谁来说说电源线对音质影响的原理

gcczh

这个留给科学家去研究吧,作为消费者,我只管买来享用.

泊尔

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顶一下这个老帖，尽管还没有人能够说清电源线是怎么发生关系的。

叶荣玉

{:soso_e194:} 特别声明                          资料来源于互联网版权归属原作者

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一.音响线用途及分类 音响线是指连接各类音响器材并组成一套系统的联接线主要有信号类和功率类和电源类线材。由于音响和视频类产品是供人欣赏的媒介产品所以存在文化环境不同而引起的审美观点的差别。由于音响和视频的产品已大量进入普通家庭人们希望通过各类线材来简单调节系统以满足自身的审美观点虽然这种调节只是微量的所以不同生产厂家的产品是存在着自身特殊的个性首先是由于导体材料绝缘材料和制作工艺的不同引起不可避免的差别其次各个生产厂家通过材料的选择和线材的结构设计来人为控制线材性能的差别来满足不同消费群的需要。所以说不存在最好的材料只存在着最适用的材料。 从理论上讲音响线材料的好坏只能从保真角度上来讨论即我们希望制造出线材使通过此线材的信号与输入信号完全相同。从产品生产厂家来说由于不同市场需求产品必须有两种产品。一种是尽量保真产品在专业市场的需求另一种是无意或有意使线材产生善意的失真以满足普通家庭的需求即非专业使用。 ①. 低电平信号线话筒线通常指通过电位几十microV到几十mV电位几十nA几十microA这样线的重点要解决的是屏蔽问题。一般结构变化不多均匀2芯或3芯反螺旋的减少电感和噪声。每芯一般为φ0.12×20铜线PEF或PE绝缘加屏蔽φ0.12×6×16外皮为PVC。为了进一步提高信噪比有些厂家在每条芯线外再加一层导电PE这样可提高信噪比20-40dB。成品线一般为平衡结构XLR以减少长距离传输过程中串入噪声此类线一般专业场合使用较多所以品种和结构变化比较少各类厂家基本差不多。 ②. 高电平信号线音频连接线一般通过电位几十mv几V电流几十microA几十mA。主要用于CD机与前级放大的连线前级放大的到功率放大的连线等。用量最大变化最多的线材人们往往用信号线来调整整体音响器材的音色特点所以各个厂家各尽其能。线芯的结构截面变化很大22GA16GA。音色及频响变化也很大各厂自身特点明显。线芯导线有用单芯线多芯线粗细线混合绞合但最普通用φ0.12×20、φ0.12×40正绞。或中心φ0.16×7外缠绕φ0.08×5×8具体的设计后面再谈。绝缘材料用PE、PEF、聚四氟乙烯等。单条芯线用于RCA双条芯线以上可用于RCA和XLR都可以。多条芯线夹合减震的纤维绞合外加屏蔽和PVC包套。一般各类线导电芯比小信号线粗些因为流过的电流比小信号线大同时加粗导线能提高低频厚度和动态。屏蔽要求低于小信号线。 ③. 喇叭线连接功放到喇叭箱的线料此类线材是流过电压几伏几十伏电流几安培到几十安培属于大电流线材一般导体截面16GA-8GA1.3mm2--8mm2常见的二芯四芯。导体用多股φ0.15-0.28组成少数也有用单芯硬线。这类由于使用中流过电流较大所以噪声影响不大只有极少厂家使用屏蔽方式。 ④. 电源线。电源线分为汽车音响用的动力线和普遍音响用的电源丝。由于汽车音响用电源电压很低12-14伏。所以流过的电流很大一般从几安培到几百安培所以动力线一般为单芯线10GA0A即6mm2--50mm2。一般音响用的电源线起码需要三芯即火线零线和地线。