[ Pobierz całość w formacie PDF ]
TECHNOLOGIA
Nagłaśnianie dla każdego
Nagłaśnianie dla każdego
Przesyłanie sygnału
Piotr Sadłoń
Ktoś kiedyś bardzo mądrze powiedział, że
każdy łańcuch jest tak mocny jak mocne
jest jego najsłabsze ogniwo...
Ale co ma łańcuch do nagłaśniania? Oprócz
tego, że można się nim przykuć do sceny
w proteście, kiedy nagłośnieniowiec „rozłoży”
nam nasz koncert – niewiele. Ale przenośnia
o najsłabszym ogniwie doskonale sprawdza
się w każdym systemie nagłośnieniowym. Bo-
wiem każdy system składa się przynajmniej
z kilku elementów. Chyba najprostszy, jaki
możemy sobie wyobrazić, to mikrofon (lub in-
strument) podłączony do zestawu aktywnego
(kolumna aktywna). Ale i w tak prostym przy-
padku mamy do czynienia z trzema ogniwami
naszego łańcucha czyli: mikrofonem (instru-
mentem), kablem i zestawem nagłaśniają-
cym. A więc jakość brzmienia będzie zależna
zarówno od urządzenia aktywnego, mikrofo-
nu bądź instrumentu, ale też i od kabla. I to
kable właśnie, z racji niepozorności i „nie rzu-
cania się w oczy”, często traktowane są po
macoszemu. Natura kabli jest jednak taka, że
nie lubią być ignorowane, bo wówczas srogo
mszczą się za brak poświęconej im uwagi.
Natura kabli jest taka, że nie lubią być ignorowane,
bo potrafią się odpłacić za brak należytej uwagi im
poświęconej...
Za twoim przewodem
Przewód, jak sama nazwa wskazuje, prze-
wodzi. Przewodzi prąd – z elektrycznego punk-
tu widzenia. Dla tych, którym prąd kojarzy się
raczej z krzesłem elektrycznym niż subtelnymi
dźwiękami muzyki, możemy przyjąć, że prze-
wód przewodzi sygnał. No więc przewód prze-
wodzi, a kabel? Kabel robi dokładnie to samo
co przewód. Czym więc się różnią? W potocz-
nym użyciu tych słów w zasadzie niczym. Jed-
nak, gdy przyjrzeć się bliżej, to okaże się, że
kabel składa się z jednego lub kilku ekranowa-
nych przewodów. Kabel jednak częściej kojarzy
nam się z energetyką lub telekomunikacją.
Przyjmijmy jednak, że oba te sformułowania
są synonimami, choć w naszych elektroaku-
stycznych zastosowaniach poprawniejsze by-
łoby używanie słowa „przewód”.
Światłowód co prawda mieści się w naszej de-
finicji urządzenia służącego do przesyłania
sygnału, ale nie do przewodzenia prądu. Jak
sama nazwa wskazuje, w tym przepadku za-
miast prądu naszym nośnikiem będzie świa-
tło. Najpierw jednak wróćmy do zwykłych
przewodów. Żeby było bezpieczniej zaczniemy
od niskich napięć i małych prądów.
le, więc nie musimy się przejmować rezystan-
cją, a więc grubością czy długością żył.
Przewody napięciowe składają się z jednej
lub kilku żył w ekranie. Oczywiście nie chodzi
o ekran komputera, ale o oplot wokół żyły lub
żył kabla wykonany najczęściej z miedzi (w
postaci plecionki) lub aluminium (jako folie).
Ekran najczęściej łączy się z masą urządze-
nia, która ma potencjał zerowy. Dzięki temu
wewnątrz ekranu tworzy się strefa ochronna,
której zadaniem jest niedopuszczanie do prze-
nikania zakłóceń, jak również przenikania
promieniowania elektromagnetycznego po-
chodzącego od naszego sygnału na zewnątrz.
Dodatkowym zadaniem ekranu jest ochrona
żył przed uszkodzeniami mechanicznymi.
Dlaczego w przypadku przewodów sygna-
łowych tak ważna jest ochrona przed zakłó-
ceniami radiowymi? Załóżmy że nasz prze-
wód przesyła sygnał użyteczny o wartość np.
