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发表于 2010-4-24
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音乐离不开音频电缆,它们没有麦克风、合成器、调音台、监听音箱等设备那样具有引人注目的外形,经常是一团乱麻一样铺得满地。只要它们还在工作,没有人为它们操许多心。一般用户对设备比较经心,对电缆比较马虎,接通就行了,不大注意质量。如果所有设备的水平普遍低下,电缆的不足还显不出来;如果你的设备都很高级,劣质电缆就成了音质的“瓶颈”,大家将跟着它降级。这时对电缆投资更换就非常必要。
电缆解剖
模拟音频电缆大致可以分为3类:麦克风电缆,吉他/线路电缆和音箱电缆。
音频电缆的基本部分。中心是导体,音频信号的载体。导体外部覆盖着不导电的塑料或橡胶,再外面是由导体构成的屏蔽层,它一方面隔绝外界的干扰,另一方面构成信号的地线(回路)。最外面一层外皮可以保护内部各层,使电缆经久耐用。
音频电缆一般使用铜线作导体,因为它造价低,导电性好,比较柔韧。但是暴露在空气中的铜容易被氧化而变成不良导体氧化铜,影响电流的传导。
音频电缆使用典型的几种接插形式,麦克风通常使用卡农口(XLR),线路连接使用大三芯(1/4")或莲花口(RCA),音箱电缆的接头经常是裸铜线,有时也用香蕉插头或其他插头。高质量的电缆和接插件总是值得投资。一些接插件往往镀金,在这里使用纯金并不是为了奢侈,金是优良的导体,非常稳定,不会被氧化,又很柔软,有极好的展延性。插头插座结合时镀金层的变形可以填充连接中的缝隙,保持最良好的连接。
线规尺寸:导线的规格根据心线直径而定,习惯用AWG标准。
屏 蔽
许多种类的干扰会影响电缆内音频信号的传送。常见的一类干扰来自无线电信号,英文Radio-frequency interference简称RFI。电缆如果捡拾到无线电台发射的信号,经过放大电路时就可能被检波放大,混在音频信号之中造成干扰。屏蔽不好的电缆犹如一根天线,很容易被无处不在的电波干扰。RFI是一种电磁波,同属于电磁波干扰源的还有电动机线圈,荧光灯,霓虹灯等。另一类常见的干扰叫静电(Electrostatic)干扰,来自电火花,静电放电等。
电缆中间的屏蔽层能够保护中心的导体免受上述几类干扰,但是屏蔽层对某些类型的电磁波无效,只能用平衡传送的方法来抵消它们(使两条导线捡拾同样的干扰,通过变压器让两个干扰信号的方向相反,达到互相抵消的目的)。屏蔽线主要用于麦克风、吉他、线路电缆,因为这些信号源的电平都比较低,必须加以扩大,在扩大信号的同时,混进去的干扰信号同样会被放大,造成严重的后果。
有一种屏蔽层用编织的细铜丝围绕带绝缘层的导体[图1],编织层一般可以屏蔽导体表面的90%到97%,比例越高说明屏蔽得越完全。编织线屏蔽具有柔软灵活,易弯曲,挠性好等优点,大量应用在麦克风、吉他电缆上。廉价的电缆编织层稀疏,复盖百分比小,留有很多未被屏蔽的缝隙,干扰信号经常可以透过这些缝隙到达导体。这样的电缆用过一段时期之后,由于经常的弯曲使稀疏的编织层变得不平均,形成更大的空隙,屏蔽效果更差。
另一种类型的屏蔽层使用金属箔卷绕,通常使用敷在聚酯膜上的铝箔[图3],比编织层屏蔽份量轻,成本低,而且可以做到100%的覆盖。屏蔽箔通过一条特设的导流线接地,导流线和导体平行置放,如果你剥开这样的电缆之后看到一条额外的导线,那就是导流线。金属箔屏蔽的电缆不够柔顺,适合作固定安放,不适合经常移动、卷绕的场合应用。如果将它们用作麦克风、吉他电缆,有可能发生屏蔽层断裂的故障。
