Hangfalkábel választás

Sokan sok pénzt költenek drága hangfalkábel vásárlására, abban bízva, hogy ezzel a hangminőséget javítani tudják. A hangfalkábel egyszerű alkatrész (legalábbis a hangfrekvcenciás sávban), az összes paraméter, amivel leírható: az ellenállás, kapacitás, és induktivitás. Ezen kívül egy pár szót szólnék az ún. skin effektusról is, amely szintén szerepet játszik. Nézzük, hogy ezek közül melyek játszhatnak szerepet a hangminőség romlásában.

Kapacitás

Az erősítőket meg lehet úgy tervezni, hogy a kábelek okozta kapacitív terhelést jól tolerálják. A hangfalkábel kapacitása normális esetben semmilyen formában nem befolyásolja a rákötött hangfal hangzását, frekvenciamenetét.

Induktivitás

Az induktivitás hatására a kábel impedanciája a frekvencia növekedésével nő, így az erősítő által leadott feszültség egyre nagyobb része veszik el a kábelen. A jelenség kimérhető ugyan a hangfrekvenciás sávban, de ez hagyományos kialakítású kábelek esetében (párhuzamos érpár vagy koaxiális) annyira kis mértékű (0,3…0,6 µH/m), hogy nem okoz hallható magashang csökkenést a szokásos kábelhosszok esetében. Gondoljunk bele, hogy egy hagyományos, dinamikus magashangszóró lengőtekercsének induktivitása általában 50…100 µH, ez többszöröse egy 5 méter hosszú egyszerű „villanydrót” induktivitásának. A magashangszóró induktivitása mégsem zavar senkit, pedig az jóval nagyobb mértékben csökkenti a legmagasabb hangok kisugárzását, mint a kábel. Ha túl kevés a magashang, azt egy drága, alacsony induktivitású kábel biztosan nem fogja megoldani, csak a magas hangszínszabályzó feljebb tekerése, a hangváltó áttervezése vagy egy megfelelőbb magashangszóró választása.

Ellenállás

A kábel ellenállása és a hangfal impedanciája egy feszültségosztót képez, így az erősítő által leadott feszültség megoszlik a kábel és a hangfal között, a leadott teljesítmény egy része a kábelen disszipálódik. Ez még önmagában nem olyan nagy baj, néhány százalékos teljesítményveszteséggel tudjuk csak meghajtani a hangfalunkat. Probléma azért keletkezhet, mert a hangfalak impedanciája általában nem állandó a frekvencia függvényében, ezért a fellépő feszültségosztás is frekvenciafüggő lesz. Ez pedig megváltoztathatja a hangfal frekvenciamenetét. Ha tehát a hangfal impedanciamenete nem egyenletes, és a kábel ellenállása túl nagy, akár füllel észrevehető változás is bekövetkezhet a hangszínben ahhoz képest, amikor ideális (nagyon kicsi) a kábel ellenállása. Van ezen kívül egy másik probléma a túl nagy ellenállású kábelekkel, amely főként basszusreflex dobozok esetén jelentkezik. A kábel ellenállása megnöveli a mélyhangszóró Q_es értékét, amely miatt annak Q_ts értéke is megnövekszik, és a gyakorlatban ez azt jelenti, hogy kissé elhangolódik a rendszer. Ez a jelenség a szokásos kábelátmérők és kábelhosszok esetén max. 0,5-1 dB eltérést okoz a basszusreflex dobozok mélytartományban, amely még a hallható szint alatt van. Mindezek a jelenségek viszont rámutatnak, hogy az ellenállás a legfontosabb paramétere a hangfalkábeleknek, amely akár hallható változást eredményezhet a hangfal frekvenciamenetében (hangszínében).

Ajánlott kábelkeresztetszet

Az alábbi táblázat az általam javasolt minimális kábel keresztmetszeteket tartalmazza 4 Ω-os és 8 Ω-os hangfalakra különböző kábelhosszakra, rézzel bevont alumínium (CCAW) hangfalkábelekre. Ha ennek megfelelően választjuk meg a kábelkeresztmetszetet, akkor a kábelen eső feszültség nem okoz 0,5 dB-nél nagyobb érzékenység csökkenést a hangfalon, és annak esélye is elhanyagolható lesz, hogy a kábelellenállás miatt hallható eltérés lép fel a frekvenciamenetben.

