Puresound

In deel 1 van ons kabelpraatje hadden we het over de componenten waaruit een kabel bestaat, nl een weerstand, een condensator, een spoel en een isolator. Nu zullen we iets dieper in gaan op deze materie.

De vraag is: "Kunnen we een kabel maken die enkel een verbinding is tussen A en B?".
Anders gezegd, kunnen we een kabel bedenken waarbij de invloed op het signaal nul is?
  
Om maar gelijk met het antwoord te komen, nee dat kan niet. Maar we kunnen er wel heel dicht bij komen. Om dit te bereiken moet men de waarde van de componenten (weerstand, condensator en spoel) proberen tot nul te krijgen, door slim te samen te stellen, manier van opbouwen en gebruik te maken van de juiste materialen.

Weerstand

Te beginnen met weerstand. Die is eigenlijk de minst bepalende factor, omdat die de kleinste invloed heeft. Over het algemeen worden kabels vervaardigd uit koper, zilver of koper met een dunne laag zilver erover. Er zijn uitzonderingen. Zo zijn er kabelmakers die goud gebruiken en zelfs die ze volledig uit koolstof vervaardigen. Dat zijn naar mijn weten uitzonderingen en die zullen we later behandelen.

Kabels zijn dus meestal van koper, zilver of een mix daarvan gemaakt. Koper is een metaal dat prima is voor elektrische signalen en wordt dan ook het meest gebruikt. Koper is de nummer 2 van beste geleiders (bij kamertemperatuur). De nummer 1 is zilver. Dat is dan ook de reden dat zilver vaak gebruikt wordt. Zilver is echter duurder en iets moeilijker te verwerken. Vandaar dat koper meer gebruikt wordt. Nu zijn er slimme fabrikanten die beiden combineren. Ze overtrekken het koper met een dunne laag zilver om de geleiding te verbeteren, het zgn. verzilverde koper. Op het eerste gezicht een prima gedachte. Ik ben er echter geen voorstander van, omdat twee verschillende materialen ook verschillende elektrische, thermische en mechanische eigenschappen hebben. De kabel werkt op die manier als een bimetaal. Je krijgt in het overgangsgebied een spanning die het het signaal negatief beïnvloed. 

Werking bimetaal. Links koude toestand, rechts warm. In de onderste tekeningen zijn beide strips vastgeklonken. De uitzetting en buiging zijn hier sterk overdreven weergegeven.

Maar ook de beste geleiders hebben een weerstand. De weerstand is een eigenschap van het materiaal in combinatie met de dikte ervan. Een dikke koperen draad zal een lagere weerstand hebben dan een hele dunne. Dat lijkt me logisch, want door een brede rivier stroom het water ook makkelijker dan door een smalle.

Nu is weerstand een lineair iets. De weerstand verandert dus niet bij eender welke frequentie. Dat betekent dat de weerstand bij 20Hz hetzelfde is als bij 20kHz en 2MHz. Voor het audiosignaal maakt een iets mindere geleiding (hogere weerstand) in feite niets uit. Pas in combinatie met een condensator en een spoel wordt de waarde van de weerstand belangrijker. Daarover meer in deel 3.

De Spoel

Als tweede gaan we de spoel bekijken. Een spoel is een gewikkelde draad. Je zou denken dat dat ook niets uitmaakt. Helaas is dat niet zo. Zodra een draad de vorm van een klos of draadveer heeft, heb je een spoel. Een spoel doet bij lage frequenties hetzelfde als een gewoon stuk draad, nl niets tot nauwelijks iets. Wordt de frequentie van het signaal hoger, dan gaat de spoel tegenstribbelen en krijgt die een weerstand, impedantie genaamd. Impedantie wordt ook wel wisselstroomweerstand genoemd, omdat deze alleen voorkomt in een wisselend signaal. Impedantie wordt ook uitgedrukt in Ohm, net als bij een gewone weerstand. Deze impedantie wordt veroorzaakt door de tegeninductie die de spoel genereert. Inductie is het fenomeen dat een spanning opgewekt wordt zodra een spoel in een magnetisch veld beweegt wordt. Een spoel wil nl rust en zoekt een stabiele situatie. Zodra die situatie verandert, wil de spoel die situatie herstellen en gaat tegenwerken, de zgn. tegeninductie. Politiek gezien zou je dus kunnen stellen dat een spoel zeer conservatief is. 

Een audiosignaal bestaat uit verschillende frequenties, dan positief, dan negatief. Dat betekent dat de spoel ook mee gaat "slingeren". De spoel zal proberen dat audiosignaal te "egaliseren". En zoals eerder reeds aangehaald, hoe hoger de frequentie, hoe meer de spoel probeert te corrigeren.  

