電氣優(yōu)秀論文： 淺談音頻電纜
不管是音樂制作設備還是聲音回放設備，音頻電纜一直是一個重要的部分，但是相當多的人并不重視它。這或短或長的線，有粗有細的芯，以及各種各樣的接頭，擔負著音頻數(shù)據(jù)的傳輸工作，而如果一套好的音樂回放設備，沒有搭配一條合適的音頻電纜，就不能達到最好的回放效果，有時甚至會“慘不忍聽”。本文介紹了音頻電纜及其相關問題，目的只有一個——使聲音信號達到最佳傳輸效果。
數(shù)字音頻電纜
一般來講，因為許多數(shù)字音頻電纜使用與模擬音頻相同的接插件（如卡農(nóng)口XLR，蓮花口RCA等），不少人就用模擬電纜臨時代替數(shù)字電纜。雖然也能湊合，但必須認識到這樣做是非常錯誤的。
模擬電纜和數(shù)字電纜有完全不同的阻抗要求，模擬電纜因為長度不同，在電纜各點上，阻抗在30到90歐姆之間變化，阻抗波動并不會影響模擬音頻的音質(zhì)。而這對于數(shù)字音頻就很可怕，數(shù)字音頻信號是頻率很高（大約3MHz）的脈沖波，為了精確地傳輸信號，電纜必須與發(fā)送和接收設備匹配，整根電纜的阻抗必須保持一致。例如AES/EBU電纜必須從一端到另一端顯示恒定的110歐姆阻抗，這也是AES/EBU電纜要比外表差不多的麥克風電纜昂貴許多的原因。
如果用模擬電纜臨時代替數(shù)字電纜會怎樣呢？首先由于阻抗不匹配，電纜中將產(chǎn)生駐波反射，“污染”信號，使脈沖波的輪廓模糊。污染同樣來自電纜的分布電容，它能降低電纜的高頻響應，影響脈沖的上升時間。脈沖波形高、低電壓的轉(zhuǎn)換定義出信號的0和1，如果受到了不正確的阻抗和電容影響，脈沖信號被污染，接收端對信號的解讀就會出現(xiàn)誤差，出現(xiàn)時間上的前后偏移（叫做抖晃，Jitter），從而降低了音頻的質(zhì)量，甚至會出現(xiàn)錯碼。
制作電腦音樂離不開音頻電纜，它們沒有麥克風、合成器、調(diào)音臺、監(jiān)聽音箱等設備那樣具有引人注目的外形，經(jīng)常是一團亂麻一樣鋪得滿地。一般用戶對設備比較經(jīng)心，對電纜比較馬虎，接通就行了，不大注意質(zhì)量。如果所有設備的水平普遍低下，電纜的不足還顯不出來；如果工作室里的設備都很高級，劣質(zhì)電纜就成了音質(zhì)的“瓶頸”，大家將跟著它降級。這時對電纜投資更換就非常必要。
模擬音頻電纜
模擬音頻電纜大致可以分為3類：麥克風電纜，吉他/線路電纜和音箱電纜。通常情況下，音頻電纜的中心部分是導體，是音頻信號的載體。導體外部覆蓋著不導電的塑料或橡膠，再外面是由導體構(gòu)成的屏蔽層，它一方面隔絕外界的干擾，另一方面構(gòu)成信號的地線（回路）。最外面一層外皮可以保護內(nèi)部各層，使電纜經(jīng)久耐用。音頻電纜一般使用銅線作導體，因為它造價低，導電性好，比較柔韌。但是暴露在空氣中的銅容易被氧化而變成不良導體氧化銅，影響電流的傳導。
模擬音頻電纜使用典型的幾種接插形式，麥克風通常使用卡農(nóng)口（XLR），線路連接使用大三芯（1/4英寸）或蓮花口（RCA），音箱電纜的接頭經(jīng)常是裸銅線，有時也用香蕉插頭或其它插頭。插頭插座結(jié)合時，富有延展性的鍍金層可以填充連接中的縫隙，保持最良好的連接。
電纜的屏蔽要求
