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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cable de audio de calidad casero sin efecto piel. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces En este artículo, me gustaría llamar la atención de los audiófilos sobre el efecto que muchos han llamado transistor recientemente, algunos lo han estado combatiendo durante mucho tiempo en HF y tecnología de microondas, algunos en el curso de la lucha contra esto producen interconexiones y cables de altavoz por valor de varios miles de dólares estadounidenses, algunas personas intentan presentar este efecto como nada más que ... ¡alucinaciones de audiófilos! A continuación, le diré cómo hacer un cable de audio excelente (es decir, absolutamente neutral en un amplio rango de frecuencias) a partir de materiales improvisados en casa en un par de noches, que no es inferior en calidad a las mejores muestras del mundo. Pero antes de que todo encaje en su lugar, diré lo siguiente: ¡todos los equipos de radio de alta frecuencia y sonido están diseñados incorrectamente! A continuación se encuentran sus posibles preguntas. Hemos sospechado esto durante mucho tiempo sin ti. Bueno, ¿qué pasa aquí? Se sabe que cuando una corriente alterna pasa a través de la capa conductora de un conductor o semiconductor, se produce el llamado efecto de superficie (efecto piel). En este caso, la mayoría de las cargas eléctricas en movimiento debido a la inducción electromagnética se encuentran cerca de la superficie de la capa conductora. El efecto negativo del efecto piel se manifiesta en el hecho de que una gran parte central de la capa conductora no participa en la transferencia de cargas eléctricas, lo que provoca una mayor resistencia del conductor a la corriente eléctrica. Además, el efecto piel en los hilos metálicos y en las placas de los condensadores provoca una lenta redistribución de los electrones móviles desde el centro hacia la superficie, por lo que se producen efectos indeseables de directividad y lapeado de los cables, y aumenta el efecto memoria en los condensadores. El efecto negativo del efecto piel en cables y alambres se ve agravado por el hecho de que los compuestos químicos del metal de la capa conductora con oxígeno y nitrógeno del aire, formados en la superficie del alambre como resultado de la corrosión, tienen propiedades dieléctricas y semiconductoras, lo que, a su vez, contribuye al aumento de pérdidas y distorsiones. El grado de manifestación del efecto piel depende de la frecuencia de la corriente. Más precisamente, de la frecuencia instantánea de la corriente. A medida que aumenta la frecuencia, disminuye el espesor de la capa superficial a través de la cual pasa la corriente. En el caso de una señal de banda ancha, donde la frecuencia instantánea es difícil de describir, el efecto pelicular provoca un completo desorden en la ubicación de los electrones móviles a lo largo de la sección transversal del conductor. La consecuencia de esto es la no linealidad, la intermodulación y la distorsión de fase de frecuencia de una señal eléctrica de banda ancha que pasa a través de un conductor o semiconductor. En los equipos de audio profesionales y de consumo, el efecto piel de las interconexiones y los cables acústicos genera una distorsión audible de las señales que degrada la calidad de la reproducción del sonido. En los equipos receptores de radio, las consecuencias del efecto piel (por ejemplo, en el cable que conecta la antena a la entrada del receptor de radio) debido a la distorsión de intermodulación de la señal de banda ancha creada por él, son reducir la selectividad, reducir la relación señal/ruido y reducir la sensibilidad real. Se sabe que cuando una corriente alterna pasa a través de un conductor, la onda electromagnética principal (útil) se propaga a lo largo del conductor en línea recta entre puntos con diferentes potenciales. Debido al efecto pelicular, además de la onda útil, surge una onda electromagnética parásita no deseada, dirigida desde el eje central del elemento conductor a su superficie, perpendicular a la dirección de la onda útil, provocando distorsiones de fase de la señal transmitida. En los dispositivos de pulsos digitales, por ejemplo, las computadoras, debido al efecto piel en los conductores de cobre de las placas de circuito impreso y los conectores, la forma de los pulsos cortos se distorsiona, lo que conduce a fallas de sincronización, fallas en el registro de pulsos. Este es el principal obstáculo para aumentar la frecuencia de reloj en las placas base y los conectores de la computadora. A frecuencias ultraaltas, el efecto de piel reduce drásticamente el factor de calidad de los elementos reactivos: condensadores e inductores. Como resultado, a frecuencias superiores a 1 GHz, el efecto piel es el principal factor que limita la miniaturización de los productos electrónicos, como los microcircuitos. Es el efecto de piel el responsable del llamado efecto de sonido de transistor. En los transistores, el área de la sección transversal del cristal es mucho más pequeña que el área de la sección transversal de la nube de electrones, al igual que las áreas del cátodo y el ánodo en una lámpara. Además, las almohadillas de contacto en la superficie del cristal del transistor están conectadas por cables delgados (cualquiera que haya visto un transistor sin carcasa lo sabe), en los que el efecto de piel vive muy libremente. ¿Qué se puede hacer para combatir este fenómeno? Puedo recomendar una forma económica y efectiva de neutralizar el efecto de la piel. Se basa en el hecho de que el material de la gran mayoría de los elementos conductores (cobre, plata, aluminio, latón) y semiconductores (silicio, germanio) tiene una permeabilidad magnética relativa m de 0,9999 a 1,0001, es decir, alrededor de uno. La superficie del elemento conductor 1 está cubierta con una cubierta paramagnética 2 (ver Fig.), y la cubierta no tiene que ajustarse perfectamente, es posible que quede un pequeño espacio. La coraza está formada por una o más capas de un material sólido paramagnético m mayor que 1 dieléctrico (magnetodieléctrico), que a nivel macro tiene una permeabilidad magnética relativa m varias veces mayor que la permeabilidad del elemento conductor, baja conductividad eléctrica y bajas pérdidas por inversión de magnetización (bucle de histéresis). En la fig. para mayor claridad, se muestran dos capas de la carcasa: la capa 3 y la capa 4. La carcasa debe fijarse en relación con el elemento conductor en su superficie; en el caso de un espacio, su ancho no debe exceder la mitad de la longitud de onda de la corriente alterna en el elemento conductor. ¿Y qué da?