流过的电流几百毫安到几个安培线芯面积18GA12GA为了减少交流电源对其它线材的干扰部分厂家的线也制成屏蔽形式设计电源线目的是畅通地使电源输送到器材同时减少电源的干扰。 ⑤. 视频线。使用在电视、DVD视频信号连接用的线材由于它们要承载几十M到几百MHz的高频信号线芯一般使用镀银高档些的使用包银线材以减少高频信号的电阻线芯绝缘材料使用PE或泡沫PE特富龙以减少高频损耗和高频极化。为了减少高频干扰每个芯线一样单独屏蔽这类线材常见的有同轴射频线和S端视频线。 ⑥. 数字信号线。由于数字信号有很高频率和方形信号的上升沿的严格要求所以一般线芯为镀银线或包银线同时要减少线间电容和电感一般有厚的PE、泡沫PE或特富龙绝缘线和通常不能采用绞股方式外层加屏蔽和PVC外套。 二.音响线设计基本电磁学原理 一般的电线用在直流电或50/60HZ交流电频率极低所以电容、电感对性能影响不大。同时对绝缘材料的损耗问题也没有太高要求。 当线材工作在交流电即频率较高时会产生一些我们平时很少想到的问题。 ①.直流导体电阻Rρ20×l/A1αθ-20°κ1κ2κ3κ4κ520:20℃时的电阻率。l:导线长度。A:导线截面。α:电阻率温度系数。θ:温度。κ1:加工过程中引起电阻增加。κ2:多根导线绞合而成的线芯使单根导线长度增加所引入系数。κ3:紧压线芯因紧压过程导线发硬所引入的系数。κ4:因成缆绞合增长线芯长度引入系数。κ5:允许公差引入系数。 铜银碳纤维铝镍铜54Cu ρ20nΩ.m16171516350002526500600 ②.趋肤效应在直流电路里均匀导线横截面上的电流密度是均匀的。但在交流电路里随着频率的增加在导线截面上电流分布越来越向导线表面集中这种现象叫趋肤效应。趋肤效应使导线有效截面积减少从而使它的等效电阻增加随着频率增加会使这种效应变得非常显著。 趋肤深度: dsσ:电导率μ:磁导率当频率1KHZ时ds2.1mm频率100KHZ时ds0.21mm所以在高频电路中使用简单的圆实线芯是不合适的。虽然银的电阻略小于铜同时但它的电导率略高于铜所以银的趋肤效应也更明确。实际上在高频电路中简单靠使用银来减少高频电阻效果也是不明显的所以要用相互绝缘的细导线编织成辫线。 ③邻近效应前面谈了趋肤效应有人会用简单的多股细线或干脆用方形多股细线结合以增加表面积来代替单股线改善高频趋肤效应影响。但事情不是那么简单实际这样的效果不明显。因此存在着另外一种很少提起的效应当两条通过同方向高频电流的导体靠近时由于电磁学同性排斥原理引起相近面的电子推向远面实际就相当于高频导体的有效截面减少。 铜导线导线导线 趋肤效应邻近效应具体计算有兴趣的可参考电动力学和固体物理 3导体交流电阻根据麦克斯韦方程可以推导出如下: RR11YSYP R1:直流电阻YS:趋肤效应因数YP:邻近效应因数可粗略简化如下: YS Dσ:线芯外径S:线芯中心轴间距离KSKP:分别是趋肤效应和邻肤效应的形状因子。 当圆形纽绞线分割为1、0.84电感并线自身绞合后就会产生一个电感和多芯电缆相互之间影响也会产生电感 Li:自感S:导体轴间距离r:导体半径5电容单芯线与屏蔽层之间的电容: εr:材料的介质常数多芯线之间电容: 6介质损耗当导体流过高频电流时绝缘材料分子会随着交流电流的交变而产生振动和极化这些振动和极化所需要的能量实际上是导体的高频电流所激发的所以流过导体的电流能量被损耗。 :损耗角对于某些绝缘材料损耗角是不固定的不同频率电流流过是不一样的一般来说随着频率提高也增加。 7导体交流性能的简化物理模型影响线缆的交流性能是一个十分复杂的物理过程我们通过对线缆主要影响简化数学模型可以得到如下模型。 R3、R2、R1导线的交流电阻随着频率的增加趋肤效应更加明显引起高频衰减。在理想线缆中希望此值尽可能小。 