音響用線設(shè)計與制作_第1頁
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文檔簡介

音響用線設(shè)計與制作作者:周兆前言:通過總結(jié)我對產(chǎn)品設(shè)計和使用過程式中的一些經(jīng)驗,希望能給大家以后線材設(shè)計與生產(chǎn)過程中借鑒,有錯誤之處請多提意見。

1.

音響線用途及分類2.

音響線設(shè)計基本電磁學(xué)原理3.

常用制線材料4.

音響線基本結(jié)構(gòu)及特點5.

原材料選擇和檢驗6.

線材制作7.

質(zhì)量檢測8.

成品線制作工藝9.

國外主要音響線生產(chǎn)商及線材結(jié)構(gòu)和特性

一、音響線用途及分類

音響線是指連接各類音響器材并組成一套系統(tǒng)的聯(lián)接線,主要有信號類和功率類和電源類線材。由于音響和視頻類產(chǎn)品是供人欣賞的媒介產(chǎn)品,所以存在文化,環(huán)境不同而引起的審美觀點的差別。由于音響和視頻的產(chǎn)品已大量進入普通家庭,人們希望通過各類線材來簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng),以滿足自身的審美觀點,雖然這種調(diào)節(jié)只是微量的,所以不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品是存在著自身特殊的個性,首先是由于導(dǎo)體材料,絕緣材料和制作工藝的不同引起不可避免的差別,其次各個生產(chǎn)廠家通過材料的選擇和線材的結(jié)構(gòu)設(shè)計來人為控制線材性能的差別,來滿足不同消費群的需要。所以說不存在最好的材料,只存在著最適用的材料。

從理論上講,音響線材料的好壞,只能從保真角度上來討論,即我們希望制造出線材使通過此線材的信號與輸入信號完全相同。從產(chǎn)品生產(chǎn)廠家來說由于不同市場需求,產(chǎn)品必須有兩種產(chǎn)品。一種是盡量保真產(chǎn)品,在專業(yè)市場的需求,另一種是無意或有意使線材產(chǎn)生善意的失真,以滿足普通家庭的需求,即非專業(yè)使用。

①.低電平信號線(話筒線),通常指通過電位幾十µV到幾十mV,電位幾十nA~幾十µA這樣線的重點要解決的是屏蔽問題。一般結(jié)構(gòu)變化不多,均勻2芯或3芯反螺旋的減少電感和噪聲。每芯一般為φ0.12×20銅線,PEF或PE絕緣加屏蔽φ0.12×6×16,外皮為PVC。為了進一步提高信噪比,有些廠家在每條芯線外再加一層導(dǎo)電PE,這樣可提高信噪比20-40dB。成品線一般為平衡結(jié)構(gòu)(XLR),以減少長距離傳輸過程中串入噪聲,此類線一般專業(yè)場合使用較多,所以品種和結(jié)構(gòu)變化比較少,各類廠家基本差不多。②.高電平信號線(音頻連接線),一般通過電位幾十mv~幾V,電流幾十µA~幾十mA。主要用于CD機與前級放大的連線,前級放大的到功率放大的連線等。用量最大,變化最多的線材,人們往往用信號線來調(diào)整整體音響器材的音色特點,所以各個廠家各盡其能。線芯的結(jié)構(gòu),截面變化很大(22GA~16GA)。音色及頻響變化也很大,各廠自身特點明顯。線芯導(dǎo)線有用單芯線,多芯線,粗細線混合絞合,但最普通用φ0.12×20、φ0.12×40正絞?;蛑行摩?.16×7外纏繞φ0.08×5×8,具體的設(shè)計后面再談。絕緣材料用PE、PEF、聚四氟乙烯等。單條芯線用于RCA,雙條芯線以上可用于RCA和XLR都可以。多條芯線夾合減震的纖維絞合,外加屏蔽和PVC包套。一般各類線導(dǎo)電芯比小信號線粗些,因為流過的電流比小信號線大,同時加粗導(dǎo)線能提高低頻厚度和動態(tài)。屏蔽要求低于小信號線。③.喇叭線,連接功放到喇叭箱的線料,此類線材是流過電壓幾伏~幾十伏,電流幾安培到幾十安培,屬于大電流線材,一般導(dǎo)體截面16GA—8GA(1.3mm2--8mm2),常見的二芯,四芯。導(dǎo)體用多股φ0.15-0.28組成,少數(shù)也有用單芯硬線。這類由于使用中流過電流較大,所以噪聲影響不大,只有極少廠家使用屏蔽方式。④.電源線,電源線分為汽車音響用的動力線和普遍音響用的電源絲。由于汽車音響用電源電壓很低12-14伏。所以流過的電流很大,一般從幾安培到幾百安培,所以動力線一般為單芯線10GA~0A(即6mm2--50mm2)。一般音響用的電源線起碼需要三芯,即火線,零線和地線。流過的電流幾百毫安到幾個安培,線芯面積18GA~12GA,為了減少交流電源對其它線材的干擾,部分廠家的線也制成屏蔽形式,設(shè)計電源線目的是暢通地使電源輸送到器材,同時減少電源的干擾。⑤.視頻線,使用在電視、DVD視頻信號連接用的線材,由于它們要承載幾十M到幾百MHz的高頻信號,線芯一般使用鍍銀,高檔些的使用包銀線材,以減少高頻信號的電阻,線芯絕緣材料使用PE或泡沫PE,特富龍,以減少高頻損耗和高頻極化。為了減少高頻干擾,每個芯線一樣單獨屏蔽,這類線材常見的有同軸射頻線和S端視頻線。⑥.數(shù)字信號線,由于數(shù)字信號有很高頻率和方形信號的上升沿的嚴格要求,所以一般線芯為鍍銀線或包銀線,同時要減少線間電容和電感,一般有厚的PE、泡沫PE或特富龍絕緣線和通常不能采用絞股方式,外層加屏蔽和PVC外套。二、音響線設(shè)計基本電磁學(xué)原理一般的電線用在直流電或50/60HZ交流電,頻率極低,所以電容、電感對性能影響不大。同時對絕緣材料的損耗問題也沒有太高要求。

