О влиянии проводов на звучание

Тема животрепещущая. Но метафизики не будет, будет нормальная «физика здорового человека».

Самая важная характеристика акустического кабеля – его полное сопротивление. На звуковых частотах его можно считать полностью активным, омическим. Индуктивная и ёмкостная составляющие сами по себе реального влияния на звучание не оказывают – лишь во взаимодействии с остальными компонентами системы. А материал, сечение и способ плетения жил – всего лишь источники этого сопротивления, порой весьма заметного.

Первое и очевидное следствие применения кабеля с заметным сопротивлением – потери мощности и снижение отдачи. Второе, менее очевидное следствие, чаще всего остаётся «за кадром». Появление дополнительного сопротивления между динамиком и усилителем в корне меняет условия работы динамика. И дело вовсе не в изменении его добротности (оно не драматично), а в изменении демпфирования динамика. И начать объяснения придётся «из-за угла».

Ещё в пятидесятых годах прошлого века заметили, что один и тот же динамик по-разному звучит с разными усилителями. «Виновника» вычислили быстро, им оказалось выходное сопротивление усилителя (у ламповых усилителей оно от 1 Ом и выше, к тому же зависит от схемы и настройки).

При воздействии на динамик импульса или сигнала частотой, близкой к его собственному резонансу, диффузор продолжает колебаться и после окончания сигнала. Как долго – определяется потерями в подвесе (механическим демпфированием), но в любом случае этот процесс лучше прибить в зародыше, чтобы звучание не приобретало гулкий призвук. И тут в дело вступает усилитель. При движении звуковой катушки в магнитном зазоре в ней наводится электродвижущая сила, динамик становится своего рода «генератором». Эта ЭДС замыкается через выходное сопротивление усилителя (виртуальное) и возникающий при этом ток тормозит катушку. Чем меньше выходное сопротивление – тем больше этот ток и сила торможения. Сам процесс назвали электрическим демпфированием, а для его оценки ввели простой и понятный параметр «демпинг-фактор» (или «коэффициент демпфирования» в отечественной терминологии). Это отношение сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению усилителя.

Электрическое демпфирование

Электрическое демпфирование – основной инструмент воздействия на переходные характеристики системы «усилитель-динамическая головка».

Тогда же определили опытным путём и границы этого параметра для правоверного Hi-Fi – не менее 10, а лучше 20 (знаменитый стандарт DIN 45500). Позднее обязательное значение довели до 40 и успокоились – для распространённой тогда акустики с импедансом 8-16 Ом условие выполнялось автоматически. А на фоне такого импеданса несчастные 0,1-0,2 Ом недлинного соединительного кабеля на результат влияли мало.

Импеданс

А теперь числовой пример: импеданс автомобильной акустики 4 Ом, выходное сопротивление усилителя 0,05 Ом, коэффициент демпфирования 80 – отличное значение. Добавляем к выходному сопротивлению усилителя провод сопротивлением «всего» 0,5 Ом – коэффициент демпфирования резко падает до 7,3(!). И даже для «супер-пупер» усилителя с D=1000 результат будет практически таким же. Есть шанс получить «ламповое» звучание (слабое демпфирование – один из его признаков).

Понятно, что даже незначительные изменения в сопротивлении акустического кабеля будут заметно влиять на характер звучания в низкочастотной области. А что в среднечастотной?

Рост индуктивности звуковой катушки с частотой приводит к увеличению импеданса головки. Причем индуктивность эта у «среднестатистического» мидбаса или широкополосника составляет 0,2-0,4 мГн, и уже на частотах 2-3 кГц импеданс возрастает практически в два раза. Появление в цепи дополнительного сопротивления несколько стабилизирует импеданс, а главное – уменьшает его колебания при смещении звуковой катушки в магнитном поле. Это приводит к снижению интермодуляционных искажений, особенно заметному для недорогих широкополосных и среднечастотных головок с магнитной системой «без излишеств» в виде колец Фарадея. В итоге звучание становится более прозрачным, и это вполне заметно на слух.

(Кстати, для среднечастотных головок многополосных систем полезно включение последовательного резистора сопротивлением 0,5-1 номинального импеданса головки – но при этом нужно исключить работу в области резонанса, демпфирования-то больше нет. Но это уже другая история).

Пассивный кроссовер тоже влияет на демпфирование динамика – поэтому катушки с ферромагнитным сердечником в кроссоверах применяются чаще, чем «воздушные». Это позволяет не только сэкономить медный провод, но и значительно снизить сопротивление катушки. Конечно, при перемагничивании сердечника возникают дополнительные нелинейные искажения сигнала, но в большинстве случаев это меньшее зло, чем недодемпфированные динамики.

Само собой, влияние сопротивления провода на работу кроссовера никто не отменял, и это тоже может сказаться на звучании. И это влияние гораздо заметнее для ФВЧ высокочастотных динамиков, поскольку индуктивность звуковой катушки там косвенно входит в фильтр. На приводимых далее моделях сопротивление провода для наглядности несколько утрировано (1 Ом), в реальности эффект будет не столь ярким – но всё же заметным.

ФВЧ первого порядка

ФВЧ первого порядка: вблизи частоты среза обычно есть небольшой горбик (резонанс индуктивности звуковой катушки с конденсатором фильтра). Но последовательное сопротивление его сглаживает

ФВЧ второго порядка

Для ФВЧ второго порядка картина выражена резче

И это вот всё – влияние только одного параметра (сопротивления) на простые процессы. А если ещё учесть взаимодействие усилителя со сложной нагрузкой – но это совсем другая история…

С вами был УРАЛ и ЧЕстный Звук.

О том, как УРАЛ дважды выиграл патентный спор у правообладателя JBL, читайте в статье

О продукции УРАЛ можно узнать здесь

О новом АК - подробно - тут

01.07.2023
Вернуться к списку статей

Полезные статьи

01.02.2022
Проблемы могут быть разнообразные: писк в динамиках при заведенном двигателе, свист в динамиках при работающем двигателе, свист в динамиках при наборе оборотов, фон в колонках и другое.
Подробнее
24.09.2021
Разберем комплект автоакустики АК с прикладной точки зрения.
Подробнее
13.08.2023
Обзор современного автомобильного МИНИ усилителя Урал ТТ 1.3000. Линейка небольших усилителей в машину.
Подробнее