R12、R23、R13导线绝缘体的漏电和损耗希望此值尽可能大。但实际线缆中绝缘电阻不是无穷大损耗角不是无穷小但条件允许下尽可能选择电阻大损耗角小的绝缘体。 L1、L2、L3为导线的电感一般屏蔽层的L3较小可以不考虑。L1、L2一般为几个几十个μH。电感大对高频有严重的衰减对数字信号线影响特别大会引起数字信号的上升沿变宽有可能引起jit。实际上我们绞合线过程中就会引起L1、L2增加但不绞合又会影响信噪比所以我们在工作中对不同的要求的线取一个合适的绞距和绞合方式如芯导体用正绞而芯之间用反绞来抵消部分电感。 C12、C13、C23分别是芯线间电容和芯线与屏蔽层之间的电容随着流过导线的信号频率的增加电容引起的旁路效应增加电容产生的旁路电阻变小部分信号被电容旁路掉使高频信号衰减当然我们希望这个电容越小越好。但要减少电容首先是增大芯线间间距G但是间距增加引起线缆外径变粗和成本上涨实际上往往受到限制那么我们应该减少绝缘材料的介电常数。 以上谈到的对部分同志可能太枯燥些或很难理解但我们只要记住会有这些现象产生对下面理解线为什么要这样制造有一定的帮助。 三常用的材料 1导电材料一般我们采用的导电材料是金属材料铜、银、铝及合金首先金属材料导电性能较好ρ较小即电阻小。其次金属材料导热性能好当电流流过产生的热量容易传导出去。再者金属材料比较容易加成线材同时有一定的抗拉强度和弯曲性能。 锭材放大首先金属材料经过熔炼加工成锭材由于金属材料在凝固结晶过程中会产生偏析现象在晶界处产生杂质富集这些元素中受影响最大的是氧、硫等非金属元素和铁等磁性元素氧、硫等元素会化合反应形成氧化物和硫化物这些化合通常是非导体或半导体引起大的电阻和晶界处产生电容引起信号衰减和失真。而铁是磁性物质会引起信号的失真。所以往往我们在制造音响会采用线中采用无氧铜以减少氧含量选用高纯度的材料以减少其他杂质元素。 不同的晶粒间原子的排列方向是不一致的当信号流过时电子运动会改变方向和产生折射和散射引起导电性能的下降和信号失真所以在制作音响线中我们往往采用长晶粒铜甚至是单晶铜线。 虽然在锭材加工成线材过程中通过挤压轧制会打碎部分晶界和氧化物等片状结构成较小的散状或通过热处理来改善部分性能我们首先要保证材料的纯度和结晶方向。 1:铜是我们最常用的制线导电材料。按照国家标准铜制作线材用的铜的纯度必须大于99.7电阻率时小于17.24n当镀锡线和镀银线有所变化在原材料检查一节中再谈 TPC:电解铜就是我们普遍制作铜材料的原始材料。 OFC:无氧铜去除电解铜中的部分氧分子和杂质一般纯度在99.99左右是音响用线的最低标准也就是常说的4N铜。 Hi-OFC:高传导无氧铜通过进一步去除铜中氧化物并去除其他杂志使铜的纯度提高到99.99以上同时经过加工和热处理尽量使各晶粒中原子排列的晶格尽量一致改善导电性能。 LC-OFC:通过机械加工和热处理方法使高传导无氧铜的晶粒长大减少导线晶界造成的信号失真。 PCOCC:单结晶无氧铜在熔炼铜时用定向生长和快速凝固的方法使铜的晶体生长拉长最长的可以达到100米以上使导线内晶界消失根本上消除晶界和氧化物对信号失真的影响。 PSC:实心光面铜:由于我们在线材拉丝过程中铜的表面不光滑和表面氧化杂质带入影响了信号传输的平滑性特别是高频信号。由于趋肤效应高频信号只在表面传输不光滑和不清洁的表面使高频信号传输不畅和失真就像汽车开在坑洼路面。PSC就是在PCOCC的基础上对线材进行抛光和去除表面杂质。 TPCOFCLC-OFCPCOCC纯度9999.9999.9999.999氧含量1m2:银也是我们常用的制线导电材料。因为银较贵一般只作表层材料使低频从中心铜线进行高频从表层银层进行。 