當(dāng)線材工作在交流電即頻率較高時,會產(chǎn)生一些我們平時很少想到的問題。1.直流導(dǎo)體電阻

R’=ρ20×l/A[1+α(θ-20°)]κ1κ2κ3κ4κ5

20:20℃時的電阻率。l:導(dǎo)線長度。A:導(dǎo)線截面。α:電阻率溫度系數(shù)。θ:溫度。κ1:加工過程中引起電阻增加。κ2:多根導(dǎo)線絞合而成的線芯,使單根導(dǎo)線長度增加所引入系數(shù)。κ3:緊壓線芯因緊壓過程導(dǎo)線發(fā)硬所引入的系數(shù)。κ4:因成纜絞合增長線芯長度引入系數(shù)。κ5:允許公差引入系數(shù)。

碳纖維

鎳銅(54%Cu)

ρ20nΩ.m

16~17

15~16

35000

25~26

500~600

趨膚效應(yīng):在直流電路里,均勻?qū)Ь€橫截面上的電流密度是均勻的。但在交流電路里,隨著頻率的增加,在導(dǎo)線截面上電流分布越來越向?qū)Ь€表面集中,這種現(xiàn)象叫趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)使導(dǎo)線有效截面積減少,從而使它的等效電阻增加,隨著頻率增加,會使這種效應(yīng),變得非常顯著。

趨膚深度:ds=

σ:電導(dǎo)率μ:磁導(dǎo)率

當(dāng)頻率1KHZ時

ds=2.1mm

頻率100KHZ時

ds=0.21mm,所以在高頻電路中使用簡單的圓實線芯是不合適的。雖然銀的電阻略小于銅,同時但它的電導(dǎo)率略高于銅,所以銀的趨膚效應(yīng)也更明確。實際上在高頻電路中簡單靠使用銀來減少高頻電阻,效果也是不明顯的,所以要用相互絕緣的細導(dǎo)線編織成辮線。

鄰近效應(yīng):前面談了趨膚效應(yīng),有人會用簡單的多股細線或干脆用方形多股細線結(jié)合以增加表面積來代替單股線,改善高頻趨膚效應(yīng)影響。但事情不是那么簡單,實際這樣的效果不明顯。因此存在著另外一種很少提起的效應(yīng),當(dāng)兩條通過同方向高頻電流的導(dǎo)體靠近時,由于電磁學(xué)同性排斥原理,引起相近面的電子推向遠面,實際就相當(dāng)于高頻導(dǎo)體的有效截面減少。

銅導(dǎo)線

導(dǎo)線

導(dǎo)線

趨膚效應(yīng)

鄰近效應(yīng)

(具體計算有興趣的可參考電動力學(xué)和固體物理)3.導(dǎo)體交流電阻

根據(jù)麥克斯韋方程可以推導(dǎo)出如下:

R=R1(1+YS+YP)

R1:直流電阻

YS:趨膚效應(yīng)因數(shù)

YP:鄰近效應(yīng)因數(shù)

可粗略簡化如下:

YS=

Dσ:線芯外徑

S:線芯中心軸間距離

KS

KP:分別是趨膚效應(yīng)和鄰膚效應(yīng)的形狀因子。

當(dāng)圓形紐絞線分割為1、0.84.電感

并線自身絞合后就會產(chǎn)生一個電感,和多芯電纜相互之間影響也會產(chǎn)生電感

Li:自感

S:導(dǎo)體軸間距離

r:導(dǎo)體半徑5.電容

單芯線與屏蔽層之間的電容:

εr:材料的介質(zhì)常數(shù)

多芯線之間電容:6.介質(zhì)損耗

當(dāng)導(dǎo)體流過高頻電流時,絕緣材料分子會隨著交流電流的交變而產(chǎn)生振動和極化,這些振動和極化所需要的能量實際上是導(dǎo)體的高頻電流所激發(fā)的,所以流過導(dǎo)體的電流能量被損耗。

損耗角

對于某些絕緣材料損耗角是不固定的,不同頻率電流流過是不一樣的,一般來說隨著頻率提高,也增加。7.導(dǎo)體交流性能的簡化物理模型

影響線纜的交流性能是一個十分復(fù)雜的物理過程,我們通過對線纜主要影響,簡化數(shù)學(xué)模型可以得到如下模型。

R3、R2、R1導(dǎo)線的交流電阻,隨著頻率的增加,趨膚效應(yīng)更加明顯,引起高頻衰減。在理想線纜中,希望此值盡可能小。

R12、R23、R13導(dǎo)線絕緣體的漏電和損耗,希望此值盡可能大。但實際線纜中,絕緣電阻不是無窮大,損耗角不是無窮小,但條件允許下,盡可能選擇電阻大,損耗角小的絕緣體。

