| Author |
 Topic  |
|
|
Jamo
Member
724 Posts |
 Posted - 2007/07/10 : 16:01:57
|
| Kan någon på forumet upplysa om hur man bestämmer karakteristiska impedansen hos en högtalarkabel, mäter man, beräknar man, experimenterar man, eller vad? |
Hälsningar Jamo |
|
|
f95toli
Member
4209 Posts |
Posted - 2007/07/10 : 20:32:37
|
Den karakteristiska impedansen är inte speciellt intressant i sig när det gäller kablar för låga frekvenser (dvs inom hifi så är det egentligen bara när det gäller digitala kablar som det spelar roll). Impedansen börjar bli viktig först när man kommer upp i så höga frekvenser att kabellängden är av samma storleksordning som våglängden, dvs. ofta kan man strunta i den även om man använder frekvenser på flera GHz så länge som ledningarna är tillräckligt korta.
Om man nu ändå vill veta impedansen så bör man naturligtvis helst mäta den men då behöver man utrustning för mikrovågsmätningar vilket de flesta inte har tillgång till.
Metod nummer två är att räkna ut den från tillverkarens data. Impedansen för en förlustfri kabel (godtycklig kopparkabel med bra isolering kan i sammanhanget betraktas som förlustfri vid låga frekvenser) är sqrt(L/C) (sqrt=roten ur) där L och C är induktans respektive kapacitans per meter, så har man dessa siffror är det lätt att räkna ut.
Slutligen går att det räkna ut en hygglig uppskattning bara genom att titta på geometrin så länge man vet vilket dielektrikum som används.
Tumregeln är att impedansen för ett tvinnat par är i storleksordningen 100 Ohm. Impedansen för en ledare ligger nästan alltid någonstans mellan 20-600 Ohm, det är svårt att få vare sig högre eller lägre impedans än så. Luften (och rymden) i vår omgivning har en impedans på 370 Ohm och det tenderar att "kortsluta" alla försök att öka den karakteristiska impedansen mer än så.
|
 |
|
|
Lovan
Member
3166 Posts |
Posted - 2007/07/10 : 20:58:40
|
| Jag trodde ~370 var maximala man kunde få. Hur ser högre impedanskablar ut? |
|
|
|
Jamo
Member
724 Posts |
Posted - 2007/07/10 : 21:02:11
|
Det handlar om flätad silverkabel med bomullsisolering. Bomull är väl inte speciellt dielektriskt så man får väl räkna med luft som dielektrikum. Geometrin för en fyrfläta inbjuder inte till beräkningar direkt men det kanske finns någon bra tumregel.
Uppgiften önskar jag för att terminera en högtalarkabel optimalt. Jag har en förstärkare vars återkoppling reagerar lite tråkigt på reflekterade "högfrekventa" pulser (tror jag i alla fall). En annan kabel terminerades med 100 ohm med lyckat resultat, men det verkar inte stämma riktigt bra med silverkabeln. |
Hälsningar Jamo |
|
|
|
f95toli
Member
4209 Posts |
Posted - 2007/07/10 : 21:30:25
|
Lovan: Vanlig telefonledning ligger på runt 600 Ohm vid låga frekvenser (de dämpar för mycket vid höga frekvenser).
Jamo: Det finns garanterat inga reflektioner i din högtalarkabel (om den inte är flera km lång). Det låter som om du är ute efter någon tyo av kompenseringslänk, men det har inte direkt att göra med en karakteristiska impedansen.
För att göra en länk som kompenserar ex. fasfel så räcker det med "vanlig" elektronik, dvs. man modellerar kretsen som en diskret RCL krets och glömmer allt som har med mikrovågselektronik att göra. |
Edited by - f95toli on 2007/07/10 21:38:51 |
|
|
|
tubetvr
Member
338 Posts |
Posted - 2007/07/11 : 09:07:48
|
Hej,
Att man vill ha en viss kabel impedans beror på att man vill undvika reflektioner och stående vågor, vid radiofrekvenser så får man när kabeln har fel impedans att spänning och ström varierar längs med kablen dvs den är låg på vissa ställen och hög på andra, detta finns beskrivet i de flesta grundläggande texter om radio.
För att reflektionerna och spännings och strömvariationerna skall minimeras med en viss kabel så måste både källan och lasten ha samma impedans som kabeln, dvs om kablen har en karakteristisk impedans på 50 ohm så måste utimpedansen från källan vara 50 ohm och även lasten skall vara 50 ohm.
Det finns 2 skäl varför kabel impedansen är ointressant för audio, som f95toli skrev så är kabeln så kort i förhållande till våglängden att spänning och strömvariationerna är försumbara om man har ett impedans fel.
Det andra är att källan i ett högtalarsystem normalt sett har mycket låg impedans, ett transistorsteg med hård återkoppling har en utimpedans på så lite som 0.01 ohm men högtalaren har kanske 4 eller 8 ohm, vilken impedans skall då kabeln ha för att undvika reflektioner?
Svaret är att det inte spelar någon roll eftersom reflektioner inte kan uppträda i ett system där källan har så låg impedans, alla spänningar som reflekteras tillbaka till källan kommer att kortslutas där så spänning och ström blir samma var som helst längs kabeln.
För ett SET steg som kanske har 2-4 ohm utimpedans så ser det lite annorlunda ut men då är fortfarande kabel längden försumbar i förhållande till våglängden dvs inga reflektioner kan uppträda.
Det problem du beskriver tyder på instabilitet med reaktiv last, vissa förstärkare tål inte för hög induktans eller kapacitans och kan börja självsvänga, det är i mitt tycke ett klart konstruktionsfel.