银的导电性能略比铜好些但由于电阻率略低即电导率高趋肤效应比铜略明显但为什么银用在高频线材中因为银的化学性能比铜更加稳定它的表面不易氧化所以它的高频传输性能比铜好在高频线中如视频线数字信号级中做表面层材料当然在一些高档的线材中一般采用纯银材料。首先是有更好的导电性能其次作为高档线有更好的商业价值。 银材料也有OFS、HI-OFS、PCOSC、PSS不同纯度和档次之分。 铜合金这是一种不常用制线导体材料俗称黄铜。主要成分铜、银、锌合金。现在在高档线材中很流行的一种材料。它的音色与传统的铜线有很大差异对有些器材是很合适的对于有些器材是很不合适的也可以说是具有很大个性的制线材料。由于铜合金电阻比铜大一个数量级所以它的趋肤效应比铜不明显它的高频传输和低频传输更加一致。同时它的抗氧化性能比铜好它的表面更有利于高频传输。缺点也是很明显的它的电阻率很高长距离的传输损耗太高在需要长距离传输的专业场合是不适用的。同时由于高频和低频传输特性与铜有一定差别容易引起正常用铜线材调试平衡的系统用了铜合金材料后会产生新不平衡所以它的使用性有一定的局限通常表现为高音亮丽。 碳纤维过去碳纤维导体主要用在一些高输入阻抗的仪器和医疗器材上在江苏有些厂在生产。它的抗老化抗氧化抗拉强度极为优异。它的内阻很高大约高于铜线的3个数量级同时它的直径一般在几个所以它的趋肤效应不明显。以上的特点决定的碳纤维很适应高频信号传输但它的缺点也是十分明显的它的内阻很高1米长的信号线内阻一般为几百欧姆而同样尺寸的铜线只有零点几欧姆或更低对于输入阻抗低的器材是极不适合引起信号衰减动态压缩。在大电流场合中也是不适合的。VDH的thethird一条300多万条碳纤维组成的喇叭线每米阻抗高达70电阻已经高于一般信号线电阻常用喇叭线长3米。有0.2×2电阻已经超过喇叭分频器内电感内阻甚至超过喇叭内阻十分之一严重降低的阻尼系数对于低阻抗和大型喇叭箱低频非常不利更不用说在需长距离传输的专业场合它的成品线材制作与铜线工艺也不同。 解释:前面所叙的铜的纯度是铜棒的纯度。这些纯度的表示方法是带有许多商业意义的但做线行业都这样称呼。 铜的纯度达到99.999以上当前的检测技术是无法检测的包括美国国家计量局。因为化学分析高纯材料是用减量法进行。要精确的数据使用的天平必须达到几十亿分之一精度这种精度受风潮气影响。那怕是在真空中称量也是难以达到的。再加元素周期表上面的所有元素去减量。所以一般线材铜丝能真正达到99.99纯度已是很好了。99.999铜在提纯后需用玻璃真空封装如长期接触大气是不可能达到99.999的铜丝。我曾经在中科院分析国外各线厂的各种高纯铜制成的线材线材都是极新而且号称7N8N纯铜实际纯度无法达到99.99。含氧量最低的是古河线60PPm其它均大于100ppm.。为什么会有与标称有如此大的差别呢经过离子探针的进一步剥离和分析发现材料生产工艺是严重影响线材质量的根源。首先线材拉丝过程中模具的不光滑引起拉丝滑痕这些拉丝滑痕中往往带入润滑油等其它杂质通过下一道拉丝卷入导线中其次热处理过程中的氧化和生产过程中的导线保存不良产生氧化受潮及其它气体的化学反应。 高纯铜线和大晶粒晶粒趋向均匀的材料确实是对线材的性能有一定的提高主要是中低频的改善但高频性能提高主要决定于导体的表面所以对于制线角度来说导线加工工艺的质量保证要远重要于纯度。 目前值得注意是黄铜丝材料。在国外中高档线中颇为流行。一般家庭使用在不是很长距离的应用由于高音亮丽在AV系统中使用比较适合它的成分Cu加20-30Zn.由于Zn与Cu是固溶状态一般不会产生其它结构导电性能还是可以接受的电阻率一般是纯铜的4-8倍。由于它化学稳定性好于Cu生产时对材料保存使用要求也不需要太严。同时黄铜丝的成本也不高拉丝的加工性能与铜相似所以工艺上也不需要改动。