L1、L2、L3為導(dǎo)線的電感,一般屏蔽層的L3較小,可以不考慮。L1、L2一般為幾個~幾十個μH。電感大對高頻有嚴重的衰減,對數(shù)字信號線影響特別大,會引起數(shù)字信號的上升沿變寬,有可能引起jit。實際上,我們絞合線過程中就會引起L1、L2增加,但不絞合又會影響信噪比,所以我們在工作中對不同的要求的線取一個合適的絞距和絞合方式,如芯導(dǎo)體用正絞,而芯之間用反絞,來抵消部分電感。

C12、C13、C23分別是芯線間電容和芯線與屏蔽層之間的電容,隨著流過導(dǎo)線的信號頻率的增加,電容引起的旁路效應(yīng)增加,,電容產(chǎn)生的旁路電阻變小,部分信號被電容旁路掉,使高頻信號衰減,當(dāng)然我們希望這個電容越小越好。但要減少電容,首先是增大芯線間間距G,但是間距增加引起線纜外徑變粗和成本上漲,實際上往往受到限制,那么我們應(yīng)該減少絕緣材料的介電常數(shù)。

以上談到的對部分同志可能太枯燥些或很難理解,但我們只要記住會有這些現(xiàn)象產(chǎn)生,對下面理解線為什么要這樣制造有一定的幫助。三、常用的材料一.導(dǎo)電材料一般我們采用的導(dǎo)電材料是金屬材料,銅、銀、鋁及合金,首先金屬材料導(dǎo)電性能較好(ρ較小,即電阻小。其次金屬材料導(dǎo)熱性能好,當(dāng)電流流過產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)出去。再者,金屬材料比較容易加成線材,同時有一定的抗拉強度和彎曲性能。

錠材

放大

首先金屬材料經(jīng)過熔煉加工成錠材,由于金屬材料在凝固結(jié)晶過程中會產(chǎn)生偏析現(xiàn)象,在晶界處產(chǎn)生雜質(zhì)富集,這些元素中受影響最大的是氧、硫等非金屬元素和鐵等磁性元素,氧、硫等元素會化合反應(yīng),形成氧化物和硫化物,這些化合通常是非導(dǎo)體或半導(dǎo)體,引起大的電阻和晶界處產(chǎn)生電容,引起信號衰減和失真。而鐵是磁性物質(zhì),會引起信號的失真。所以往往我們在制造音響會采用線中采用無氧銅,以減少氧含量,選用高純度的材料以減少其他雜質(zhì)元素。

不同的晶粒間,原子的排列方向是不一致的,當(dāng)信號流過時,電子運動會改變方向和產(chǎn)生折射和散射,引起導(dǎo)電性能的下降和信號失真,所以在制作音響線中,我們往往采用長晶粒銅甚至是單晶銅線。

雖然在錠材加工成線材過程中,通過擠壓,軋制會打碎部分晶界和氧化物等片狀結(jié)構(gòu),成較小的散狀或通過熱處理來改善部分性能,我們首先要保證材料的純度和結(jié)晶方向。1.銅,是我們最常用的制線導(dǎo)電材料。按照國家標(biāo)準(zhǔn)銅(制作線材用的銅)的純度必須大于99.7%,電阻率時小于17.24n,當(dāng)鍍錫線和鍍銀線有所變化(在原材料檢查一節(jié)中再談)

TPC:電解銅,就是我們普遍制作銅材料的原始材料。

OFC:無氧銅,去除電解銅中的部分氧分子和雜質(zhì),一般純度在99.99%左右,是音響用線的最低標(biāo)準(zhǔn),也就是常說的4N銅。

Hi-OFC:高傳導(dǎo)無氧銅,通過進一步去除銅中氧化物,并去除其他雜志,使銅的純度提高到99.99%以上,同時經(jīng)過加工和熱處理,盡量使各晶粒中原子排列的晶格盡量一致,改善導(dǎo)電性能。

LC-OFC:通過機械加工和熱處理方法使高傳導(dǎo)無氧銅的晶粒長大,減少導(dǎo)線晶界造成的信號失真。

PCOCC:單結(jié)晶無氧銅,在熔煉銅時,用定向生長和快速凝固的方法,使銅的晶體生長拉長,最長的可以達到100米以上,使導(dǎo)線內(nèi)晶界消失,根本上消除晶界和氧化物對信號失真的影響。

PSC:實心光面銅:由于我們在線材拉絲過程中,銅的表面不光滑和表面氧化雜質(zhì)帶入,影響了信號傳輸?shù)钠交?,特別是高頻信號。由于趨膚效應(yīng),高頻信號只在表面?zhèn)鬏?,不光滑和不清潔的表面使高頻信號傳輸不暢和失真(就像汽車開在坑洼路面)。PSC就是在PCOCC的基礎(chǔ)上對線材進行拋光和去除表面雜質(zhì)。

TPC

OFC

LC-OFC

PCOCC

純度

>99%

>99.99%

>99.99%

>99.999%

氧含量

<500ppm

<20ppm

<20ppm

<5ppm

結(jié)晶長度

>0.00002m

>0.003m

>0.1m

>1m2.銀,也是我們常用的制線導(dǎo)電材料。因為銀較貴,一般只作表層材料,使低頻從中心銅線進行,高頻從表層銀層進行。

銀的導(dǎo)電性能略比銅好些,但由于電阻率略低,即電導(dǎo)率高,趨膚效應(yīng)比銅略明顯,但為什么銀用在高頻線材中?因為銀的化學(xué)性能比銅更加穩(wěn)定,它的表面不易氧化,所以它的高頻傳輸性能比銅好,在高頻線中,如視頻線,數(shù)字信號級中做表面層材料,當(dāng)然在一些高檔的線材中一般采用純銀材料。首先是有更好的導(dǎo)電性能,其次作為高檔線有更好的商業(yè)價值。