La corriente alterna que fluye en el elemento conductor 1 perpendicular al plano del patrón crea un campo electromagnético transversal indeseable del efecto piel dentro de la capa conductora del elemento 1. Las líneas de fuerza 6 de este campo actúan sobre cargas móviles elementales 5 dentro del elemento conductor 1 y se dirigen desde el centro de la capa conductora hacia su superficie. Al mismo tiempo, la corriente de señal alterna principal (útil) que fluye a través del elemento conductor 1 crea un campo magnético opuesto en las capas 3 y 4 de la capa paramagnética 2, cuyas líneas de fuerza 7 se dirigen desde la superficie del elemento conductor 1 a su centro y también afectan las cargas móviles elementales 5 dentro del conductor 1. La intensidad de ambos campos aumenta con el aumento de la intensidad de la corriente y con el aumento de la frecuencia. De esta forma se consigue una compensación de la acción de un campo transversal parásito y una distribución uniforme de la corriente eléctrica por toda la sección transversal de la capa conductora. Para la mayoría de los elementos conductores de baja corriente, para lograr un efecto positivo, la cubierta paramagnética puede estar hecha de un material con un índice de permeabilidad magnética relativa de 1,5 a 20 con un espesor de varias decenas de micras o más. Para elementos conductores de potencia, con conductores pequeños, así como para dispositivos de baja frecuencia, la cubierta puede tener un grosor similar con un valor de m de 1,5 a 50, si el material de la cubierta tiene un índice m mayor que 50, y la longitud del elemento conductor es significativa (varios metros), entonces junto con la onda transversal parásita, la onda útil también se suprimirá, la inductancia propia del cable y las pérdidas en la cubierta misma aumentarán, y la señal transmitida recibirá un desfase s. Para mayor claridad, el principio en el que se basa este método para combatir el efecto piel se puede comparar con el enfoque magnético o electromagnético de un haz de electrones en un tubo de rayos catódicos, por ejemplo, un cinescopio de televisión. En un cinescopio, el flujo de electrones se mueve con aceleración en el vacío bajo la acción de un alto voltaje de ánodo desde el cátodo al ánodo (pantalla). En este caso, debido a la acción de repulsión mutua, el haz de electrones que incide sobre la pantalla forma una mancha borrosa. Por lo tanto, es necesario un enfoque forzado del haz, para lo cual se utilizan bobinas que crean un campo electromagnético anular alrededor del haz de electrones. Así es como se logra el enfoque y la convergencia. Sugiero usar una mezcla de un dieléctrico (por ejemplo, barniz, resina o cloruro de polivinilo) con un polvo de un material magnéticamente blando eléctricamente conductor (por ejemplo, permalloy molido u oxífer) para una capa paramagnética. La relación de volumen del material dieléctrico y magnético se elige de manera que la conductividad eléctrica de su mezcla sea insignificante en comparación con la conductividad eléctrica del elemento conductor. También sugiero usar una mezcla de un polímero dieléctrico con polvos de sustancias como dióxido de cromo CrO2, óxido de hierro gamma Fe2O3, óxido de hierro gamma cobalto CoFe2O3. Estos materiales magnéticos tienen una permeabilidad magnética relativa de 1,5 a 2,0 y tienen un tiempo de inversión de magnetización corto. Son producidos por la industria para cintas de audio y video, su costo es bajo, si bien en un campo magnético fuerte estos materiales tienen una fuerza coercitiva relativamente alta, en la mayoría de los elementos radioelectrónicos la corriente que los atraviesa no es lo suficientemente alta para manifestar las propiedades magnéticas de estos materiales. Por lo tanto, en este caso, las pérdidas por histéresis en la carcasa son pequeñas, lo que permite lograr un efecto positivo. En la fabricación de un cable de altavoz o interconexión flexible de alta calidad (audiófilo, como está de moda decirlo) sin blindaje (el autor utilizó una cinta de video convencional de dióxido de cromo de 12,7 mm de ancho sobre una base de lavsan). uenta se enrolla con una superposición de 6 a 10 capas en el núcleo conductor principal de metal (cobre o plata). Como resultado de tal operación, las distorsiones no lineales introducidas por el cable se reducen drásticamente y la frecuencia de transmisión superior del cable aumenta de 30 MHz a 120 - 250 MHz y más, dependiendo del grosor del cable. En este caso, el cable se fabrica en forma de tres conductores trenzados (similar a como lo hace Kimber Cable). Además de la fabricación de cables, el método descrito para combatir el efecto piel se puede aplicar a nivel industrial en relación con elementos conductores de cualquier forma y tipo, hechos de conductores, superconductores y semiconductores con un índice de permeabilidad magnética relativa de aproximadamente uno, diseñados para transmitir corriente y controlar corriente en un amplio rango de fuerza y frecuencia. El método reivindicado se puede aplicar, por ejemplo, en la producción de cables de comunicación, cables de montaje y conexión, transistores, diodos, circuitos integrados, dispositivos de contacto, conectores, resistencias, condensadores eléctricos e inductores de alta frecuencia. ¿Y qué obtendremos como resultado de aplicar el método que propones? Disfrutemos escuchando música. Autor: Sergey Podolyak, Vinnitsa, Clase A; Publicación: audio.ru/class_a/home.php
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