Огонь, вода и медные трубы. Кабели в High End Audio. Часть 3-я

Самый броский конструктивный элемент кабеля — проводник. В подавляющем большинстве изделий он медный или на медной основе. Как проводник тока медь занимает среди металлов 2-е место после серебра, но дешевле его и лучше освоена в массовом производстве.
Более 50 % добываемой меди применяется в электротехнической промышленности. Берется она из руд — халькопирита (медного колчедана) и борнита (пестрой руды), которые представляют собой смесь сульфидов меди и железа. Содержание меди в руде не особо велико, поэтому принято по соседству с рудником строить металлургический завод, сначала выплавляющий так называемый медный концентрат. После чего завод переплавляет концентрат в черновую медь (или растворяет в кислом растворе), а затем методом электролитического осаждения на специальные титановые "уловители", получает очищенную медь (99,99%, ETPC, Electrolytic Tough Pitch Copper). Если электролиз происходит в бескислородной атмосфере, то электролитическая медь именуется бескислородной — OFC, Oxygen Free Copper. Чаще всего она именно такая и есть. Выглядит электролитическая медь как плитки характерного вида — их называют катодами. Их размер примерно метр на метр при толщине 8 мм, вес около 35 кг.
Из катодов методом непрерывного литья и прокатки делается медная катанка — подобие прута толщиной 8 мм. Из катанки, в свою очередь, волочильные станки могут изготовить медную проволоку требуемого диаметра.
Существуют еще способы получения гранулированной меди из вторсырья, на чем специализируются многие китайские плавильные цеха.

5. Кабель как проводник с кристаллической структурой
У обычной электролитической меди кристаллическая структура содержит вкрапления оксидов меди, как бы дробящие ее на индивидуальные острова-кристаллы. Таких набирается примерно 5000 на погонный метр. Для пути электрического тока каждый переход от одного кристалла к другому может быть заменен эквивалентной электрической схемой: со своим сопротивлением, индуктивностью, емкостью и даже диодными свойствами полупроводника (вентильный эффект как раз присущ оксиду меди Cu2O). Очевидно, что чем меньше таких переходов в кабеле, тем меньше он будет влиять на передаваемый сигнал.
В бескислородной меди меньше окислов меди, отвечающих за вентильный эффект на кристаллических переходах, границы кристаллов возникают больше за счет влияния других примесей, поэтому самих кристаллов примерно в 3 раза меньше чем в обычной очищенной электромеди.
Японскими металлургами в 70-е годы прошлого века были разработаны различные способы "медленного" проката, в результате которого получается либо длиннокристаллическая (100 кристаллов на погонный метр, LCC) или даже монокристаллическая медь (кристаллы длиной примерно от 10 до 300 м, OCC). На структуру вкраплений примесей и оксида меди в кристаллической решетке влияют также температурные режимы получения катанки или проволоки, в том числе отжиг — нагрев до температур, близких к температурам плавления.
Следует отметить, что помимо метода производства кабеля на его кристаллическую структуру в течение его постиндустриальной жизни будут влиять механические факторы (сгиб и скручивание легко разрушает длинные кристаллы) и окружающая среда (агрессивные вещества, попадающие из воздуха, также приводят к разрушениям внутри структуры металла и на его поверхности).
Известна и изучена криогенная (жидким азотом) низкотемпературная обработка меди и проводников из нее, которая может способствовать уменьшению числа кристаллов и вообще благоприятно влиять на проводимость, ковкость и прочность металла.

6. Внешние факторы
Описывая многочисленные физические явления, присущие протеканию тока в кабелях, мы можем забыть о том, что кабель подвергается еще и внешним воздействиям. Это радиочастотные помехи (мобильная связь, радио- и телепередатчики), электромагнитные помехи, вибрации (например от звуковых волн), передаваемые через воздух или через пол. Все эти воздействия будут влиять на сигнал, несомый кабелем. Конструкция кабеля может предусматривать защиту от этих воздействий: скажем от радиопомех спасает экранирование кабеля, от вибраций можно частично оградиться увеличив массу кабеля или сделав ему специальную оболочку. От электромагнитных помех защитить кабель на практике невозможно.


7. Аудиовоплощение
На практике теоретический "проводник" в кабеле представляет собой одну или несколько жил из металла с высокой проводимостью. Как правило это медь, медь, покрытая оловом или серебром, серебро. Изредка применяются золото, сплавы с участием драгметаллов (иридий, палладий). Уже знакомый нам А.-Й. ван ден Хул иногда применяет неметаллические проводники из углеволокна, которые хоть и имеют высокое сопротивление, зато не подвержены старению, воздействию окружающей среды и состоят из механически прочных длинных кристаллов.
В качестве диэлектрика применяются поливинилхлорид, полиэтилен, фторопласт и некоторые другие пластики. Степень их плотности может быть разной, довольно часто применяются легкие вспененные материалы, в которых часть диэлектрических функций выполняет воздух.
Изоляционные материалы характеризуются диэлектрической постоянной, которая характеризует способность запасать энергию. Как мы уже показали выше, запасенная энергия скорее всего вернется обратно в сигнал и исказит его. Поэтому, чем меньше диэлектрическая постоянная, тем лучше. Диэлектрическая постоянная вакуума равна 1, у ПВХ она равна 6, у фторопласта (тефлона) — 1,5–2, в зависимости от его категории. Вспененные материалы могут иметь более низкую диэлектрическую постоянную, но не следует забывать, что пузырьки воздуха неизбежно приводят к "колебаниям" параметров диэлектрика в разных точках пути сигнала.
Различается и скорость "разряда" диэлектрика: ПХВ отдает заряд дольше всего, а значит его воздействие на полезный сигнал будет длиться дольше.

Имеет ли high-end-кабель право на жизнь?
Изучая теоретические аспекты работы кабеля, особенности материалов и процесса производства, понимаешь, что реализовать такую казалось бы простую вещь как соединительный кабель можно самыми различными способами. Самыми различными будут и итоговые результаты. Причем, как и совершенно объективные искажения, которые кабель вносит в передаваемый сигнал, так и субъективное восприятие этих искажений на слух.
Другое дело, что производителей кабелей, пожалуй, действительно слишком много. И очень похоже, что часть из них даже не задумываются о физике происходящих в их товаре процессов. Ведь в чем-то кабель действительно прост. Сделать его просто и стать разработчиком high-end-кабеля при желании может кто угодно. Ведь нужно только соединить провод и разъемы и устройство готово к работе. Согласитесь, сделать усилитель несколько сложнее.
И все же вернемся к началу. При всем упрямстве неверующих, очевидно, что кабель должен влиять на звук, так как вносит в передаваемый сигнал изменения. Пока не будем затрагивать насколько заметно на слух это влияние и почему не все его слышат. Не коснулись мы и такого элемента кабеля как разъемы. Не описали подробно конструктивные решения наиболее популярных производителей кабелей — они все очень разные. Об этом всем читайте в продолжении...

продолжение...

Допускается использование статей с обязательной активной ссылкой на pult.ru