銀材料也有OFS、HI-OFS、PCOSC、PSS不同純度和檔次之分。3.銅合金,這是一種不常用制線導(dǎo)體材料,俗稱黃銅。主要成分銅、銀、鋅合金?,F(xiàn)在在高檔線材中很流行的一種材料。它的音色與傳統(tǒng)的銅線有很大差異,對有些器材是很合適的,對于有些器材是很不合適的,也可以說是具有很大個性的制線材料。由于銅合金電阻比銅大一個數(shù)量級,所以它的趨膚效應(yīng)比銅不明顯,它的高頻傳輸和低頻傳輸更加一致。同時它的抗氧化性能比銅好,它的表面更有利于高頻傳輸。缺點也是很明顯的,它的電阻率很高,長距離的傳輸損耗太高,在需要長距離傳輸?shù)膶I(yè)場合是不適用的。同時,由于高頻和低頻傳輸特性與銅有一定差別,容易引起正常用銅線材調(diào)試平衡的系統(tǒng)用了銅合金材料后會產(chǎn)生新不平衡,所以它的使用性有一定的局限,通常表現(xiàn)為高音亮麗。4.碳纖維,過去碳纖維導(dǎo)體主要用在一些高輸入阻抗的儀器和醫(yī)療器材上(在江蘇有些廠在生產(chǎn))。它的抗老化,抗氧化,抗拉強度極為優(yōu)異。它的內(nèi)阻很高大約高于銅線的3個數(shù)量級,同時它的直徑一般在幾個,所以它的趨膚效應(yīng)不明顯。以上的特點決定的碳纖維很適應(yīng)高頻信號傳輸,但它的缺點也是十分明顯的,它的內(nèi)阻很高,1米長的信號線內(nèi)阻一般為幾百歐姆,而同樣尺寸的銅線只有零點幾歐姆或更低,對于輸入阻抗低的器材是極不適合,引起信號衰減,動態(tài)壓縮。在大電流場合中也是不適合的。VDH的thethird一條300多萬條碳纖維組成的喇叭線,每米阻抗高達70電阻,已經(jīng)高于一般信號線電阻,常用喇叭線長3米。有0.2×2電阻已經(jīng)超過喇叭分頻器內(nèi)電感內(nèi)阻,甚至超過喇叭內(nèi)阻十分之一,嚴重降低的阻尼系數(shù),對于低阻抗和大型喇叭箱低頻非常不利,更不用說在需長距離傳輸?shù)膶I(yè)場合,它的成品線材制作與銅線工藝也不同。解釋:

前面所敘的銅的純度是銅棒的純度。這些純度的表示方法是帶有許多商業(yè)意義的,但做線行業(yè)都這樣稱呼。

銅的純度達到99.999%以上當(dāng)前的檢測技術(shù)是無法檢測的(包括美國國家計量局)。因為化學(xué)分析高純材料是用減量法進行。要精確的數(shù)據(jù),使用的天平必須達到幾十億分之一精度,這種精度受風(fēng),潮氣影響。那怕是在真空中稱量也是難以達到的。再加元素周期表上面的所有元素去減量。所以,一般線材銅絲能真正達到99.99%純度已是很好了。99.999%銅在提純后需用玻璃真空封裝,如長期接觸大氣是不可能達到99.999%的銅絲。我曾經(jīng)在中科院分析國外各線廠的各種高純銅制成的線材,線材都是極新,而且號稱7N,8N純銅,實際純度無法達到99.99%。含氧量最低的是古河線60PPm,其它均大于100ppm.。為什么會有與標(biāo)稱有如此大的差別呢?經(jīng)過離子探針的進一步剝離和分析,發(fā)現(xiàn)材料生產(chǎn)工藝是嚴重影響線材質(zhì)量的根源。首先線材拉絲過程中模具的不光滑引起拉絲滑痕,這些拉絲滑痕中往往帶入潤滑油等其它雜質(zhì),通過下一道拉絲卷入導(dǎo)線中,其次熱處理過程中的氧化和生產(chǎn)過程中的導(dǎo)線保存不良,產(chǎn)生氧化受潮及其它氣體的化學(xué)反應(yīng)。

高純銅線和大晶粒,晶粒趨向均勻的材料,確實是對線材的性能有一定的提高,主要是中低頻的改善,但高頻性能提高主要決定于導(dǎo)體的表面,所以對于制線角度來說,導(dǎo)線加工工藝的質(zhì)量保證要遠重要于純度。目前,值得注意是黃銅絲材料。在國外中高檔線中頗為流行。(一般家庭使用)在不是很長距離的應(yīng)用,由于高音亮麗,在AV系統(tǒng)中使用比較適合,它的成分Cu加20-30%Zn.由于Zn與Cu是固溶狀態(tài),一般不會產(chǎn)生其它結(jié)構(gòu),導(dǎo)電性能還是可以接受的,電阻率一般是純銅的4-8倍。由于它化學(xué)穩(wěn)定性好于Cu,生產(chǎn)時對材料保存,使用要求也不需要太嚴。同時,黃銅絲的成本也不高,拉絲的加工性能與銅相似,所以工藝上也不需要改動。至于部分廠家加入銀這純粹是商業(yè)炒作,因為Ag加入黃銅后電阻反而增加,化學(xué)穩(wěn)定性也沒有什么提高,唯一提高的是硬度,結(jié)果使拉絲工藝更加困難,實際生產(chǎn)中,只需加入使正?;瘜W(xué)分析可以檢測到的銀就可以了,就達到商業(yè)價值。二.絕緣材料現(xiàn)在生產(chǎn)的電纜絕緣材料主要是塑料。油、橡膠、紗已很少使用,電纜對塑料性能有如下要求。