Dit heeft tot gevolg dat er een faseverschuiving ontstaat in het audiosignaal. Het ene deel komt later aan dan het andere deel, terwijl het wel gelijk zou moeten zijn. Je zult nu we begrijpen dat dit iets is wat je niet in je kabel wil hebben. Het is wenselijk geen spoelwerking in de kabel te hebben. Is die er wel (zeer waarschijnlijk), dan zijn er mogelijkheden deze te verminderen door de manier van hoe je de draad in de kabel gebruikt. Een bekend voorbeeld zijn de kabels van Shunyata. Deze hebben een dubbele helix-constructie, waardoor de  ene ”spoel” de ander opheft. Althans dat is de theorie erachter. Een ander voorbeeld zijn de platte folie kabels van NordOst.

De Condensator

Tot slot, de condensator. Een condensator bestaat uit 2 geleidende platen met daartussen een isolator. Een audiokabel heeft in principe dezelfde opbouw, nl 2 geleiders met een isolatielaag ertussen. Een condensator heeft als eigenschap dat hij een elektrische lading opslaat als er een gelijkspanning op komt te staan. Je kunt het vergelijken met een oplaadbare batterij, alleen dat deze de lading niet zo lang vasthoudt.

Ladingsscheiding (+Q, −Q) in een condensator met parallelle platen veroorzaakt een inwendig elektrisch veld E. Een dielektricum (oranje) verkleint de veldsterkte en vergroot de capaciteit van de condensator.

Een condensator vormt een blokkade voor lage frequenties. Hoe hoger de frequentie van het signaal, hoe makkelijker deze door de condensator wordt doorgelaten. Door deze eigenschap zal ook hier een faseverschuiving plaatsvinden, maar die is dan wel andersom als bij de spoel.

De Isolator

De "waarde" van de condensator wordt bepaald door het diëlektricum (isolator).Voor een kabel geldt dat je zo min mogelijk condensatorwerking wil hebben. Het meest ideaal zou zijn als je je geleiders in een vacuüm zou bevinden, want dan heb je eigenlijk geen condensator meer. Daarnaast is lucht ook een prima isolator, maar moeilijk te realiseren in een kabel. Een andere optie zou katoen zijn. Katoenen kabels zouden een zeer lage capaciteit (condensatorwerking) hebben. Helaas is katoen een erg goede "waterverzamelaar". Katoen zuigt zich graag vol met vocht uit de lucht, waardoor en ineens een soort geleider tussen de 2 eigenlijke geleiders gaan vormen. Ook dat wil je dus niet. Een andere goede isolator die een lage capaciteit garandeert is PTFE, in de volksmond Teflon* genaamd. Bij de goedkoopste kabels wordt veelal PVC gebruikt. Het is goedkoop en werkt ook prima, maar de capaciteit van de kabel wordt hoger.

De condensatorwerking in een kabel is er ook mede de oorzaak van dat kabels ingespeeld moeten worden. Daarover meer in het volgende deel.

Tip

Misschien dat menigeen al begint te begrijpen waarom een kabel meer is dan een verbinding en dat ook aan een kabel eisen gesteld mogen of zelfs moeten worden. Nu hoef je niet de hele materie te begrijpen, maar ik zou zeggen, ga naar een audiodealer en vraag of je eens een paar verschillende kabels mag lenen. Vaak hebben ze wel wat liggen dat voor de uitleen gebruikt kan worden. Lukt dat niet, vraag dan je kennissen eens of ze een kabel hebben liggen die ze op dat moment niet gebruiken en je uit zou mogen proberen. 

We proberen deze materie in ieder geval zo eenvoudig mogelijk uit te leggen. Hier en daar zullen er dingen vereenvoudigd uitgelegd zijn. Het verhaal is dus niet compleet. Het is de bedoeling dat een niet technisch iemand begrijpt dat het iets gecompliceerder in elkaar zit dan je in eerste instantie zou denken. Wil je meer weten over het gedrag van een condensator en een spoel is hier een (erg) technische uitleg te vinden over hoe je bepaalde dingen kunt vaststellen d.m.v. metingen:

https://meettechniek.info/passief/parasitair.html

In het volgende deel komt de samenstelling van de kabel en gebruikte materialen aan bod. Ik denk dat de invloed van alle componenten op elkaar dan duidelijk wordt.

*) Teflon is een trademark van Dupont Chemicals en de naam mag niet gebruikt worden voor PTFE die niet door Dupont geleverd is.

Deel 1 Kabelpraatje vindt je hier: http://www.puresound.be/recensies/archive/2017/oktober/article/kabelpraatje-deel-1