	8 Ω-os hangfal	4 Ω-os hangfal
Kábelhossz: 5 m-ig	0,75 mm²	1,5 mm²
Kábelhossz: 5-10 m	1,5 mm²	2,5 mm²

Az ellenállás csökkentése

A réz fajlagos ellenállása kb. 40%-kal kisebb, mint az alumíniumé, ezért egy teljes egészében réz kábelnek kb. 40%-kal kisebb az ellenállása, mint egy ugyanolyan keresztmetszetű CCAW kábelé. Az oxigénmentes réz ellenállása nem sokkal alacsonyabb, mint a sima rézé, ezért véleményem szerint nem éri meg a magasabb árat. Még inkább felesleges pazarlásnak tartom az ezüsttel bevont rézkábeleket. A kisebb kábelellenállást vastagabb kábellel a legkézenfekvőbb és legolcsóbb elérni.

Csatlakozások kis átmeneti ellenállása

A hangfalak minimális ellenállása általában a 3-8 Ω tartományba esik, így a csatlakozók ellenállása számottevő lehet ehhez képest. Fontos dolog, hogy mind az erősítő-, mind a hangfalcsatlakozónál kis kontaktus ellenállást kell elérni. Ha csupasz kábelvéget csatlakoztatunk, erősen szorítsuk meg a csavart. Itt nem luxus az aranyozott csatlakozó, de annak akkor van igazán értelme, ha a csatlakozás mindkét fele (az apa és az anya is) aranyozott. Kommersz, rugós hangfalcsatlakozót minőségi hangfalban ne használjunk! A Speakon típusú csatlakozó, amelyeket pro audio berendezésekben szokás használni, jó választás lehet az otthoni hangtechnika területén is a hangfalakban és erősítőkben.

Damping factor

A hangfalkábel ellenállása rontja az erősítő egyik paraméterének, az ún. damping factornak a hatását. Sokan nem tudják, hogy a passzív hangfalak keresztváltójában a mélyhangszóróval általában sorosan van kötve egy tekercs, amelynek ellenállása szokásos esetben 0,3…0,6 Ω. Ez ugyanúgy csökkenti az effektív damping factort, mint a kábel ellenállása. Az is kétséges, hogy a damping factornak ̶ hacsak nem nagyon alacsony, pl. <20 ̶ van-e valami jelentősége a hangminőséget illetően.

A skin effektus

Kábeleknél a frekvencia növekedésével fellép egy jelenség, amit skin effektusnak neveztek el. Az áram a frekvencia növekedésével egyre inkább kiszorul a kábel külső rétegébe, és a kábel belsejében alig folyik áram. Emiatt magasabb frekvenciákra a kábel effektív keresztmetszete lecsökken, ellenállása megnő. Ez hasonló hatással jár, mint amit a kábel induktivitás tesz, magasabb frekvenciáknál egyre nagyobb feszültség esik a kábelen, és egyre kisebb a hangfalon. A skin effektus a vastagabb kábeleket jobban „sújtja”, mint a vékonyabbakat. A skin effektus anyagfüggő jellemzője a skin mélység, amely azt adja meg, hogy a felülettől milyen mélységben csökken az áramsűrűség 1/e-ad (kb. 0,37) részére. A skin mélység fémes vezetőkre jó közelítéssel:

$\delta=\sqrt{{2\rho }\over{\omega\mu}}$

ρ = a vezető fajlagos ellenállása

ω = az áram körfrekvenciája = 2π × frekvencia

μ = a vezető abszolút mágneses permebilitása

Vörösrézben a skin mélység 20 kHz-en 0,46 mm, alumíniumban 0,58 mm. Skin effektus kalkulátorok segítségével azt kapjuk, hogy egy 2,5 mm² keresztmetszetű (1,8 mm átmérőjű) alumínium kábel ellenállása 20 kHz-en 11%-kal nagyobb, mint alacsony frekvenciákon. 0,75 mm² keresztmetszetű kábel esetén az ellenállás növekedése elhanyagolható, kb. 1%. Ez a 11% nagy eltérésnek látszik, de vegyük figyelembe, hogy a magashangszórók ellenállása tipikusan 4-8 Ω körüli, míg a szokásos átmérőjű és hosszúságú hangfalkábelek ellenállása max. néhány tized Ω. Például egy 2,5 mm² keresztmetszetű, 5 méter hosszú CCAW kábel oda-vissza ellenállása 0,1 Ω. Ennek a 11%-os növekedése 20 kHz-en olyan elhanyagolható hangnyomáscsökkenést okoz egy 4-8 Ω-os hangszórón, amely az emberi hallás számára nem érzékelhető. Tehát azt kell mondanom, hogy a hangfalkábel skin effektusának csökkentésére alkalmazott több vékony szigetelt kábel összesodrása felesleges idő és pénz pazarlás.

Hangfalkábel történelem

Végül, ha sok szabadidőd van, és érdekelnek a mélyebb igazságok a hangfalkábelekről, akkor ajánlom az alábbi oldalt (angol nyelvű): http://www.roger-russell.com/wire/wire.htm.

Főoldal