100mV. Jeśli zakłócenie będzie miało wartość
nawet tak wydawałoby się niewielką jak
10mV, to i tak będzie stanowić prawie 10%
wartości sygnału użytecznego. Na takie za-
kłócenia nie możemy sobie pozwolić, gdyż
Przewodzimy na-pięcie...
Przewody sygnałowe to te, które stosować
będziemy do wszelkiego rodzaju połączeń po-
między źródłami dźwięku (instrumenty, mi-
krofony, itp.), przedwzmacniaczami, konsole-
tami, procesorami, wzmacniaczami mocy (na
wejściach) itd. Czyli wszystko oprócz głośni-
ków, kolumn i zestawów głośnikowych. Za ich
pośrednictwem przesyłane są sygnały elek-
tryczne o małych wartościach napięć i prądów.
Nie ma w tym przypadku problemów ze stra-
tami sygnałów spowodowanymi rezystancją
(oporem), tak jak to ma miejsce w przewodach
głośnikowych. Zilustruje to prosty przykład:
w przewodzie 1-omowym przy prądzie 1mA,
spadek napięcia będzie rzędu 1mV. To niewie-
Podaj dalej
W nagłaśnianiu najczęściej mamy do czy-
nienia z dwoma rodzajami przewodów: napię-
ciowymi (lub inaczej sygnałowymi) oraz prą-
dowymi. Coraz częściej też stykamy się ze
światłowodami, ale to inna para kaloszy.
90
Estrada i Studio ś stycze
ń
2006
po wzmocnieniu taki sygnał nie będzie nada-
wał się do słuchania zupełnie na trzeźwo.
Zwłaszcza że nasz przewód sygnałowy oprócz
zakłóceń radiowych narażony jest jeszcze na
inne: przydźwięk sieciowy, przesłuchy, zakłó-
cenia od instalacji oświetleniowej. Instalacja
oświetleniowa to osobny problem. W tym bo-
wiem przypadku może się okazać, że zastoso-
wanie pełnego ekranowania może powodo-
wać, iż zakłócenia od sieci energetycznej (tzw.
brum) będą wyraźniejsze niż bez niego. Do te-
matu ekranu powrócimy jeszcze przy okazji
omawiania zjawiska pętli masy.
Napisałem wcześniej, że w przewodach sy-
gnałowych nie musimy się przejmować rezy-
stancją, a więc grubością czy długością żył.
Grubość faktycznie nie musi być duża, ale z tą
długością to tak nie do końca. Rezystancja też
ma znaczenie, ale w połączeniu z pojemno-
ścią, bo właśnie pojemność najbardziej będzie
nam utrudniać życie przy tego rodzaju prze-
wodach. Pojemność kabla, wynikająca z jego
budowy (mamy przynajmniej dwa przewodni-
ki – żyłę i ekran oraz izolator pomiędzy nimi,
a więc wypisz wymaluj klasyczny kondensa-
tor) w połączeniu z jego rezystancją oraz rezy-
stancją urządzeń łączonych owym przewodem
tworzy filtr dolnoprzepustowy. Taki filtr będzie
wpływał na pasmo częstotliwościowe ograni-
czając je od góry tym bardziej, im większa bę-
dzie pojemność przewodu i rezystancja, zwłasz-
cza rezystancja wyjściowa urządzenia, np. przy-
stawki biernej gitary. I wreszcie pojemność
połączenia wraz z reaktancjami wejść i wyjść
łączonych urządzeń może tworzyć szkodliwe
rezonanse. Aby minimalizować wpływ pojem-
ności połączeń na brzmienie trzeba stosować
kable wysokiej jakości i możliwie krótkie, gdyż
to zmniejsza ich pojemność.
