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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Câble audio de qualité fait maison sans effet peau. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Haut-parleurs Dans cet article, je voudrais attirer l'attention des audiophiles sur l'effet, que beaucoup ont récemment appelé transistor, certains le combattent depuis longtemps dans la technologie HF et micro-ondes, certains, en le combattant, produisent des interconnexions et des câbles d'enceintes. coûtant jusqu'à plusieurs milliers de dollars américains, certains tentent de présenter cet effet comme rien de plus que de simples... hallucinations audiophiles ! Ci-dessous, je vais vous expliquer comment, en quelques soirées à la maison, à partir de matériaux de rebut, vous pouvez fabriquer un excellent câble audio (c'est-à-dire absolument neutre dans une large gamme de fréquences) dont la qualité n'est pas inférieure aux meilleures normes mondiales. Mais d'abord, pour que tout se mette en place, je dirai ceci : tous les équipements audio et radio haute fréquence sont mal conçus ! Vous trouverez ci-dessous vos questions probables. Nous nous en doutons depuis longtemps, même sans vous. Alors, quel est le problème ? On sait que lorsqu'un courant alternatif traverse la couche conductrice d'un conducteur ou d'un semi-conducteur, il se produit ce que l'on appelle l'effet de surface (effet de peau). Dans ce cas, la plupart des charges électriques en mouvement dues à l’induction électromagnétique sont situées près de la surface de la couche conductrice. L'effet négatif de l'effet cutané se manifeste par le fait qu'une grande partie centrale de la couche conductrice ne participe pas au transfert de charges électriques, ce qui provoque une résistance accrue du conducteur au courant électrique. De plus, l'effet de peau dans les fils métalliques et dans les plaques des condensateurs entraîne une lente redistribution des électrons mobiles du centre vers la surface, ce qui entraîne des effets indésirables de directionnalité et de recouvrement des câbles, et l'effet mémoire dans les condensateurs augmente. L'effet négatif de l'effet cutané sur les câbles et les fils est encore aggravé par le fait que les composés chimiques du métal de la couche conductrice avec l'oxygène et l'azote de l'air, formés à la surface du fil à la suite de la corrosion, ont des diélectriques. et les propriétés des semi-conducteurs, ce qui, à son tour, contribue à une augmentation des pertes et des distorsions. Le degré de manifestation de l'effet cutané dépend de la fréquence du courant. Plus précisément, sur la fréquence instantanée du courant. À mesure que la fréquence augmente, l’épaisseur de la couche superficielle traversée par le courant diminue. Dans le cas d'un signal à large bande, où la fréquence instantanée est difficile à décrire, l'effet de peau provoque un désordre complet dans le placement des électrons mobiles sur la section transversale du conducteur. La conséquence en est des distorsions non linéaires, d'intermodulation et de phase de fréquence du signal électrique à large bande traversant un conducteur ou un semi-conducteur. Dans les équipements audio domestiques et professionnels, l'effet cutané des interconnexions de connexion et des fils d'enceintes entraîne une distorsion audible des signaux, détériorant la qualité de la reproduction sonore. Dans les équipements de réception radio, les conséquences de l'effet de peau (par exemple, dans le câble reliant l'antenne à l'entrée du récepteur radio) dû à la distorsion d'intermodulation du signal large bande qu'il crée sont une sélectivité réduite, un rapport signal/bruit réduit. rapport et une sensibilité réelle réduite. On sait que lorsqu'un courant alternatif traverse un conducteur, l'onde électromagnétique principale (utile) se propage le long du conducteur en ligne droite entre des points de potentiels différents. Du fait de l'effet de peau, en plus de l'onde utile, apparaît une onde électromagnétique parasite indésirable, dirigée de l'axe central de l'élément conducteur vers sa surface, perpendiculairement à la direction de l'onde utile, provoquant des distorsions de