Úvod

V prvním článku věnovanému Hi-Fi vs. High-end jsme jen načali velmi širokou problematiku, kterou budeme dále rozebírat a ukazovat si její stěžejní části.

Podívejme se tedy na problematiku od jejího vzniku až po dnešní dny. Zaměřme se jak se poznání šíří a o kolik je nova generace znalejší.

 

Alexander Graham Bell

Známý jako vynálezce telefonu. Alexander Graham Bell se narodil 3. března 1847 ve skotském Edinburghu. Roku 1874, na dovolené v Ontariu použil stéblo sena a ucho mrtvého muže. Mluvením do ucha, stéblo přenášelo zvukové vlny.

 

 

 

2. června 1875 zjistil existenci přenosu zvuku mezi 2 píšťalami v různých místnostech. Bell pozoroval, že se zvuk podobný tónů se přenáší i po přerušení proudu. Zvuk byl generován slabým magnetickým polem a princip telefonu byl na světě.

V září 1875 začal Bell psát podklady pro podání patentové přihlášky, který podal dne 15. 2. 1876. Ve stejný den o pár hodin později podal obdobný patent Elisha Gray. Bell získal patent 7. 3. 1876.

První přenos uskutečnil 10. 3. 1876, jeho asistent Watson tak slyšel památná slova: "Pane Watsone, přijďte sem. Potřebuji vás."

25. června 1876 představil Alexander Graham Bell svůj telefon jako hlavní exponát výstavy uspořádané na počest 100. výročí podepsání Deklarace nezávislosti v Centennial Exhibition ve Philadephii.

 

Antonio Santi Giuseppe Meucci

Alexander Graham Bell však zdaleka nebyl první, Meucci objevil princip telefonu již v roce 1849 a fungující model sestavil v roce 1859.

 

 

 

Antonio Santi Giuseppe Meucci se narodil 13. dubna 1808 ve Florenci. V roce 1834, sestrojil dodnes používaný „potrubní telefon“. Jako skutečný vynálezce telefonu je však uznáván jen v Itálii

  

Vedení

S příchodem telefonu se muselo dříve či později řešit i samotné vedení. Vedení se ustálilo jako venkovní o impedanci 600Ω. Odtud se později stanovily i úrovně pro napětí 0dB=775mV a pro výkon P=1mW.

Mnohé vedení se dodnes měří ne v dB, ale v Np. Jednotka Bell má za základ dekadický logaritmus, kdežto jednotka Neper má za základ logaritmus přirozený.

Nás však zajímá spíše odolnost proti rušení. Telefon fungoval na desítky, stovky či dokonce tisíce km a lidé se bez velkého rušení slyšeli a domluvili. Dnes mají mnozí problémy vest signál na vzdálenost několika metrů či dokonce několika centimetrů a často si neví rady.

Nesprávně provedené vedení je nejenom zdrojem rušení, ale často i zdrojem kmitání a destrukce celého zařízení.

 

Signálové vedení a bludy úřední obludy

Mnoho se toho od dob vzniku elektrotechniky napsalo o signálovém vedení. Podívejme se na nejčastější bludy, podívejme se na neznalost problematiky, která je často postavena jako odborný výklad mnoho IT medii.

 

 

 

Takto rádoby odborně vedený výklad postavený na čtení z Wikipedie a podobných textech, které většinou nemají s odborností naprosto nic společného je více než nebezpečné.

Naprostá neznalost a nepochopení problematiky a řešení čehokoliv na principu pokus omyl není v elektrotechnice vůbec žádoucí. Takové bádání nepřináší žádný pokrok a často stojí nemalé finanční prostředky.

Nesprávně až diletantsky zapojené signálové vedení je často zdrojem nejenom rušení, ale velmi často zdrojem různých vazeb a oscilací.

Při chybách ve výkonových částech pak můžeme být svědky destrukcí drahých zařízení a následnému vysvětlování destrukce špatnou topologii. Většinou se však nejedná o špatnou topologii ale triviální neznalost vlastností vedení a chyby konkrétních konstruktérů.

Právě takové bludy úřední obludy můžeme číst v uvedených příspěvcích. Autor se baví o zpětném vedení, symetrickém vstupu, přechodovém odporu a rušení aniž by tušil význam slov, jakékoliv souvislosti a podstatu daných souvislostí.

  

Signálové vedení

Podívejme se, jak je nutné pohlížet na každé signálové vedení. Obecně můžeme realizovat tři základní druhy zapojení.

 

Vedené dvojlinkou

Vedené dvojlinkou či dvěma vodiči vedle sebe, případně vodiči zkroucenými se často považuje za vedení špatné, ale opak je pravdou.

Telefonní vedení tak bylo realizováno na stovky a tisíce km a fungovalo. Podíváme-li se na názorné schéma, v horní části máme znázorněno vedení a v části spodní jeho náhradní schéma.