Ett välkänt exempel är vissa Naim förstärkare som inte har någon serienduktans på utgången, de kan börja självsvänga med vissa laster. I princip behöver alla förstärkare med transistorer en induktans i serie med utgången så att de klarar kapacitiv last, utan induktans så blir lastimpedansen för låg vid höga frekvenser och resultatet är risk för självsvängning. Naim löste problemet på ett annat sätt genom att rekommendera att bara använda speciell typ av högtalarkabel men problemen kan komma vid andra kablar, är det ett Naim steg du har?
MVH Hans |
Ägare av företaget Q-tron Audio, konstruktion och tillverkning av OTL rörförstärkare |
|
|
|
Jamo
Member
724 Posts |
Posted - 2007/07/11 : 09:13:37
|
quote:
är det ett Naim steg du har?
Nej, vi har Lavardin IS. De båda förstärkarna brukar nämnas tillsammans när den här typen av problem diskuteras. |
Hälsningar Jamo |
|
|
|
Jamo
Member
724 Posts |
Posted - 2007/07/11 : 09:50:30
|
| Jag har fått det hela förklarat så här: Välljudande audioförstärkare hanterar frekvenser långt ovanför 20 kHz, av det enkla skälet att komplexa signaler behöver det för att återges korrekt. Vid väldigt höga frekvenser så blir vanliga dynamiska högtalare väldigt högohmiga. Om en puls sänds ut från förstärkaren mot högtalaren så kommer den att totalreflekteras vid högtalaren och gå tillbaka till förstärkaren och störa dess återkoppling, oavsett hur kort (nåja) högtalarkabeln är. Detta går att fixa genom att sätta en RC-länk över högtalarkontakterna, med ett motstånd med ungefär samma värde som kabelns karakteristiska impedans, då sker ingen reflexion utan energin i pulsen "bränns" i motståndet. Konstruktionsfel eller inte, båda förstärkarna är ju mycket välljudande, och är man lite pragmatisk så köper man hellre några motstånd och kondensatorer för några tior än att byta bort en förstärkare som låter bättre än det mesta. |
Hälsningar Jamo |
|
|
|
f95toli
Member
4209 Posts |
Posted - 2007/07/11 : 10:46:50
|
Då har den som förklarat det fel.
Jag tvivlar starkt på att NÅGON hifi-förstärkare är konstruerad på det sättet, visserligen finns det en del rätt bredbandiga förstärkare men de börjar fortfarande rulla av vid några hundra kHz som mest, så även då skulle du behöva en kabel som är flera hundra meter lång innan du skulle kunna få reflektioner.
Och som Tuvetvr så finns det även mer "tekniska" skäl till varför reflektioner inte är ett problem i dessa system.
Vad gäller komplexa signaler så är de fortfarande begränsade till 20 kHz, frekvens är i det här sammanhanget mått på hur snabbt en signal kan ändras och en ljudsignal som lagrats på en CD eller vinyl kan helt enkelt inte variera snabbare än vad bandbredden anger (en del argumenterar för att diverse intermodulaion etc gör att en "verkliga" bandbredden är något högre, men forfarande under 30 kHz).
Därmed inte sagt att lite marignal inte är bra, men en effektförstärkare som har en bandbredd långt över 100 kHz skulle jag betrakta som felkonstruerad; att göra onödigt snabba kretsar är sällan en bra idé eftersom det brukar leda till massa problem med brus, självsvängingar etc.
MEN, har man en känslig förstärkare så kanske en kompensationslänk är en bra idé, men det är som sagt "vanlig" elektronik har inget att göra med reflektioner. |
|
|
|
tubetvr
Member
338 Posts |
Posted - 2007/07/11 : 20:05:29
|
quote:
Vid väldigt höga frekvenser så blir vanliga dynamiska högtalare väldigt högohmiga.
Ja ett vanligt sätt att få en förstärkare att hantera detta är att bygga in ett Zobel nätverk bestående av en kondensator + ett motstånd i serie, motståndet skall ha samma resistans om lastens nominella impedans, dvs högtalarens impedans , kablens karakteristiska impedans är ointressant för dessa våglängder och lasten som förstärkaren "ser" är bara högtalaren. Om en förstärkare har denna typ av stabilitetsproblem så bygger man in ett Zobel nätverk från början, det är ganska vanligt tex i en del rörsteg.
Det motsatta problemet är vanligare dvs att impedansen sjunker vid höga frekvenser vilket inträffar om man har en kabel eller högtalare med hög kapacitans, förstärkaren blir då ostabil eftersom lasten blir för låg. För att hantera detta fall så har de flesta transistorsteg en spole parallellkopplad med ett motstånd som ligger i serie med utgången, eftersom spolens reaktans ökar med ökad frekvens så "ser" förstärkaren en last som inte blir för låg och risken för självsvängning minskar.
Jag vet att Naim inte har den vanliga serieinduktansen eftersom de säger att de vill att förstärkaren skall kunna återge höga frekvenser utan någon begränsning och kanske Lavardin är konstruerad på samma sätt.
Men eftersom man kan konstruera en förstärkare som är obetingat stabil i vilka laster som helst med hög bandbredd så har jag svårt att gå med på Naim eller Lavardins ideer.
Mina egna OTL steg är helt stabila i alla laster oberoende av om det är induktivt eller kapacitivt och har en intern bandbredd på 500kHz, det finns många andra exempel på förstärkare med hög bandbredd som är stabila så att göra som Naim och också tydligen Lavardin är inte nödvändigt, eftersom detta också innebär att man måste vara försiktig med vilka kablar eller högtalare man använder anser jag att det är mindre lyckade konstruktioner.
MVH Hans
|
Ägare av företaget Q-tron Audio, konstruktion och tillverkning av OTL rörförstärkare |
|
|
| |
Topic |
|
|
|
All Forums
Teknik och DIY
New Topic
Topic Locked
Printer Friendly