Jeszcze jednym problemem związanym z po-
jemnością kabla jest tzw. „szeleszczący kabe-
lek”. Tego rodzaju nieprzyjemna przypadłość
przewodu bierze się stąd, że jeśli nie zacho-
wamy stałej odległości pomiędzy żyłami, ma-
my do czynienia z kondensatorem o zmien-
nej pojemności. Każde takie przesuwanie się
„wnętrzności” naszego łącznika ze światem
dźwięku powoduje słyszalne efekty w głośni-
ku. W prostej linii bierze się to z częstego i no-
torycznego ignorowania naszego rozciągnię-
tego na ziemi długiego przyjaciela. Krótko
mówiąc każdy, nawet kabel, znosi deptanie
do pewnego czasu, a potem się mści. Dlatego
uważaj człowiecze, gdzie stąpasz. A najlepiej
kup osłonę gumową, którą będziesz mógł
przykryć grupę kabli (można je nabyć w skle-
pach ze sprzętem biurowym).
Typowy kabel niesymetryczny złożony z pojedynczego prze-
wodu w oplocie (ekranie).
Symetrycznie czy niesymetrycznie?
Ten problem co prawda nie wzbudza tyle
kontrowersji jak np. analog czy cyfra albo tran-
zystor czy lampa. W tej materii naukowo wręcz
udowodniono wyższość połączenia symetrycz-
nego nad niesymetrycznym. Tak samo jest
zresztą z wyższością luksusowych modeli sa-
mochodów nad tzw. kompaktami. Ale czy mu-
simy kupować mercedesa klasy S żeby podje-
chać 2km do pracy i raz do roku do teściowej
na coroczne sprawozdanie z działalności (po-
za)małżeńskiej? Tak samo jest z połączeniami.
Co prawda różnica w cenie pomiędzy przewo-
dem jednożyłowym a dwużyłowym lub urzą-
dzeniem posiadającym symetryczne wejścia
i wyjścia a nie posiadających takowych nie jest
tak duża jak pomiędzy rzeczonym mercedesem
a np. seicento, ale od czegoś trzeba zacząć
oszczędzanie. Czym jest połączenie symetrycz-
ne a czym niesymetryczne – o tym w ramce na
następnej stronie. Kiedy więc niezbędne będzie
połączenie symetryczne, a kiedy możemy za-
stosować niesymetryczne?
Jeśli podłączamy gitarę do pieca lub proce-
sora możemy liczyć na to, że sygnał pochodzą-
cy z przystawki gitarowej może mieć wartość
ok. 100mV. Ponadto odległość pomiędzy gitarą
a wzmacniaczem lub procesorem przeważnie
nie jest duża, możemy więc zastosować sto-
sunkowo krótkie przewody. Dlatego w takim
Kabel symetryczny zbudowany z dwēch żył w oplocie ekranu-
jącym. Białe sznurki są wypełnieniem kabla i mają za zadanie
zabezpieczenie przed przemieszczeniami żył względem siebie
i względem ekranu.
Estrada i Studio ś stycze
ń
2006
TECHNOLOGIA
Nagłaśnianie dla każdego
przypadku stosowanie przewodów niesyme-
trycznych nie będzie wielkim problemem. Ta-
kie połączenie, w przypadku sygnałów mikro-
fonowych (pojedyncze miliwolty do kilkudzie-
sięciu miliwoltów) jest niepraktyczne, gdyż za-
kłócenia przedostające się do takiego sygnału
mogą niejednokrotnie mieć poziom zbliżony
do wartości sygnału użytecznego.
W obecnie produkowanych urządzeniach ma-
my do czynienia z dwoma rodzajami symetrii:
• ze sztywno symetryzowanym wejściem
(ang. servo-balanced),
• z tzw. symetrią pływającą (ang. floating ba-
lanced), inaczej ze sztucznie wytworzoną
symetrią.
Pierwszy rodzaj spotykamy w urządzeniach
profesjonalnych (czytaj: droższych) i polega
on na zastosowaniu układów aktywnych,
w drugim natomiast stosuje się do wytworze-
nia symetrii elementy bierne. Nie muszę chyba
Symetrycznie i niesymetrycznie
Połączenie symetryczne polega na połączeniu dwēch
urządzeń za pomocą ekranowanego kabla dwużyłowego.