電絕緣性能:體積電阻率,介質(zhì)損耗角介電常ε數(shù),介電強度。

機械性能:拉伸強度高,斷裂伸長率大,柔韌性好,冷彎曲性好,耐振動性好,耐磨性好,

熱性能:耐溫等級,長期使用溫度及短時工作溫度。熱交形率,耐熱沖擊。

耐氣候性:環(huán)境老化,耐氣候老化,耐溫,耐輻照。

安全性能:阻燃低煙、防霉、防鼠

主要用途:芯線絕緣用塑料,填充塑料,外皮用塑料。

下如,我們對音響線重點要求的絕緣性能進行分析,體積電阻率,一般PVC

ρ>1×1013

PE

ρ>1×1015

聚四氟乙烯ρ>1×1018都能滿足音響用線要求。

介質(zhì)損耗角:這對音響線來說是很重要的,如果高,意味著高頻信號會受到衰減,這樣減少不是簡單的信號振幅大小變化,而是一些小信號的損失,實際聽感上,大的介質(zhì)制成的線高音發(fā)暗,發(fā)渾,小細節(jié)丟失。

1MHZ

PVC

PE

交聯(lián)PE

聚四氟乙烯

聚全氟乙丙烯

發(fā)泡PE

4-5×10-3

2-3×10-4

3-5×10-4

2-3×10-4

2-3×10-4

1-2×10-4

明顯PVC的大于PE20倍左右,所以一般制造高檔音響用線是不使用PVC做絕緣材料,特別是用在高頻場合,如視頻線,數(shù)碼信號線是絕對不能使用PVC材料的,而通常會發(fā)泡PE。

介電常數(shù):前面已談過,芯線間的電容正比于介電常數(shù)ε,通常制造線材中,盡量減少電容,以減少高頻衰減和增高脈沖的上升速度,(部分特別設(shè)計的有強烈個性音頻線例外)所以要選用低的介電常數(shù)的絕緣材料。

1MHZ

空氣

PVC

PE

交聯(lián)PE

聚四氟乙烯

聚全氟乙丙烯

發(fā)泡PE

ε

1

6~10

2.2~2.4

2.3~2.5

2~2.2

2~2.2

1.4~2

介電強度(俗稱耐壓):是PVC、PE等,它的介電強度均大于10kv/mm完全能滿足音響用線的幾十伏耐壓。

造成PVC在電絕緣性能上差主要原因,PVC是有極分子結(jié)構(gòu)的。正常下每個分子具有固有電矩,在電場作用下,產(chǎn)生排列,稱為取向極化。在高的頻率下,由于分子的慣性較大,

取向極化跟不上的電場的變化,產(chǎn)生嚴重的損耗,而PE只是慣性很小的電子產(chǎn)生位移極化,所以在高頻下?lián)p耗低。通常音響用線制造中,盡量不要選擇有極分子機構(gòu)類材料。常用到線用塑料有如下特點:軟PVC:穩(wěn)定性好,通過交聯(lián)式其它方法的改性,耐溫等級高,改性后可以耐到120℃左右。容易制作,容易添加其它材料,達到阻燃,低煙,抗磨,抗拉,但電性能不好,所以一般選用軟PVC作為音響用線的外皮材料。高低壓聚乙烯PE:它的介質(zhì)損耗角小,介電常數(shù)也小,吸水小,化學(xué)性能穩(wěn)定,廣泛用作音響線纜的絕緣材料,缺點也是很明顯的,耐熱性低一般70℃左右,尺寸變化大,加工工藝不適當(dāng)時,容易發(fā)生開裂,近年來,通過加入交聯(lián)劑,防老化劑,聚異丁烯等,使性能做到很大提高,耐熱等級可達到105℃完全能達到作為音響用線絕緣材料的要求。一般來說,中高檔的音響用線均采用PE絕緣。隨著使用的電流頻率提高(如視頻用線,數(shù)碼用線)需要進一步降低介質(zhì)損耗和介質(zhì)常數(shù),我們就應(yīng)采用發(fā)泡PE,但要注意的發(fā)泡PE的吸水性較大,制作成品線時應(yīng)該注意,并對兩端進行密封。聚四氟乙烯(俗稱特富龍):這是一種極為優(yōu)異的制線用材料,它的電絕緣性能與PE相同,但它的熱性能,化學(xué)穩(wěn)定性,機械性能是其中塑料無法比擬的,它的耐溫等級可達到300℃。可是它的成本較高,制線困難(無法用傳統(tǒng)方式擠出)所以只有高檔線纜才采用。

聚全氟乙丙烯:由于聚四氟乙烯性能極為優(yōu)異,但制線困難,所以進行改進加入丙烯,使它可以用傳統(tǒng)方法擠出。除了耐溫等級略低于聚四氟乙烯(200℃),其它的性能與聚四氟乙烯相同。市場上看到的俗稱特富龍線,大多數(shù)均為聚全氟乙丙烯。

