour ago, Anders65 said:

Här hittar vi rhodium, koppar, silver och guld

Om jag förstått det rätt så har rhodium sämre ledningsförmåga än både koppar, silver och guld. Varför är då rhodium så prisad? Oxiderad koppar är väl heller inte så bra ledare. Det är väl därför att man använder silver i lödtennet eller silverplätterar kopparn, antar jag. Det är väl t o m så att silveroxid är ännu bättre ledare än rent silver så svartoxiderad silver borde ju vara bra. :39: Å andra sidan oxiderar inte guld alls men det kostar ju en slant…

Link to comment
Share on other sites

8 hours ago, Bebop said:

Varför är då rhodium så prisad? Oxiderad koppar är väl heller inte så bra ledare. Det är väl därför att man använder silver i lödtennet eller silverplätterar kopparn, antar jag. Det är väl t o m så att silveroxid är ännu bättre ledare än rent silver så svartoxiderad silver borde ju vara bra. :39: Å andra sidan oxiderar inte guld alls men det kostar ju en slant…

Rhodium har tre fördelar o en nackdel. Dels är metallen mycket ädel vilket innebär att den inte oxiderar och att det tål sura o alkaliska lösningar. Sen har den en hårdarde yta än alternativet som guld som dock leder ström bättre. Rhodium används med fördel på grund av dess egenskaper som plätering på silversmycken. Men som vi vet även på kontaktdon. Koppar är en så kallad halvädel metall vilket innebär att den reagerar med vissa ämnen som ex syre och bildar då ett oxidskikt. Silver är ädlare än koppar o guld är ädlast av de tre.

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

 Share

×
×
  • Create New...