Jedna żyła nosi oznaczenie (+), druga (ř). W oby tych ży-
łach płyną te same sygnały, o tej samej amplitudzie, ale
odwrēcone w fazie względem siebie (mają przeciwną bie-
gunowość). Na wejściu urządzenia symetrycznego sygnały
te są odejmowane we wzmacniaczu rēżnicowym. Osią-
gamy dzięki temu dwie rzeczy:
ś sygnał użyteczny jest sumowany z obu żył, gdyż zakłada-
jąc, że wartość sygnału w jednej żyle jest [+1] a w dru-
giej [ř1], to po przeprowadzeniu odejmowania otrzymu-
jemy:
(1 ř [ř1]) = 1 + 1 = 2
ś ponieważ zakłēcenia indukujące w obu żyłach będą
miały tę samą wartość (przynajmniej teoretycznie),
więc po odjęciu we wzmacniaczu rēżnicowym nastąpi
ich wyzerowanie. Dzięki temu nawet kabel nieekrano-
wany będzie mniej wrażliwy na zakłēcenia niż ekrano-
wany kabel niesymetryczny. Oczywiście z tą całkowitą
likwidacją zakłēceń nie do końca jest tak, jak mēwi
teoria. Ponieważ zakłēcenia są wywoływane przez sy-
gnały wielkiej częstotliwości, czyli fale krētkie, więc
z uwagi na odległość między żyłami amplitudy sygnałēw
zakłēcających, indukujących się w obu żyłach, będą się
nieco rēżniły. To spowoduje, że w efekcie usłyszymy rēż-
nicę zakłēceń pochodzącą z obu żył. Aby zminimalizo-
wać to zjawisko, odległości pomiędzy przewodami w ka-
blu powinny być jak najmniejsze, jednak wymiar ten jest
zdeterminowany grubością izolacji (zbyt cienka izolacja
powodować będzie dużą wrażliwość na uszkodzenia na-
tury mechanicznej).
Połączenie niesymetryczne to takie, w ktērym sygnał Ŕgo-
rącyŒ płynie żyłą, a masa sygnałowa jest połączona
z ekranem. Inaczej mēwiąc mamy do czynienia z kablem
jednożyłowym.
Kolumna czy zestaw?
Rozprawmy się raz na zawsze z poję-
ciem kolumny głośnikowej, tak po-
wszechnie stosowanym na określenie
wszystkiego co ma obudowę i wydaje
dźwięki. Kolumna głośnikowa zgodnie
z definicją to urządzenie głośnikowe
złożone z kilku TAKICH SAMYCH gło-
śnikēw umieszczonych w obudowie
wzdłuż jednej osi (najczęściej piono-
wej). Natomiast urządzenie głośni-
kowe (zestaw głośnikowy) jest poję-
ciem szerszym. Jest to układ elek-
tryczno-akustyczny składający się
z jednego lub więcej głośnikēw (przy
czym głośniki mogą być jednakowe
lub rēżne), obudowy oraz czasami
urządzeń pomocniczych (jak zwrot-
nice, zaciski itp.) Kolumna jest więc
jednym z rodzajēw urządzenia/ze-
stawu głośnikowego. Określanie stan-
dardowej ŔpaczkiŒ np. od wieży czy
zwykłego szerokopasmowego nagło-
śnienia mianem kolumny jest duża
nieścisłością, aczkolwiek tak to się
już w narodzie utarło, że chyba prēba
zmiany tego jest walką z wiatrakami...
dodawać, że pierwszy rodzaj jest lep-
szy (dlatego droższy). Zasadniczo
nie ma przeszkód we współpracy
urządzeń symetrycznych z niesyme-
trycznymi, jednakże należy zwrócić
uwagę na to, z jakim typem urzą-
dzenia symetrycznego mamy do czy-
nienia. O tym jak przygotować odpo-
wiednie przewody w celu połączenia
urządzeń symetrycznych i niesyme-
trycznych opowiem za miesiąc.