 

    

Pro indukované napětí můžeme napsat

U_I=N*Δ_ɸ/Δ_t

Je patrné, že pokud budou oba vodiče ve stejném magnetickém poli, pak je naindukované napětí na obou vodičích totožné, dle Kirchhoffových zákonů i selského rozumu se nám napětí odečtou.

 

Vedení jedním stíněným vodičem

Jde o nejčastější zapojení, které je však realizováno jedním stíněným vodičem, tedy velmi špatně. Takové zapojení je téměř nepoužitelné a podívejme se proč. Opět máme v horní části znázorněno vedení a v části spodní jeho náhradní schéma.

 

    

Pro indukované napětí můžeme rovněž napsat

U_I=N*Δ_ɸ/Δ_t

Nyní již vidíme, že oba vodiče nemáme ve stejném elektromagnetickém poli, rušivé elektromagnetické pole nepronikne ke střednímu vodiči a nevytvoří indukované napětí.

Naopak na vodiči, který slouží, jako stínění nám okolní elektromagnetické pole indukované napětí vytvoří. Dle Kirchhoffových zákonů, ale i selského rozumu se nám vstupní napětí sečte s naindukovaným napětím na stínění!

Pokud takto zapojíme přívod k výkonovému zesilovači, pak máme téměř jistotu, že při vhodných podmínkách nám vytvoří výstupní proud zesilovače dostatečně silné elektromagnetické pole, aby se nám celá soustava rozkmitala.

  

Vedení dvěma stíněnými vodiči

Jen málokdo zapojuje signálové vedení pomocí dvou stíněných vodičů, ať již samostatně stíněných či stíněných společně.

Právě takové zapojení je však jediné správné, právě takové zapojení bylo zcela běžné dle normy DIN, ale pro normu RIAA je taktéž realizovatelné.

Naprostá neznalost elektrotechniky a její základů, však vedou konstruktéry k nevyužívání tohoto zapojení, neboť se mylně domnívají, že zemnící vodič není nutné u nesymetrického vedení stínit. I nyní máme v horní části  znázorněno vedení a v části spodní jeho náhradní schéma.

 

    

Pro indukované napětí nám rovněž platí

U_I=N*Δ_ɸ/Δ_t

 

Opět vidíme oba vodiče, ale oba jsou od elektromagnetického pole odstíněny. Rušivé elektromagnetické pole nepronikne ke středním vodičům a nevytvoří indukované napětí.

Samozřejmě na stínění nám elektromagnetické pole indukované napětí vytvoří. Stínění můžeme na jednom konci připojit na neživý vodič, však nesmíme tak nikdy učinit i na druhém konci.

 

Materiály, jejich vlasnosti a měrný odpor

Jako další bludy úřední obludy můžeme číst, že je rozhodující přechodový odpor pájených spojů a konektorů.

Samozřejmě jde o naprostý blud, přechodový odpor není u nevýkonových spojení nikterak podstatný. Pokud se u spoje pohybujeme v řádu mΩ a u zdroje signálu v řádu desítek kΩ pak je vliv naprosto zanedbatelný, ale kvalita pájených spojů může mít vliv na mechanickou pevnost, zkraty apod. 

 

  

 

ρ = ρ0(1+αt)

ρ - měrný odpor [Ωm]

α - teplotní součinitel odporu [K-1]

t - teplota [°C]

Měrný odpor je závislý na příměsích. Slitiny mívají výrazně vyšší měrný odpor než samotné kovy. Hodnota měrného odporu závisí na složení a mechanickém a tepelném zpracování.

 

Zlato

Podíváme-li se do tabulky, pak zjistíme, že zlato není zdaleka nejvhodnější vodič, jak to mnozí často vysvětlují. Zlato, se nejenom v elektrotechnice používá pro jeho dobré mechanické a chemické vlastnosti. Zlato je vysoce chemicky stálé a brání oxidaci jiných povrchů, proto se používá pouze jako ochranná vrstva. V případě zlatých slitin je vodivost mnohonásobně horší.

Stejně jak má zlato vynikající chemické vlastnost, má vynikající i vlastnosti mechanické, je dostatečně odolné na otěr a je velmi dobře kujné a to je důvod pro použití u takto mechanicky namáhaných spojů.

  

Závěr

Je patrné, že za cca 200let od používání signálového vedení se poznatky o jeho vlastnostech příliš nerozšířily. Jde naprosté triviálnosti, které dokážou napáchat největší škody.

Pro správné stínění je třeba si ještě uvědomit, že elektrickou složku odstíní elektricky vodivé materiály a část magnetickou odstíní magneticky vodivé materiály. Nechtějte po mědi  s µ_r=0,999 990 aby odstínila magnetické pole či magnetickou složku elektromagnetického pole! Na odstínění magnetického pole je třeba použít feromateriály s µ_r>>1!  Více snad k této problematice v diskusi.

 

 

Diskuse

 

Podívejte se na články se stejnou tématikou.