表皮効果のない自家製の高品質オーディオケーブル。スキーム、説明

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表皮効果のない自家製高品質オーディオケーブル。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、最近多くの人がトランジスタと呼んでいるもの、RF やマイクロ波技術で長年このトランジスタと戦ってきた人、それとの戦いの過程で相互接続を生み出している人もいる、この効果についてオーディオマニアの注意を引きたいと思います。最大数千米ドルの価値のあるスピーカーケーブルを使用すると、この効果を単なるオーディオマニアの幻覚として提示しようとする人もいます。以下では、自宅で即席の材料を使って、世界最高のサンプルと比べても品質が劣らない、優れた (つまり、広い周波数範囲にわたって完全にニュートラルな) オーディオケーブルを数晩で作成する方法を説明します。しかし、すべてがうまくいく前に、次のことを言っておきます。すべての音響および高周波無線機器は、間違って設計されています。

以下はよくある質問です。

私たちはあなたがいなかったらこれが起こるのではないかと長い間疑っていました。さて、ここで何が問題なのでしょうか？

交流電流が導体や半導体の導電層を通過すると、いわゆる表面効果（表皮効果）が生じることが知られています。この場合、電磁誘導により移動する電荷の多くは導電層の表面付近に位置する。表皮効果の悪影響は、導電層の中央の大部分が電荷の移動に関与しないという事実に現れ、これにより電流に対する導体の抵抗が増加します。さらに、金属ワイヤとコンデンサプレートの表皮効果により、可動電子が中心から表面にゆっくりと再分布することになり、その結果、ケーブルの指向性やラッピングによる望ましくない影響が発生し、コンデンサのメモリ効果が増加します。。ケーブルやワイヤに対する表皮効果の悪影響は、腐食の結果としてワイヤの表面に形成される、導電層の金属と空気中の酸素および窒素との化合物が誘電体を有するという事実によってさらに悪化します。半導体の特性が低下し、損失と歪みの増加につながります。表皮効果の現れ方は電流の周波数に依存します。より正確には、電流の瞬間周波数から。

周波数が増加すると、電流が通過する表面層の厚さが減少します。広帯域信号の場合、瞬間的な周波数を説明することが困難であり、表皮効果により、導体断面に沿った可動電子の配置が完全に混乱してしまいます。この結果、導体または半導体を通過する広帯域電気信号の非線形相互変調および周波数位相歪みが生じます。民生用およびプロ仕様のオーディオ機器では、接続相互接続と音響ワイヤーの表皮効果により、信号の可聴歪みが発生し、サウンド再生の品質が低下します。

無線受信装置では、広帯域信号の相互変調歪みによって生じる表皮効果 (アンテナと無線受信機の入力に接続するケーブルなど) の結果、選択性が低下し、信号が減少します。対ノイズ比が低下し、実際の感度が低下します。交流電流が導体を通過するとき、主な（有用な）電磁波は、電位の異なる点間を導体に沿って直線的に伝播することが知られています。表皮効果により、有効波に加えて、不要な寄生電磁波が導電性要素の中心軸からその表面に向けて有効波の方向に対して垂直に発生し、送信信号の位相歪みを引き起こします。

コンピュータなどのデジタルパルスデバイスでは、プリント基板やコネクタの銅導体の表皮効果により、短パルスの形状が歪み、同期障害やパルス位置合わせの障害が発生します。これは、マザーボードやコンピューターのコネクタのクロック周波数を上げる際の主な障害になります。超高周波では、表皮効果により、コンデンサやインダクタなどのリアクタンス要素の品質係数が大幅に低下します。

その結果、1 GHz を超える周波数では、表皮効果が超小型回路などの電子製品の小型化を制限する主な要因となります。いわゆるトランジスタ音響効果の原因となるのは表皮効果です。トランジスタでは、結晶の断面積は電子雲の断面積よりもはるかに小さく、ランプの陰極および陽極の面積も同様です。さらに、トランジスタの結晶表面のコンタクトパッドは細いワイヤで接続されており（ケースなしでトランジスタを見たことがある人なら誰でもこれを知っています）、そこでは表皮効果が非常に自由に生きます。

この現象に対抗するにはどうすればよいでしょうか?