用作填充材料的塑料,一般要求吸水少,抗拉強度高,減震性能好的材料。四、音響線的基本結(jié)構(gòu)及特點在音響線的設(shè)計過程,我們主要關(guān)心的問題線纜的直流電阻(特別是喇叭線,電源線)它必須足夠低的直流阻抗,以至于喇叭箱有足夠的阻尼數(shù),使低音清晰有力,其次低的介質(zhì)損耗使聲音的清楚,低的電感和電容,使信號通過線纜后,上升速度盡量的快,使高音明亮,但這是制作的線是理論上想法。由于電阻、電感、電容等損耗總是存在的,同時又要考慮到一套器材用某種線纜連接時,設(shè)計師可能調(diào)整到一種平衡(這種平衡也是帶著設(shè)計師的文化背景)。當(dāng)我們制造一條特別理想的線材連接到這套器材中,得到的聲音未必是平衡的,或者說未必有很好可聽性。所以線纜設(shè)計是要涉及你面對市場的文化背景,使用器材等因素,世界各國的線廠,線材在器材中呈現(xiàn)著各自的個性,有些是因為制作材料和工藝的局限,有些是設(shè)計師觀點差別,就因為這些個性不同的線纜,對于普通用戶來說,選擇其中適合的線纜來調(diào)整自己的器材滿足自己的審美觀點。雖然線材存在著個性,但也存在在著共性。直流電阻必須足夠低,對于信號線,視頻線等小電流類線材,必須小于負載的千分之一,對于喇叭線電源線必須小于負載的百分之一,這樣可以提供必要的阻尼減少信號流過線材的損失,介質(zhì)損耗必須足夠小

使小信號完整的體現(xiàn),足夠高的抗干擾能力(特別使小信號和高頻用的線材)足夠強的抗拉度,減少損壞,有一定抗老化能力。這樣都是容易理解的。重點講述一下很難把握的問題:線材的電感:一般設(shè)計習(xí)慣總是把電感量降到最低,對稱式線纜導(dǎo)體芯采用正絞方式而芯線采用反絞,這樣通過合適選擇絞距可以把電感降到在一個合理的值以下,對于視頻線這類高頻線材往往要采用同軸方法以降低電感,這樣線的導(dǎo)體不作絞合以降低電感。實際設(shè)計過程中,往往可以把線纜的電感量控制在合理范圍。

線材的電容:理論上講線材的電容是嚴重的影響高頻的傳輸需要盡可能底。實際使用中,這個電容值是需要特別控制。例如sony的彩電,畫面比較銳利,當(dāng)然一般人不希望再用很低電容值的S線去駁接信號,使畫面更加銳利,那么應(yīng)該選擇電容值略大的線材,根據(jù)設(shè)計師的經(jīng)驗和總結(jié)著名線廠的產(chǎn)品特性,小電流類線材來說一般把變頻信號電阻衰減和電容衰減的之比值控制在1:2.5-1:4之間,這樣的音頻線材在音響材中顯現(xiàn)較平衡的聲音(即一般40-80PPM)

視頻線比值控制在1:2-1:3之間(即一般的30-50PPM)

電容偏小時有利高頻變頻傳輸,屬于清冷型線材。對于喇叭線由于負載阻值小,正常制作線材的電容對性能影響不大,而應(yīng)該注意電感值對性能的影響。線材的耐振性能:線材的耐振性能能對線材傳輸信號有極大的影響。振動的來源首先當(dāng)交流電通過導(dǎo)體后。導(dǎo)體自身產(chǎn)生振動。其次外界的振動傳入的導(dǎo)體。由于振動兩個細導(dǎo)體間的電流穿越和溝通途徑不斷產(chǎn)生變化,導(dǎo)致通過這一條導(dǎo)線的信號相位差在不斷的改變?nèi)绻妙l譜分析儀來觀察,可以清楚的看到信號頻譜被寬化,這是一種相位失真,這種失真使信號的分析率上升速度和平滑性受到影響,如果是喇叭線實際聽感清晰度下降,聲音發(fā)虛,聲場略大而淺。要減少這些振動,要進行絞合,但過小的絞距會造成導(dǎo)體的應(yīng)力過大損壞和電感的過大,選擇抗振的絕緣體和制線擠出時絕緣體的緊壓是解決導(dǎo)體自身振動的主要方法。軟質(zhì)PVC太軟了,對減少導(dǎo)體的振動效果很差,而較硬的聚四氟乙烯是常見材料中最好的,對于減少外界振動的傳入,編結(jié)硬質(zhì)的減振網(wǎng)是有效的,同時在外皮與芯之間加入減振的麻絲也是有效的,同時也提高了抗拉強度。導(dǎo)體選擇及外表面質(zhì)量:導(dǎo)體的選擇對一般線廠是很辣手的事情,從銅絲廠購入的導(dǎo)體首先不清楚加工的材料質(zhì)量,其次是銅絲制作的工藝和實際制線時導(dǎo)體的質(zhì)量保護是有嚴格要求的。不同導(dǎo)電能力的導(dǎo)體面有所選擇,有些電廠用較粗pcocc銅作中心到線,再纏繞高純的無氧銅導(dǎo)體,以達到音色的平衡。高導(dǎo)電能力的導(dǎo)體往往使人感高頻的亮麗(只要器材設(shè)計過程中應(yīng)用某種線材對系統(tǒng)進行平衡性的調(diào)整)但是一定純度和晶粒尺寸、晶格趨向是必要的,它對音質(zhì)的改善。導(dǎo)體的表面質(zhì)量是極為關(guān)鍵的問題,一個光滑,清潔的表面對提高線材的質(zhì)量是決定性因素,我曾經(jīng)做過試驗用同樣工藝和純度的銀絲銅絲作成的線材在頻譜上看不出大的差別,但實際聽感上我們聽到了一定差別,這是因為它的表面清潔不一樣,銀的化學(xué)穩(wěn)定性要好于銅,在空氣中放入一段時間,就可以看出銀線和銅線在頻譜上呈現(xiàn)的差別。在真空中用氬離子槍對銅線進行表面剝離和光潔,制成線材后聽感明顯提高,高頻變的更高貴和細致。制成線的明顯優(yōu)點是導(dǎo)體表面的導(dǎo)電性提高。在結(jié)構(gòu)方面:軟質(zhì)多芯線:音色較為溫暖柔和,底蕰醇厚