常见的音频电缆内部有1或2条导体,单一导体的电缆只能传送不平衡音频信号,多用于电子乐器、吉他、和一些低档次音频设备,使用大二心或莲花接插件。金属箔屏蔽比编织型更多地使用在不平衡电缆。乐器音频电缆(包括吉他、贝司)经常按照最大的机械强度设计,不但屏蔽层被加强,外皮也特别厚。
平衡音频电缆经常用于专业设备,要求有2条导体[图3、4],使用大三心或卡农接插件。平衡电缆有多种不同的设计,屏蔽层可能是编织的或金属箔卷绕,视用途而定。2条导线在电缆内绞绕在一起,有助于接收到相同的干扰信号,发挥平衡连接的好处。双线电缆的变种是4线电缆,用2条并联的导线代替单一导线,两对导线同样绞绕在一起,抵消干扰的效果更好。
麦克风可以使用双线或4线的平衡电缆,高质量的电缆更加柔顺耐用,而且能减少从电缆直接传导到麦克风的噪声。考虑到有可能在电磁干扰严重的场地使用,加强了屏蔽层。外皮的选材考虑到抵抗大力拉扯,粗暴对待或碾压搓揉,以及宽范围的温度变化。
音箱电缆传递高电平信号,相比之下干扰信号微不足道,所以不需要屏蔽,但是音箱电缆有它自己的要求。比如导线的电阻对于麦克风电缆不很重要,但音箱线要通过大电流,阻抗的问题就很突出,原则上是越短越粗越好。这的注意的是有的音箱线端也装有大二心或卡农插头,同麦克风线一样,有时甚至外表也差不多。但它们所用的电缆完全不同,一定不要混淆或用错。例如有的麦克风把屏蔽层当作第二导线使用,而音箱线要求两条相同的导线。如果错把麦克风线当作音箱线,就会有大电流从屏蔽层通过,而屏蔽层的设计没有包括这样的使用,结果轻则使功放和音箱的性能大幅度下降,严重时将危及设备。
电阻、容抗、感抗
对音频电缆的传输要求是不丢失信号或尽量少丢失,电缆使用不同的导体、屏蔽层、绝缘体,就会具有不同的电阻、容抗、感抗,它们都对信号的传输产生影响。
阻抗包括电阻、容抗、感抗,以欧姆为单位。电阻很好理解,各种材料的导电性不同,同一种材料也因为线径和长度的不同而具有不同的电阻。例如500尺16号线规的铜线电阻为4欧姆,线规号每增加或减小3号,电阻就加倍或减半。500尺13号线规的铜线电阻为2欧姆,19号线规的电阻为8欧姆,以此类推。这么小的电阻变化对麦克风或线路信号没有多少影响,但对于音箱的影响就大了。音箱的阻抗一般在2至8欧,如果我们用一个4欧阻抗的音箱,电缆阻抗也是4欧,加起来就变成8欧,而且只有一半功率送到音箱,另外一半完全消耗在电缆中!
许多高质量的音箱电缆使用足够的线径(12到18AWG)和中等长度(少于100尺),细算起来,即使使用18号线,电阻仍有1.3欧,线路上将有一些功率损失。
在麦克风电缆中,容抗比电阻更成问题。中间隔着绝缘体的两个金属物体可以形成电容器,音频电缆的屏蔽层和内部导体正好就是这样的关系,因此整条电缆就形成一个大电容,以它的容抗阻挡交流电流的流动。容抗的大小与导体的绝缘材料有密切的关系。
根据电容的性质,频率上升会使容抗减小,然而这一电容与电缆的电阻联合将形成低通滤波器,电缆越长截止频率点就越向下移,衰减越大。这是通常建议不用过长的电缆的重要理由。
导线的另一个属性是感抗。音频信号在导线中流通时产生随电压变化的磁场,物理学称为“自感”。这一磁场对信号的通过产生阻力,它随频率的降低而变小,与电阻、容抗交互作用将产生复杂的结果。
在线路电平的电路中,由于电流弱,自感产生的磁场也不强;然而大电流信号(如扬声器信号)的磁场就强大得多。使用高质量的音箱电缆可以减少自感磁场,改善音质。
自感产生的磁场可能影响到邻近的电缆而成为干扰源,最有代表性的就是音箱线和电源线,所以要避免麦克风或线路电缆紧靠它们。
根据同样的理由,避免把过长的音箱线盘卷起来,因为那样就形成一个电感线圈,问题将更加严重。比较好的办法是把电缆在地面摆成“S"形。 |
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