phase du signal transmis. Dans les appareils à impulsions numériques, par exemple les ordinateurs, en raison de l'effet de peau dans les conducteurs en cuivre des cartes de circuits imprimés et des connecteurs, la forme des impulsions courtes est déformée, ce qui entraîne des échecs de synchronisation et des échecs d'enregistrement des impulsions. C’est le principal obstacle à l’augmentation de la vitesse d’horloge des cartes mères et des connecteurs des ordinateurs. Aux ultra-hautes fréquences, l'effet cutané réduit fortement le facteur de qualité des éléments réactifs - condensateurs et inductances. De ce fait, aux fréquences supérieures à 1 GHz, l'effet peau est le principal facteur limitant la miniaturisation des produits radioélectroniques, comme les microcircuits. C'est l'effet de peau qui est responsable de ce que l'on appelle l'effet sonore du transistor. Dans les transistors, la section transversale du cristal est beaucoup plus petite que la section transversale du nuage d'électrons, tout comme les zones de la cathode et de l'anode dans une lampe. De plus, les plages de contact à la surface du cristal du transistor sont reliées par des fils fins (quiconque a déjà vu un transistor sans boîtier le sait), dans lesquels l'effet peau vit très librement. Que faire pour lutter contre ce phénomène ? Je peux recommander un moyen peu coûteux et efficace de neutraliser l'effet cutané. Elle repose sur le fait que le matériau de la grande majorité des éléments conducteurs (cuivre, argent, aluminium, laiton) et semi-conducteurs (silicium, germanium) possède un indice de perméabilité magnétique relatif m de 0,9999 à 1,0001, soit environ l'unité. La surface de l'élément conducteur 1 est recouverte d'une coque paramagnétique 2 (voir figure), et il n'est pas nécessaire que la coque soit bien ajustée ; un petit espace est possible. La coque est réalisée sous la forme d'une ou plusieurs couches de matériau paramagnétique solide m supérieur à 1 diélectrique (magnétodiélectrique), qui au niveau macro présente une perméabilité magnétique relative m plusieurs fois supérieure à la perméabilité de l'élément conducteur de courant , une faible conductivité électrique, ainsi que de faibles pertes d'inversion de magnétisation (boucle d'hystérésis). En figue. pour plus de clarté, deux couches de la coque sont représentées : la couche 3 et la couche 4. La coque doit être fixée immobile par rapport à l'élément conducteur sur sa surface ; dans le cas d'un espace, sa largeur ne doit pas dépasser la moitié de la longueur d'onde du courant alternatif dans l'élément conducteur. Et qu'est-ce que ça donne?
Le courant alternatif circulant dans l'élément conducteur 1 perpendiculairement au plan du motif crée un champ électromagnétique transversal indésirable à effet peau à l'intérieur de la couche conductrice de l'élément 1. Les lignes électriques 6 de ce champ agissent sur des charges élémentaires mobiles 5 à l'intérieur de l'élément conducteur 1 et sont dirigées du centre de la couche conductrice vers sa surface. Dans le même temps, le courant alternatif principal (utile) du signal circulant à travers l'élément conducteur 1 crée un champ magnétique antagoniste dans les couches 3 et 4 de la coque paramagnétique 2, dont les lignes de force 7 sont dirigées depuis la surface du l'élément conducteur 1 en son centre et affectent également les charges élémentaires mobiles 5 à l'intérieur du conducteur 1. L'intensité des deux champs augmente avec l'augmentation du courant et avec l'augmentation de la fréquence. De cette manière, on obtient une compensation de l'effet du champ transversal parasite et une répartition uniforme du courant électrique sur toute la section transversale de la couche conductrice. Pour la plupart des éléments conducteurs à faible courant, afin d'obtenir un effet positif, la coque paramagnétique peut être constituée d'un matériau ayant une perméabilité magnétique relative de 1,5 à 20 avec une épaisseur de plusieurs dizaines de microns ou plus. Pour les éléments conducteurs de puissance, avec des conducteurs de petite taille, ainsi que pour les dispositifs basse fréquence, la coque peut avoir une épaisseur similaire avec