ści brzemienia basów. W skrajnym przypad-
ku, gdy zastosujemy na przykład drastycznie
cienki przewodzik, efektem będzie jego prze-
palenie. Pół biedy jeśli skończy się tylko na
tym, ale takie zjawisko często kończy się
czymś poważniejszym, jak np. przepaleniem
uzwojenia cewki głośnika, spaleniem koń-
cówki mocy (np. końcówki lampowe nie tole-
rują otwartego obwodu na wyjściu). A więc
stosowanie zwykłego jednożyłowego przewo-
du gitarowego do podłączania głośników do
wzmacniacza 1.000W jest, mówiąc „z angiel-
ska” wysoce niestosowne, a mówiąc czystą
polszczyzną to po prostu skrajna głupota.
Jak więc wyglądają przewody głośnikowe,
jak są zbudowane? Mają one postać dwóch
równolegle biegnących, izolowanych żył bez
ekranu (choć bywają także ekranowane kable
głośnikowe). Pojedyncza żyła takiego kabla
składa się ze zgrupowanych w jedną wiązkę
cienkich drucików, których sumaryczny prze-
krój przekłada się na grubość żyły, a to z kolei
ma istotny wpływ na rezystancję przewodu.
Małe przypomnienie z fizyki co to jest rezy-
stancja, albo inaczej opór. Właściwie nazwa
„opór” mówi sama za siebie. Fachowo zaś
– rezystancją nazywa się współczynnik pro-
porcjonalności napięcia do prądu płynącego
przez przewodnik. Bardziej od definicji intere-
sować nas będzie co ma wpływ na rezystancję
przewodu. Trzy rzeczy:
• opór właściwy, czyli rezystywność materia-
łu użytego do wyprodukowania przewodu
– oznaczenie r, jednostka [Ohm × mm
2
/m]
• długość przewodu – d [m]
• pole powierzchni przekroju poprzecznego
przewodu – s [mm
2
].
Jakie są tego konsekwencje i jak w praktyce
wykorzystać tę wiedzę do obliczenia odpo-
wiedniej grubości i długości przewodów
– o tym za miesiąc.
E
i
S
Wyższe sfery
Inaczej jak to jest w przypadku ka-
bli sygnałowych sprawa ma się
z przewodami służącymi do podłą-
czania wzmacniaczy mocy z głośni-
kami, kolumnami bądź zestawami
głośnikowymi. Tutaj, w przeciwień-
stwie do kabli sygnałowych, przesy-
łamy prąd o dużej wartości natęże-
nia, nawet kilkanaście amperów
w przypadku dużych instalacji, ale
średnio 2-5A w przypadku wzmac-
niaczy o mocy do 1.000W. Również i wartości
napięć zaczynają wyglądać o wiele poważniej
– 100V to norma. W takim przypadku nie
straszne są nam zakłócenia rzędu kilku mV.
Borykać będziemy się natomiast z innym pro-
blemem. Przy tak dużych wartościach natęże-
nia nawet niewielki opór zgodnie z prawem
Ohma powoduje spadek, a więc stratę, napię-
cia użytecznego. Dla przykładu – załóżmy, że
w naszym przewodzie o rezystancji 1W płynie
prąd o wartości 5A. Spadek napięcia na takim
przewodzie ma wartość 5V. Rasowemu dźwię-
kowcowi może niewiele to mówi, więc ujmę to
inaczej – 5V to około 14dB straty sygnału.
Ponieważ najwięcej energii w sygnale przy-
pada na niskie częstotliwości, taka strata sy-
gnału najbardziej odbije się właśnie na jako-
Zaprezentowany na zdjęciu zestaw
wpełni zasługuje na miano kolumny
głośnikowej bowiem złożony jest z ta-
kich samych przetwornikēw ustawio-
nych w linii jeden nad drugim.
Od kabla głośnikowego w znacznej mierze zależy przetwarza-
nie niskich tonēw przez zestawy głośnikowe. Z tego punktu
widzenia nie powinna dziwić powszechna w środowisku au-
diofilskim dbałość o jak najwyższą jakość tego typu połączeń.
W profesjonalnych zastosowaniach audio wystarczy, że za-
dbamy o to, by kabel był odpowiednio gruby i odporny na
uszkodzenia mechaniczne.
92
Estrada i Studio ś stycze
ń
2006
[ Pobierz całość w formacie PDF ]