硬質(zhì)多芯線;能量感強,高音明亮清冽中庸,多數(shù)的線材采用這種方法。單芯銅線:其速度感強,解析力高,但低音稍薄。如下結(jié)構(gòu)是我們常用的線結(jié)構(gòu):

1.這是最常見的喇叭線結(jié)構(gòu),導(dǎo)體芯絞合這類此電感電容均較小,抗干擾差,耐振動差結(jié)構(gòu)簡單易于生產(chǎn),是低檔喇叭線。

2.這類線比1:電容量進一步減少,其他相似。

3.多芯并行排列,多芯并聯(lián)使用這種線材把電容、電感及高頻的超膚效應(yīng)降到很底,這種結(jié)構(gòu)十分有利于高頻傳輸,一般有高頻亮麗的個性,但機械性能比較差,對外界干擾敏感,一般用于中高檔喇叭線。

4.同軸結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)比較簡單一條中心為多芯導(dǎo)線,90%以上覆蓋屏蔽,多用于視頻和數(shù)碼線以及比較低端的RCA信號線,優(yōu)點是電容電感較小,缺點線抗干擾一般同時干擾信號容易反饋到器材。避振性能較差,不能做XLR傳輸,所以很少在專業(yè)場上使用。

5.多芯導(dǎo)體互相絕緣,螺絲絞合排布,小電流線基本采用無源屏蔽,大電流線一般不如屏蔽,如對噪此要求特別高,可以芯線絕緣體外再加導(dǎo)電PE這是大多音響線結(jié)構(gòu);易于生產(chǎn),抗拉強度提高,避振較好,可以抵消部分干擾。同時可以用多芯并聯(lián)結(jié)構(gòu)來減少,趨膚效應(yīng)缺點,但電感電容較大,如果需多層芯線絞合內(nèi)層與外層絞合方法相反。對抗振要求提高的線材芯絞合時加入麻絲等,提高避振,抗拉強度,減少電容,外皮編織減振網(wǎng),防止外振動傳入。

6.Litz常用中高檔音響線結(jié)構(gòu),從(5)結(jié)構(gòu)中改進而來,幾條相互絕緣(可以是不同導(dǎo)體直徑)導(dǎo)線按對稱形式軸向排列,螺旋方法走線中間是避振層進一步提高了避振性能。合理使用各種線徑控制趨膚效應(yīng),同時減少了電容,使高低頻率信號可以更平均的傳輸。同時調(diào)節(jié)高低音的平衡。

7.編織結(jié)構(gòu):這是一種較少用的結(jié)構(gòu),一般用于高檔的音響線。利用線材編織(有些像編辮子)來控制電感電容量,編織時的互相交叉結(jié)構(gòu)來抵消部分干擾和自振動,同時用多芯并聯(lián)使用可以方便的控制趨膚效應(yīng)。這類線材優(yōu)點,方便控制各種性能容易達到需要的個性。

缺點,機械強度,抗振性能,屏蔽性能均一般。其次編制工藝不易穩(wěn)定,有時性能有較大的差異,需要生產(chǎn)中注意。

8.螺旋結(jié)構(gòu):這是從(3)結(jié)構(gòu)發(fā)展而來,中心處是一條粗的絕緣材料,外面螺旋狀纏繞(3)結(jié)構(gòu)扁平線,這樣提高了機械性能、避振性能,同時使抗干擾性能也提高,雖然電容電感略有提高,但正好彌補高頻亮麗的個性,但缺點是螺旋后芯線變長,電阻略增加,線材外徑極粗,成本貴,但目前來看是最合理的高檔線材,實際聽覺高音清晰,流暢,只是由于電阻的提高低音力度有一定影響,可加大線徑來解決。九.國外主要音響線生產(chǎn)商及線材結(jié)構(gòu)和特性市面上,中高檔的發(fā)燒線材主要來自日本。高檔(昂貴)的發(fā)燒線材來自歐,美為主。像來自日本的線材,大數(shù)極為重視導(dǎo)體的純度及晶體結(jié)構(gòu)和絕緣材料的性能,不講究線材結(jié)構(gòu),強調(diào)以高純度的導(dǎo)體材料和低衰減絕緣材料來改進傳輸效果,其音色表現(xiàn)很精確和中性,在專業(yè)界使用較多,它們的產(chǎn)量較大,產(chǎn)品制作工藝極為嚴格,往往線材經(jīng)過20,30年的使用聲音變化不大,里面的導(dǎo)線還是光滑如初。相對來說,歐,美的發(fā)燒線材大多具有調(diào)校音色的效果,或者說個性突出。大多數(shù)情況下,美國的線材,其表現(xiàn)動態(tài)凌厲,頻響寬廣,聲音清晰爽快,質(zhì)感明朗,概括說風(fēng)格大方。歐洲的發(fā)燒線材制作比較特殊,對線材的編制,屏蔽,避震等方面比較考究,風(fēng)格上比較內(nèi)斂,適合表現(xiàn)古典小樂隊音樂.9.1

日本線廠,一般日本線廠都比較大,一般都自己生產(chǎn)線材,產(chǎn)品品質(zhì)都很高,性能一致性好,壽命長。a.