une valeur de m comprise entre 1,5 et 50, si le matériau de la coque a une valeur m supérieure à 50, et que le la longueur de l'élément conducteur est importante (plusieurs mètres), puis avec l'onde transversale parasite, l'onde utile sera également supprimée, l'inductance propre du câble et les pertes dans la gaine elle-même augmenteront et le signal qui passe recevra des déphasages. Pour plus de clarté, le principe sur lequel repose cette méthode de lutte contre l'effet cutané peut être comparé à la focalisation magnétique ou électromagnétique d'un faisceau d'électrons dans un tube cathodique, par exemple un kinéscope de télévision. Dans un kinéscope, le flux d'électrons se déplace avec accélération dans le vide sous l'influence d'une tension anodique élevée de la cathode à l'anode (écran). Dans ce cas, en raison de l'action mutuellement répulsive, le faisceau d'électrons incident sur l'écran forme une tache floue. Par conséquent, une focalisation forcée du faisceau est nécessaire, pour laquelle des bobines sont utilisées qui créent un champ électromagnétique annulaire autour du faisceau d'électrons. C’est ainsi que l’on parvient à la concentration et à la convergence. Pour la coque paramagnétique, je suggère d'utiliser un mélange d'un diélectrique (par exemple, vernis, résine ou chlorure de polyvinyle) avec une poudre d'un matériau magnétique doux électriquement conducteur (par exemple, permalloy ou oxyfer broyé). Le rapport volumique du matériau diélectrique et magnétique est choisi de telle sorte que la conductivité électrique de leur mélange soit négligeable devant la conductivité électrique de l'élément conducteur. Je suggère également d'utiliser un mélange de polymère diélectrique avec des poudres de substances telles que le dioxyde de chrome CrO2, l'oxyde de fer gamma Fe2O3, l'oxyde de fer gamma de cobalt CoFe2O3. Ces matériaux magnétiques ont une perméabilité magnétique relative de 1,5 à 2,0 et un temps d'inversion de magnétisation court. Ils sont produits industriellement pour les bandes audio et vidéo, leur coût est faible, bien que dans un champ magnétique puissant, ces matériaux aient une force coercitive relativement élevée ; dans la plupart des éléments radioélectroniques, la force du courant qui les traverse n'est pas assez élevée pour la manifestation des propriétés magnétiques dures de ces matériaux. Par conséquent, dans ce cas, les pertes dues à l'hystérésis dans la coque sont faibles, ce qui permet d'obtenir un effet positif. Lors de la fabrication d'un câble d'interconnexion ou de haut-parleur non blindé flexible de haute qualité (audiophile, comme il est maintenant à la mode) (l'auteur a utilisé une bande vidéo ordinaire en dioxyde de chrome de 12,7 mm de large sur une base Mylar). uenta est enroulé avec un chevauchement de 6 à 10 couches sur un conducteur principal en métal (cuivre ou argent). Grâce à cette opération, les distorsions non linéaires introduites par le câble sont fortement réduites et la fréquence de transmission supérieure du câble augmente de 30 MHz à 120 - 250 MHz et plus, en fonction de l'épaisseur du fil. Dans ce cas, le câble est réalisé sous la forme de trois conducteurs tressés (de la même manière que Kimber Kable). Outre la fabrication de câbles, le procédé décrit pour lutter contre l'effet cutané peut être appliqué au niveau industriel à des éléments porteurs de courant de toute forme et type, constitués de conducteurs, supraconducteurs et semi-conducteurs avec une perméabilité magnétique relative d'environ unité, destinée à faire passer le courant et à contrôler le courant sur une large plage de force et de fréquence. Le procédé décrit peut être appliqué, par exemple, à la production de câbles de communication, de fils d'installation et de connexion, de transistors, de diodes, de circuits intégrés, de dispositifs de contact, de connecteurs, de résistances, de condensateurs électriques et d'inductances haute fréquence. Et qu’obtiendrons-nous en appliquant la méthode que vous proposez ? Profitons d'écouter de la musique. Auteur : Sergey Podolyak, Vinnitsa, classe A ; Publication : audio.ru/class_a/home.php
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