至于部分厂家加入银这纯粹是商业炒作因为Ag加入黄铜后电阻反而增加化学稳定性也没有什么提高唯一提高的是硬度结果使拉丝工艺更加困难实际生产中只需加入使正常化学分析可以检测到的银就可以了就达到商业价值。 绝缘材料现在生产的电缆绝缘材料主要是塑料。油、橡胶、纱已很少使用电缆对塑料性能有如下要求。 电绝缘性能:体积电阻率介质损耗角介电常ε数介电强度。 机械性能:拉伸强度高断裂伸长率大柔韧性好冷弯曲性好耐振动性好耐磨性好热性能:耐温等级长期使用温度及短时工作温度。热交形率耐热冲击。 耐气候性:环境老化耐气候老化耐温耐辐照。 安全性能:阻燃低烟、防霉、防鼠主要用途:芯线绝缘用塑料填充塑料外皮用塑料。 下如我们对音响线重点要求的绝缘性能进行分析体积电阻率一般PVCρ1×1013PEρ1×1015聚四氟乙烯ρ1×1018都能满足音响用线要求。 介质损耗角:这对音响线来说是很重要的如果高意味着高频信号会受到衰减这样减少不是简单的信号振幅大小变化而是一些小信号的损失实际听感上大的介质制成的线高音发暗发浑小细节丢失。 1MHZPVCPE交联PE聚四氟乙烯聚全氟乙丙烯发泡PE4-5×10-32-3×10-43-5×10-42-3×10-42-3×10-41-2×10-4 明显PVC的大于PE20倍左右所以一般制造高档音响用线是不使用PVC做绝缘材料特别是用在高频场合如视频线数码信号线是绝对不能使用PVC材料的而通常会发泡PE。 介电常数:前面已谈过芯线间的电容正比于介电常数ε通常制造线材中尽量减少电容以减少高频衰减和增高脉冲的上升速度部分特别设计的有强烈个性音频线例外所以要选用低的介电常数的绝缘材料。 1MHZ空气PVCPE交联PE聚四氟乙烯聚全氟乙丙烯发泡PEε16102.22.42.32.522.222.21.42 介电强度俗称耐压:是PVC、PE等它的介电强度均大于10kv/mm完全能满足音响用线的几十伏耐压。 造成PVC在电绝缘性能上差主要原因PVC是有极分子结构的。正常下每个分子具有固有电矩在电场作用下产生排列称为取向极化。在高的频率下由于分子的惯性较大取向极化跟不上的电场的变化产生严重的损耗而PE只是惯性很小的电子产生位移极化所以在高频下损耗低。通常音响用线制造中尽量不要选择有极分子机构类材料。 常用到线用塑料有如下特点: 软PVC:稳定性好通过交联式其它方法的改性耐温等级高改性后可以耐到120℃左右。容易制作容易添加其它材料达到阻燃低烟抗磨抗拉但电性能不好所以一般选用软PVC作为音响用线的外皮材料。 高低压聚乙烯PE:它的介质损耗角小介电常数也小吸水小化学性能稳定广泛用作音响线缆的绝缘材料缺点也是很明显的耐热性低一般70℃左右尺寸变化大加工工艺不适当时容易发生开裂近年来通过加入交联剂防老化剂聚异丁烯等使性能做到很大提高耐热等级可达到105℃完全能达到作为音响用线绝缘材料的要求。一般来说中高档的音响用线均采用PE绝缘。随着使用的电流频率提高如视频用线数码用线需要进一步降低介质损耗和介质常数我们就应采用发泡PE但要注意的发泡PE的吸水性较大制作成品线时应该注意并对两端进行密封。 聚四氟乙烯俗称特富龙:这是一种极为优异的制线用材料它的电绝缘性能与PE相同但它的热性能化学稳定性机械性能是其中塑料无法比拟的它的耐温等级可达到300℃。可是它的成本较高制线困难无法用传统方式挤出所以只有高档线缆才采用。 聚全氟乙丙烯:由于聚四氟乙烯性能极为优异但制线困难所以进行改进加入丙烯使它可以用传统方法挤出。除了耐温等级略低于聚四氟乙烯200℃其它的性能与聚四氟乙烯相同。市场上看到的俗称特富龙线大多数均为聚全氟乙丙烯。 用作填充材料的塑料一般要求吸水少抗拉强度高减震性能好的材料。