皮膚への影響を中和するための、安価で効果的な方法をお勧めします。これは、大部分の導体 (銅、銀、アルミニウム、真鍮) および半導体 (シリコン、ゲルマニウム) 要素の材料の比透磁率 m が 0,9999 ～ 1,0001、つまり約 XNUMX であるという事実に基づいています。

導電性要素１の表面は常磁性シェル２（図を参照）で覆われており、シェルはぴったりと嵌合する必要はなく、多少の小さな隙間があってもよい。シェルは、1 誘電体材料 (磁気誘電体) よりも大きい固体常磁性材料 (磁気誘電体) の 2 つ以上の層の形で作られています。マクロレベルでは、導電性要素の透磁率よりも数倍大きい比透磁率 m を持ち、低電気的です。導電性、磁化反転時の損失が低い (ヒステリシスループ)。図上。わかりやすくするために、シェルの 1 つの層、つまり層 3 と層 4 を示します。シェルは、その表面の導電性要素に対して固定する必要があります。ギャップの場合、その幅は導電性要素の交流の波長の半分を超えてはなりません。

そして、それは何を与えますか？

表皮効果のない自家製の高品質オーディオケーブル

パターンの平面に対して垂直に導電性要素１内を流れる交流は、要素１の導電層内に表皮効果の望ましくない横方向電磁場を生成する。この場の力線６は、導電性要素１内の基本移動電荷５に作用し、導電性層の中心からその表面に向かう。同時に、導電性要素１を通って流れる主な（有用な）交流信号電流は、常磁性シェル２の層３および４に反対の磁場を生成し、その力線７は導電性要素の表面から方向付けられる。両方の場の強度は、電流の増加および周波数の増加とともに増加します。このようにして、寄生横磁界の作用の補償と、導電層の断面全体にわたる電流の均一な分布が達成される。

ほとんどの低電流導電性要素では、プラスの効果を達成するために、常磁性シェルを比透磁率 1,5 ～ 20、厚さ数十ミクロン以上の材料で作ることができます。導体の寸法が小さいパワー導体要素や低周波デバイスの場合、シースの材料の指数 m が 1,5 より大きい場合、シースの厚さは m の値が 50 ～ 50 で同様の厚さにすることができます。導電性要素の長さがかなり長く（数メートル）、寄生横波とともに有効波も抑制され、ケーブル自体のインダクタンスとシース自体の損失が増加し、送信信号の受信位相が変化します。シフトします。

明確にするために、表皮効果に対抗するこの方法の基礎となる原理は、テレビのキネスコープなどの陰極線管における電子ビームの磁気または電磁集束と比較できます。キネスコープでは、電子の流れは、陰極から陽極 (スクリーン) までの高い陽極電圧の作用により、真空中で加速して移動します。この場合、相互反発作用により、スクリーンに入射した電子ビームはぼやけたスポットを形成する。したがって、ビームを強制的に集束させる必要があり、そのために電子ビームの周囲に環状の電磁場を生成するコイルが使用されます。これが、集中と集中が達成される方法です。

常磁性シェルには、誘電体（ワニス、樹脂、ポリ塩化ビニルなど）と導電性の軟磁性材料（研磨パーマロイやオキシファーなど）の粉末を混合したものを使用することをお勧めします。誘電体と磁性材料の体積比は、それらの混合物の導電率が導電性要素の導電率に比べて無視できる程度になるように選択されます。また、誘電性ポリマーと二酸化クロム CrO2、ガンマ酸化鉄 Fe2O3、コバルトガンマ酸化鉄 CoFe2O3 などの物質の粉末との混合物を使用することをお勧めします。

これらの磁性材料は、比透磁率が1,5～2,0であり、磁化反転時間が短い。これらはオーディオおよびビデオテープ用に業界で製造されており、コストは低いですが、強い磁界ではこれらの材料は比較的高い保磁力を持ちますが、ほとんどの無線電子素子では、それらを通過する電流は、磁界を示すほど高くありません。これらの材料の磁気特性。したがって、この場合、シェルにおけるヒステリシス損失が小さくなり、プラスの効果が得られる。フレキシブルで高品質（今では流行っているようにオーディオファン向け）のシールドなしインターコネクトケーブルやスピーカーケーブルの製造において（著者は、ラフサンベースで幅 12,7 mm の従来の二酸化クロムビデオテープを使用しました）。ウエンタは、主金属（銅または銀）の導電性コア上に6〜10層を重ねて巻かれています。このような動作の結果、ケーブルによってもたらされる非線形歪みは大幅に減少し、ケーブルの伝送周波数の上限は、ワイヤの太さに応じて 30 MHz から 120 ～ 250 MHz 以上に増加します。この場合、ケーブルは XNUMX つの編組導体の形で作られます (Kimber Cable のやり方と同様です)。

ケーブルの製造に加えて、表皮効果に対抗する説明された方法は、比透磁率が約 XNUMX の導体、超電導体、半導体で作られたあらゆる形状および種類の導電性要素に関して工業レベルで適用できます。、広い電力および周波数範囲で電流を送信し、電流を制御するように設計されています。特許請求の範囲に記載された方法は、例えば、通信ケーブル、ワイヤの取り付けおよび接続、トランジスタ、ダイオード、集積回路、接触装置、コネクタ、抵抗器、電気コンデンサおよび高周波インダクタの製造に適用することができる。

そして、あなたが提案した方法を適用した結果、何が得られるでしょうか?

音楽鑑賞を楽しみましょう。

著者: Sergey Podolyak、Vinnitsa、クラス A。出版物: audio.ru/class_a/home.php

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