許多種類的干擾會影響電纜內(nèi)音頻信號的傳送，因此電纜需要有良好的屏蔽性能。常見的一類干擾來自無線電信號，英文為Radio-Frequency Interference，簡稱RFI。電纜如果撿拾到無線電臺發(fā)射的信號，經(jīng)過放大電路時就可能被檢波放大，混在音頻信號之中造成干擾。屏蔽不好的電纜猶如一根天線，很容易被無處不在的.電波干擾。RFI是一種電磁波，同屬于電磁波干擾源的還有電動機線圈、熒光燈、霓虹燈等。另一類常見的干擾叫靜電（Electrostatic）干擾，來自電火花、靜電放電等。
電纜中間的屏蔽層能夠保護中心的導體免受上述幾類干擾，但是屏蔽層對某些類型的電磁波無效，只能用平衡傳送的方法來抵消它們（使兩條導線撿拾同樣的干擾，通過變壓器讓兩個干擾信號的方向相反，達到互相抵消的目的）。屏蔽線主要用于麥克風、吉他、線路電纜，因為這些信號源的電平都比較低，必須加以擴大，在擴大信號的同時，混進去的干擾信號同樣會被放大，造成嚴重的后果。
音箱電纜傳遞高電平信號，相比之下干擾信號微不足道，所以不需要屏蔽，但是音箱電纜有它自己的要求。比如導線的電阻對于麥克風電纜不很重要，但音箱線要通過大電流，阻抗的問題就很突出，原則上是越短越粗越好。需要注意的是，有的音箱線端也裝有大二芯或卡農(nóng)插頭，同麥克風線一樣，有時甚至外表也差不多。但它們所用的電纜完全不同，一定不要混淆或用錯。
電阻、容抗、感抗
阻抗包括電阻、容抗、感抗，以歐姆為單位。電阻很好理解，各種材料的導電性不同，同一種材料也因為線徑和長度的不同而具有不同的電阻。例如500英尺16號線規(guī)的銅線電阻為4歐姆，線規(guī)號每增加或減小3號，電阻就加倍或減半。500英尺13號線規(guī)的銅線電阻為2歐姆，19號線規(guī)的電阻為8歐姆，以此類推。這么小的電阻變化對于音箱的影響相當大。音箱的阻抗一般在2至8歐，如果我們用一個4歐阻抗的音箱，電纜阻抗也是4歐，加起來就變成8歐，而且只有一半功率送到音箱，另外一半完全消耗在電纜中！
許多高質(zhì)量的音箱電纜使用足夠的線徑（12到18AWG）和中等長度（少于100英尺），細算起來，即使使用18號線，電阻仍有1.3歐姆，線路上將有一些功率損失。在麥克風電纜中，容抗比電阻更成問題。中間隔著絕緣體的兩個金屬物體可以形成電容器，音頻電纜的屏蔽層和內(nèi)部導體正好就是這樣的關系，因此整條電纜就形成一個大電容，以它的容抗阻擋交流電流的流動。
根據(jù)電容的性質(zhì)，頻率上升會使容抗減小，然而這一電容與電纜的電阻聯(lián)合，將形成低通濾波器，電纜越長截止頻率點就越向下移，衰減越大。這是通常建議不用過長電纜的重要理由。導線的另一個屬性是感抗。音頻信號在導線中流通時產(chǎn)生隨電壓變化的磁場，物理學稱為“自感”。這一磁場對信號的通過產(chǎn)生阻力，它隨頻率的降低而變小，與電阻、容抗交互作用將產(chǎn)生復雜的結(jié)果。
在線路電平的電路中，由于電流弱，自感產(chǎn)生的磁場也不強；然而大電流信號（如揚聲器信號）的磁場就強大得多。使用高質(zhì)量的音箱電纜可以減少自感磁場，改善音質(zhì)。
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