泊尔

叶荣玉 发表于 2014-7-13 07:47
特别声明                          资料来源于互联网版权归属原作者

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这个转载只是把常规的分析方法又集中叙述了一遍，依然没有解答线材（特别是电源线）为什么能改变音质问题。
这样的“解释”（实际上是没有解释）在几十年前就见到过了。

AV风暴

关于趋肤效应：射频比音频频率高多了，可是传导射频的导线仍然用单芯铜线，射频都不在话下，还当心音频？
关于阻抗：一条信号线的阻抗是多少呢？0.5R?5R?50R?一个音量电位器电阻是多少呢？100K？200K？50/100000=0.0005=0.05%!就算是高精度电阻器也达不到这个误差级别！

老浦东

交易区新帖推荐

要与时俱进。

今天滴科学难题很快会是明天滴科普常识。

去百度看看量子反常霍尔效应，这是关于线材滴正解。

AV风暴

线材发烧只是一个传说，就象电影中的飞天大侠！街头巷尾的神算半仙！家电论坛中的老浦东！

老浦东

量子技术用在HIFI上真是杀鸡用牛刀。

相逢在半生

只要配搭得恰当，电源线是可以更好的体现器材的优点和特色，发挥出更大的潜能。

相逢在半生

obfyz 发表于 2008-9-28 12:16
[s:18] [s:18] [s:18] [s:18] [s:18]
兄弟，千万不要用音响电源线来烧电炉和煮饭哦，因为，虽然里面 ...

现在不是爆不爆的问题，是饭煮出来好不好吃的问题

相逢在半生

anony 发表于 2008-10-4 12:47
还是想小儿科地问一下，要是自来水公司过来的都是用了几十年的生锈水管，我在进家门时接一段金水管，是不 ...

高，实在是高

obfyz

又再看到自己的老帖，很是感慨不知不觉，购置的音响也有六个年头了，音响虽不高端，但得益于当年认真地学习和研究，搭配已较为完善，自己感觉音质也属于上佳，个人很喜欢，早已退烧听音乐，并且无换机的想法
电源线有用无用之争对我已毫意义，但六年后的今天我还是要说电源线有用，真玩音响的自会知道，无争论的必要

辽阳高青

泊尔 发表于 2014-7-13 08:24
这个转载只是把常规的分析方法又集中叙述了一遍，依然没有解答线材（特别是电源线）为什么能改变音质问题 ...

      垃圾电源线（国标，材料为杂质铜，3X0.75平方，没有屏蔽，劣质插头、插尾），发烧电源线（美标，无氧铜、单晶铜、银线，10倍左右垃圾电源线线径，屏蔽，高级插头、插尾），垃圾电源线线损大，接插件间接触不良，易产生电弧（接插件有间隙产生电弧，是电焊机的工作原理，电焊机产生噪音，这个大家都知道吧？），电弧会产生高频噪音，从理论上说电源线相当于电源的内阻，垃圾电源线造成的电压波动比发烧电源线要大的多，线损大容易造成导线供电不足，所以说垃圾电源线影响音响器材的能量供应，造成器材的动态下降。
    理论还不能说明吗？

辽阳高青

相逢在半生 发表于 2014-7-13 09:15
高，实在是高

“还是想小儿科地问一下，要是自来水公司过来的都是用了几十年的生锈水管，我在进家门时接一段金水管，是不 ...”
    正好说拧了，现在自来水公司已经把管道换成什么PVC管了，水质有了一定的提高，问题是你家接了一个垃圾水管，里面锈迹斑斑，再好的水，经过这个破水管，通过的水是不是被污染了呢？
    垃圾电源线就相当于里面锈迹斑斑的水管，发烧电源线就是高档水管，理解了吗？

celestion粉

这是秘密