Quando si parla di cavi si parla in realtà di linee di trasmissione e bisognerebbe quindi cercare in letteratura "linee di trasmissione". Meglio un testo a livello universitario (la rete ne è piena).
La linee di trasmissioni sono caratterizzate dalla
velocità di propagazione e dalla
impedenza caratteristica Z. Se l'impedenza caratteristica del cavo è diversa dalla impedenza di uscita e di ingresso dei dispositivi collegati, alle frequenze nell'ordine dei MegaHz, si osservano i fenomeni di riflessione. In sostanza il segnale non esce dalla linea e la scalda. Questo problema, per le trasmissioni radio e satellitari, è un problema grave. Come pure l'effetto pelle che è grave a frequenze nella regione dei MegaHz.
Si devono distinguere tre range di funzionamento:
- frequenze la cui lunghezza d'onda è molto minore della lunghezza del cavo (linee corte)
- frequenze intermedie
- frequenze la cui lunghezza d'onda è paragonabile o inferiore alla lunghezza del cavo.
La velocità di propagazione nel cavo si esprime come frazione della velocità della luce. In pratica una velocità di propagazione pari a 0.66c significa 0.66 volte la velocità della luce.
La velocità della luce nel vuoto è di circa 300.000.000 metri al secondo.
essendo x=ct=c/f dove f è la frequenza risulta che una onda elettromagnetica con frequenza di 20.000Hz che si propaga alla velocità della luce ha una lunghezza d'onda pari a
300.000.000/20.000 = 15.000 metri ovvero 15 chilometri. A 2000 Hz diventano 150 chilometri e a 20 Hz diventano 1500 (millecinquecento) chilometri.
Se hai l'ampli a Bolzano e i diffusori a Reggio Calabria hai dei problemi anche a 20 Hz.
In un cavo molto "lento" la velocità di propagazione può arrivare a 0.5c e la lunghezza d'onda dei 20Hz si riduce a 7 chilometri e mezzo.
Ne segue che qualche metro del peggior cavo audio è migliaia di volte più corto della lunghezza d'onda più "corta" che lo deve attraversare.
In campo audio si parla esclusivamente di "linee corte".
Per le linee corte non è necessario utilizzare il modello a parametri distribuiti, non si osservano fenomeni di riflessione (quindi l'impedenza caratteristica Z non è importante) e l'impedenza della linea coincide con la sua resistenza con in serie un piccola induttanza ed in parallelo una piccola capacità (dette parassite). Questa capacità "rompe le palle" perché appare in parallelo ai morsetti di uscita dell'amplificatore e, nei casi più gravi, può indurre oscillazioni, nei casi meno gravi provoca un picco nella risposta. Da qui, con certi amplificatori, il suono "brillante" che diventa, caso di oscillazioni, inascoltabile potendo portare alla fusione dei dispositivi finali.
il suono "brillante" può essere causato anche da cavi poco schermati che "raccolgono" il campo prodotto dai cavi di potenza e lo sriportano in ingrezzo chiudenso un loop di reazione che potrebbe essere negativo o positivo. In entrambe i casi non voluto e deleterio.
Vogliamo rischiare di compromettere l'amplificatore? colleghiamogli all'uscita un cavo molto "lento" con una capacità molto elevata e una bella guaina in PVC.
La confusione, per questo riguarda i cavi per uso audio, deriva dal voler riportare in questo campo le caratteristiche che le linee di trasmissione hanno a radio frequenze.
L'unica cosa che conta (in qualsiasi campo di frequenza) è la schermatura che deve essere del 100%.
- una schermatura normale in calza (cavetti economici) arriva al 65%
- una buona schermatura in calza arriva al massimo al 95%
La calza in rame è saldabile, quella in alluminio no. Meglio la calza in rame.
Per ottenere una schermatura del 100% serve una doppia schermatura che di solito è realizzata con un foglio continuo di alluminio con sovrapposta (a contatto) una calza molto fitta. Il foglio di alluminio chiude i "buchi" della calza. Ci sono cavi con schermatura quadrupla (due fogli e due calze). Questi si usano quando i campi disturbanti sono molto intensi.
Quindi:
- le caratteristiche di un cavo dipendono dal range di frequenze che deve trasportare
- il comportamento di un cavo dipende da dove e come viene impiegato
- non esistono cavi "brillanti" ma amplificatori più o meno sensibili alla capacità parassita
- non esistono cavi che modificano la scena ma cavi più o meno schermati (che raccolgono più o meno rumore e disturbi).
- un cavo, di suo, non suona.
L'induttanza in serie all'impedenza di uscita di un amplificatore retroazionato o l'induttanza di un tweeter a bobina mobile è migliaia di volte superiore all'induttanza di un cavo a bassa capacità.
Per questo è importante scegliere amplificatori con un fattore di smorzamento costante rispetto alla frequenza. Piuttosto che un ampli con FS=600 a 100 Hz che diventa 60 a 20kHz e meglio un ampli con FS=60 costante da 20 a 20000 Hz.
detto ciò, alle frequenze audio, contano:
- la lunghezza del cavo
- la schermatura
- la capacità parassita
- la resistenza.
La cordatura serve a ridurre l'induttanza (non ce ne può fregare di meno)
La twistatura serve a ridurre i campi dispersi e la sensibilità rispetto ai campo esterni (e questa, invece, serve)
Capacità e induttanza parassite sono proporzionali alla lunghezza del cavo quindi più il cavo è corto e meglio è. Un cavo lungo mezzo metro ha una capacità parassita pari alla metà dello stesso cavo lungo un metro. Vuoi migliorare un cavo? Taglialo a metà.
I cavi bilanciati sono costituiti da due conduttori che trasportano il segnale circondati da una schermatura. Alcuni dispositivi dispongono di ingressi e uscite bilanciate e quindi si devono usare cavi bilanciati. I cavi sbilanciati possono funzionare altrettanto bene ma devono essere più corti possibile. I cavi bilanciati, tra le altre cose, sono meno sensibili a certi tipi di disturbi.
I cavi Cardas
perdonami se sono diretto:
ma se questa roba servisse a qualche cosa non pensi che alla NASA, al CRN di Ginevra, nelle trasmissioni satellitari, nei laboratori del Gran Sasso (dove cercano i neutrini) negli aerei ... non ne farebbero larghissimo uso?
Invece nelle applicazioni critiche vengono usati cavi coassiali schermati.