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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Cabo de áudio de qualidade caseira sem efeito de pele. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes Neste artigo, gostaria de chamar a atenção dos audiófilos para o efeito, que muitos recentemente chamaram de transistor, alguns há muito lutam contra ele na tecnologia HF e de microondas, alguns, no processo de combatê-lo, produzem interconexões e cabos de alto-falante custando até vários milhares de dólares americanos. Algumas pessoas estão tentando apresentar esse efeito como nada mais do que apenas... alucinações audiófilas! A seguir contarei como, em algumas noites em casa, a partir de materiais improvisados, você pode fazer um cabo de áudio excelente (ou seja, absolutamente neutro em uma ampla faixa de frequência) que não é inferior em qualidade aos melhores padrões mundiais. Mas primeiro, para que tudo se encaixe, direi o seguinte: todos os equipamentos de áudio e rádio de alta frequência foram projetados incorretamente! Abaixo estão suas prováveis perguntas. Há muito que suspeitamos disso, mesmo sem você. Então qual é o problema? Sabe-se que quando a corrente alternada passa pela camada condutora de um condutor ou semicondutor, ocorre o chamado efeito de superfície (efeito de pele). Neste caso, a maioria das cargas elétricas em movimento devido à indução eletromagnética está localizada próxima à superfície da camada condutora. O efeito negativo do efeito pelicular se manifesta no fato de grande parte central da camada condutora não participar da transferência de cargas elétricas, o que provoca aumento da resistência do condutor à corrente elétrica. Além disso, o efeito pelicular em fios metálicos e placas de capacitores leva a uma redistribuição lenta de elétrons móveis do centro para a superfície, resultando em efeitos indesejáveis de direcionalidade e retificação de cabos, e o efeito de memória em capacitores aumenta. O efeito negativo do efeito pelicular em cabos e fios é ainda agravado pelo fato de que compostos químicos do metal da camada condutora com oxigênio e nitrogênio do ar, formados na superfície do fio como resultado da corrosão, possuem dielétrico e propriedades dos semicondutores, o que, por sua vez, contribui para o aumento das perdas e distorções. O grau de manifestação do efeito cutâneo depende da frequência da corrente. Mais precisamente, na frequência instantânea da corrente. À medida que a frequência aumenta, a espessura da camada superficial através da qual a corrente passa diminui. No caso de um sinal de banda larga, onde a frequência instantânea é difícil de descrever, o efeito pelicular causa uma confusão completa na colocação de elétrons móveis através da seção transversal do condutor. A consequência disso são distorções não lineares, de intermodulação e de fase de frequência do sinal elétrico de banda larga que passa por um condutor ou semicondutor. Em equipamentos de áudio domésticos e profissionais, o efeito pelicular da conexão de interconexões e fios de alto-falantes leva à distorção audível dos sinais, deteriorando a qualidade da reprodução do som. Em equipamentos de recepção de rádio, as consequências do efeito pelicular (por exemplo, no cabo que conecta a antena à entrada do receptor de rádio) devido à distorção de intermodulação do sinal de banda larga que ele cria são seletividade reduzida, redução da relação sinal-ruído proporção e sensibilidade real reduzida. Sabe-se que quando uma corrente alternada passa por um condutor, a onda eletromagnética principal (útil) se propaga ao longo do condutor em linha reta entre pontos com potenciais diferentes. Devido ao efeito pelicular, além da onda útil, surge uma onda eletromagnética parasita indesejada, direcionada do eixo central do elemento condutor até sua superfície, perpendicular à direção da onda útil, causando distorções de fase do sinal transmitido. Em dispositivos de pulso digital, por exemplo, computadores, devido ao efeito pelicular nos condutores de cobre das placas de circuito impresso e conectores, o formato dos pulsos curtos fica distorcido, o que leva a falhas de sincronização e falhas no registro dos pulsos. Este é o principal obstáculo para aumentar a velocidade do clock em placas-mãe e conectores de computadores. Em frequências ultra-altas, o efeito pelicular reduz drasticamente o fator de qualidade dos elementos reativos - capacitores e indutores. Com isso, em frequências acima de 1 GHz, o efeito pelicular é o principal fator que limita a miniaturização de produtos radioeletrônicos, como os microcircuitos. É o efeito de pele o responsável pelo chamado efeito sonoro do transistor. Nos transistores, a área da seção transversal do cristal é muito menor que a área da seção transversal da nuvem de elétrons, assim como as áreas do cátodo e do ânodo em uma lâmpada. Além disso, as almofadas de contato na superfície do cristal do transistor são conectadas por fios finos (qualquer pessoa que já viu um transistor sem caixa sabe disso), nos quais o efeito pele vive muito livremente. O que pode ser feito para combater este fenómeno? Posso recomendar uma maneira barata e eficaz de neutralizar o efeito da pele. Baseia-se no fato de que o material da grande maioria dos elementos condutores (cobre, prata, alumínio, latão) e semicondutores (silício, germânio) possui um índice de permeabilidade magnética relativa m de 0,9999 a 1,0001, ou seja, cerca de um. A superfície do elemento condutor 1 é coberta por um invólucro paramagnético 2 (ver figura), e o invólucro não precisa se encaixar firmemente; é possível alguma pequena lacuna. O invólucro é feito na forma de uma ou mais camadas de material paramagnético sólido m maior que 1 material dielétrico (magnetodielétrico), que no nível macro possui uma permeabilidade magnética relativa m que é várias vezes maior que a permeabilidade do elemento condutor de corrente , baixa condutividade elétrica e também baixas perdas por reversão de magnetização (loop de histerese). Na Fig. para maior clareza, são mostradas duas camadas do invólucro: camada 3 e camada 4. O invólucro deve ser fixado imóvel em relação ao elemento condutor em sua superfície; no caso de lacuna, sua largura não deve ultrapassar metade do comprimento de onda da corrente alternada no elemento condutor. E o que isso dá?