鐵三角AudioTechnical:

鐵三角旗下的線材種類相當(dāng)豐富,不僅橫跨了音頻和視頻領(lǐng)域,涵蓋了數(shù)字及模擬范圍,就連電子樂,專業(yè)PA四材使用的特殊線材也有生產(chǎn),可以說用到的線材都有。

在鐵三角線材中一般使用Hi-OFC銅導(dǎo)體材料,它是由高純的OFC銅。通過高溫退火和壓力加工而來,由于無氧銅內(nèi)部的結(jié)晶呈不規(guī)則排列,從而降低導(dǎo)電性能。而H:-OFC有更整齊排列的結(jié)晶,使電子流通更為順暢。PCOCC單結(jié)晶銅作為低音加強導(dǎo)體。這兩種材料混合而成,獲得更均衡,準(zhǔn)確的傳輸效果。音頻信號線,線身結(jié)構(gòu)設(shè)計嚴謹,中心導(dǎo)線有兩支,每支導(dǎo)線多根股中線(0.16~0.18mm)的直線型單結(jié)晶銅線為主芯導(dǎo)線,作為加強低頻傳輸效果用,外卷多股較細(0.08~0.12mm)Hi-OFC銅。據(jù)原廠的說明,利用無氧單結(jié)晶體銅加H:OFC銅線,可讓兩種不同材質(zhì)的特性加以融合,讓其傳輸表現(xiàn)更加中性。導(dǎo)線外覆摻有陶瓷防震PE絕緣材料,另再外覆一層導(dǎo)電PVC作為屏蔽,導(dǎo)電PVC的外面夾麻絲,具有高抗震和抗拉,再利用銅箔及Hi-OFC線構(gòu)成隔離噪音層,加上含鈦金屬粉來的軟質(zhì)PVC外皮。它的線材級別高低主要決定于導(dǎo)體的截面,一般(0.4~1平方mm),插頭選擇鍍金并經(jīng)非磁性處理,使用含銀焊錫,改善焊錫的導(dǎo)電性能,并經(jīng)密封處理,以防止空氣進入導(dǎo)線引起氧化,并確保內(nèi)部高純度導(dǎo)線的品質(zhì)。聲音表現(xiàn)相當(dāng)優(yōu)異,它具有中性,無音染的特點,當(dāng)音頻通過不會讓人擔(dān)心出現(xiàn)不良的聲染失真,高頻表現(xiàn)得清晰細膩,中頻。低頻的表現(xiàn)也層次鮮明,動態(tài)對比凌厲,細節(jié)再現(xiàn)細膩,音場寬闊,價格也比多數(shù)歐美線低了許多,最貴的信號線(1m)零售價不超過兩千元。視頻信號線,采用標(biāo)準(zhǔn)75Ω同軸結(jié)構(gòu),中心7根直徑0.16mm的無氧銅單結(jié)晶體銅線。外卷8股(每股7根)Ф0.12mmHi-OFC銅,總截面達0.8平方mm外覆陶瓷防震PE絕緣體。絕緣體上加一層銅箔及Ф0.12x16x8無氧銅屏蔽網(wǎng),加上含鈦金屬粉末的軟PVC外表,隔離屏蔽電磁波干擾的效果比較好。表現(xiàn)畫質(zhì)穩(wěn)定,明晰,且沒有刻意沉重色彩現(xiàn)象,零售價約300元。S端子信號線,由于采用4針接頭,線材內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,加上視頻信號中的Y/C也是高頻信號,因此線內(nèi)部屏蔽效果必須好,這樣才會有較好的傳輸效果,內(nèi)部有兩支類似于視頻信號線,略細,帶屏蔽,外夾綿質(zhì)防震材料和Ф0.12mm7根Hi-OFC銅,并包覆一層鋁箔作為屏蔽之用,加上含鈦金屬粉末的軟PVC外皮,高頻噪音處理得相當(dāng)徹底。同軸數(shù)碼信號線,由于數(shù)字信號屬超高頻,因此數(shù)字信號的高頻噪聲和數(shù)碼線的電感,電容成為同軸數(shù)碼線設(shè)計重點。中心導(dǎo)線為7根Ф0.12mmPCOCC,外卷12根Ф0.12mmHi-OFC,導(dǎo)體外覆陶瓷防震PE絕緣體,再包銅箔及16x6Ф0.12mmHi-OFC屏蔽層,再加軟PVC材料,外包裹16x8Ф0.12mmHi-OFC屏蔽層,加含鈦粉末軟PVC,組成同軸雙屏蔽線。最高檔的使用同結(jié)構(gòu)銀線。線材表現(xiàn)相當(dāng)好,解析度高,難得聲音依舊豐潤。喇叭線,也就由兩件銅導(dǎo)體混合,一層或雙層卷繞,用PE絕緣體,雙芯或四芯,外加含鈦粉末PVC。b.雅確Acrotec雅確線材有如下特點,使用高傳度Hi-OFC銅,包括插頭也能使用Hi-OFC獨特的各種線徑導(dǎo)體混合,優(yōu)秀的絕緣材料,高檔的氟塑料,中檔聚丙烯。完善的抗震性(首先絕緣體用高強度塑料減少導(dǎo)體自身振動填充羊毛減少外界振動,在外皮外再用塑料的編織減振網(wǎng)),喇叭線也加屏蔽。聲音特點:信息巨細無遺,音場宏大,動態(tài)強勁,充滿活力。整體風(fēng)格傾向美國風(fēng)格。c.古河Furukawa古河是一家大型公司。下屬每個分公司都各自有研究部門。以生產(chǎn)導(dǎo)體材料為主,各類型電纜線可達近萬種,供給世界各地。古河的導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)是當(dāng)

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