A corrente alternada que flui no elemento condutor 1 perpendicular ao plano do padrão cria um campo eletromagnético transversal indesejado do efeito pelicular dentro da camada condutora do elemento 1. As linhas de energia 6 deste campo atuam sobre cargas móveis elementares 5 dentro do elemento condutor 1 e são direcionadas do centro da camada condutora para sua superfície. Ao mesmo tempo, a corrente alternada principal (útil) do sinal que flui através do elemento condutor 1 cria um campo magnético neutralizante nas camadas 3 e 4 do invólucro paramagnético 2, cujas linhas de força 7 são direcionadas a partir da superfície do elemento condutor 1 ao seu centro e também afeta as cargas móveis elementares 5 dentro do condutor 1. A intensidade de ambos os campos aumenta com o aumento da corrente e com o aumento da frequência. Desta forma, consegue-se uma compensação do efeito do campo transversal parasita e uma distribuição uniforme da corrente elétrica por toda a seção transversal da camada condutora. Para a maioria dos elementos condutores de baixa corrente, a fim de obter um efeito positivo, o invólucro paramagnético pode ser feito de um material com permeabilidade magnética relativa de 1,5 a 20 com espessura de várias dezenas de mícrons ou mais. Para elementos condutores de potência, com condutores de tamanhos pequenos, bem como para dispositivos de baixa frequência, o invólucro pode ter espessura semelhante com um valor de m de 1,5 a 50, se o material do invólucro tiver um valor m maior que 50, e o o comprimento do elemento condutor for significativo (vários metros), então Junto com a onda transversal parasita, a onda útil também será suprimida, a própria indutância do cabo e as perdas na própria bainha aumentarão e o sinal de passagem receberá mudanças de fase. Para maior clareza, o princípio em que se baseia este método de combate ao efeito de pele pode ser comparado com a focagem magnética ou eletromagnética de um feixe de elétrons em um tubo de raios catódicos, por exemplo, um cinescópio de televisão. Em um cinescópio, o fluxo de elétrons se move com aceleração no vácuo sob a influência de uma alta tensão anódica do cátodo para o ânodo (tela). Neste caso, devido à ação mutuamente repulsiva, o feixe de elétrons incidente na tela forma um ponto borrado. Portanto, é necessária a focagem forçada do feixe, para a qual são utilizadas bobinas que criam um campo eletromagnético anular ao redor do feixe de elétrons. É assim que o foco e a convergência são alcançados. Para o invólucro paramagnético, sugiro usar uma mistura de um dielétrico (por exemplo, verniz, resina ou cloreto de polivinila) com um pó de um material magnético macio eletricamente condutor (por exemplo, permalói triturado ou oxifero). A relação de volume do material dielétrico e magnético é escolhida de modo que a condutividade elétrica de sua mistura seja insignificante em comparação com a condutividade elétrica do elemento condutor. Sugiro também usar uma mistura de polímero dielétrico com pós de substâncias como dióxido de cromo CrO2, óxido de ferro gama Fe2O3, óxido de ferro gama cobalto CoFe2O3. Esses materiais magnéticos têm uma permeabilidade magnética relativa de 1,5 a 2,0 e um curto tempo de reversão de magnetização. Eles são produzidos industrialmente para fitas de áudio e vídeo, seu custo é baixo, embora em um campo magnético forte esses materiais tenham uma força coercitiva relativamente alta; na maioria dos elementos radioeletrônicos, a intensidade da corrente que passa por eles não é alta o suficiente para a manifestação das duras propriedades magnéticas desses materiais. Portanto, neste caso, as perdas por histerese no casco são pequenas, o que permite obter um efeito positivo. Ao fazer um cabo de interconexão ou alto-falante flexível de alta qualidade (audiófilo, como agora está na moda dizer) não blindado (o autor usou uma fita de vídeo normal de dióxido de cromo de 12,7 mm de largura em uma base Mylar). uenta é enrolada com uma sobreposição de 6 a 10 camadas em um condutor principal de metal (cobre ou prata). Como resultado desta operação, as distorções não lineares introduzidas pelo cabo são drasticamente reduzidas e a frequência de transmissão superior do cabo aumenta de 30 MHz para 120 - 250 MHz e superior, dependendo da espessura do fio. Neste caso, o cabo é feito na forma de três condutores trançados (semelhante ao que Kimber Kable faz). Além da fabricação de cabos, o método descrito de combate ao efeito pelicular pode ser aplicado em nível industrial em relação a elementos condutores de corrente de qualquer formato e tipo, feitos de condutores, supercondutores e semicondutores com permeabilidade magnética relativa de cerca de unidade, destinada à passagem de corrente e controle de corrente em uma ampla faixa de intensidade e frequência. O método indicado pode ser aplicado, por exemplo, na produção de cabos de comunicação, fios de instalação e conexão, transistores, diodos, circuitos integrados, dispositivos de contato, conectores, resistores, capacitores elétricos e indutores de alta frequência. E o que obteremos com a aplicação do método que você propõe? Vamos gostar de ouvir música. Autor: Sergey Podolyak, Vinnitsa, Classe A; Publicação: audio.ru/class_a/home.php
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