(十八)不好的音频线会损耗高频吗?(谈谈音响线)
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发布时间：2023-03-21 21:38
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时间：2023-10-31 22:03
在音响界常常听到接线质量会影响声音，尤其是衰减高频的说法。我认为它是错觉，误传或是「电路设计错误」，只要找我乔ㄧ乔就会立即变好。
寄生电容会损耗高频
并联电容会因积分作用而旁路、衰减高频是网络学的基础知识，因为RC分压电路，本质上就是一个低通滤波器，它会从 2 π RC值的某一点开始，以每2倍频增加6dB衰减的曲线作用，这种乍看很有道理的想法，在 20-20KHz音频范围，尤其是在低阻抗晶体管音频电路里，是不正确的的，是错误的。
真空管时代
在真空管时代，讯号交联发送与接收端常常是10K-1M欧姆的高阻抗电路，导线的寄生电容会明显影响高频响应，可是到了晶体管时代，发送端阻抗已变成0.001-100欧姆的低阻抗电路，导线寄生电容能造成的高频损失，早已趋近于零，所以导线的寄生散杂电容已不是问题。
但是因为老师傅ㄧ脉相传，根深蒂固，加上懒得计算的年轻电子工程师，也想当然尔，没有提出质疑，懒得验算老师的错误传承，所以不正确的观念就继续传播。少数敢于提出正确观念的人，因为会影响商店商机，反而变成异类，甚至成为嘲笑与猎巫的对象。
基本交流电网络
对交流电网络一知半解的人，常常会误以为隔离线的中心与*间的散杂电容，会旁路高频音频讯号，其实那种直觉只是麻瓜的想当然而已，只要经过简单计算验证后，就会发现是错的，而且错得很离谱。
看到这里一定有人会摔笔、翻桌子！做出不屑状。但是建议你耐心看完全文后再决定是否将我黑掉。因为现代半导体业的基石，浦朗克的量子论也曾被爱因斯坦嘲笑很久。我既不是浦朗克你也不是爱因斯坦，所以我是错的你是对的，机会不是零，反之亦然。
以喇叭线为例
一般4欧姆的动圈喇叭，接上一组好的低阻抗、低电容喇叭线，只是能提高阻尼系数，降低失真而已，与高频响应、低频响应或整体频谱平坦毫无关系。更有趣的是劣质喇叭线的高串联电阻，不但不会损耗高频，反而会增强高频。
不信可以拆旧电风扇的电源线，剪下来当喇叭线，实测频率响应会完全不会输1万元、10万元的喇叭线。所差只是麻瓜跟本听不出来的阻尼系数降低。
阻尼系数
喇叭线串联电阻、电感高时，阻尼系数会降低，纸盆的移动与线圈的电流会不一致，真的会产生的机械性的声音失真，例如正负半周不一样大，但完全无碍高频响应。
实务
家用喇叭线3-5公尺长，音乐会场喇叭线长达30-50m，寄生电容每米100pF ，总电容量会高达3000-15,000PF 。你仔细听听看，高频有什么损失吗？几乎没有，为什么？
因为现代晶体管扩音机的输出阻抗大约是 0.01 欧姆，喇叭阻抗8欧姆，喇叭线特性阻抗150欧姆。若有10,000PF的寄生电容，在20KHz时容抗为 j800欧姆，它与扩音机的0.01 欧姆相差很大，所以完全不会损耗高频电压，j800欧姆与喇叭的8欧姆也相差很大，所以并联时完全不会分走高频电流，所以 99.999 %的高频功率都会进入喇叭，因此喇叭线是完全不怕寄生电容的，也不会有假专家猜想的的高频相位移。
阻抗匹配
一般人谈到阻抗匹配都认为很重要，像拜神一样崇敬，懂的人侃侃而谈，不懂的人很害怕，其实它的道理很简单，小学5年级生应该就能懂。
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音响的阻抗要完全不匹配才对！
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啥？阻抗要不匹配，打字错误吧！还是疯了，电子电路的阻抗不是要匹配才对吗？我的老师、前辈都是一再教诲说阻抗要匹配的。
抱歉！你的老师，前辈大部分是我的弟子的再传弟子，当年电路学都是补考后才毕业的，所以观念不清、良锈不齐是很自然的。
阻抗不匹配才能正常传输声音
由于音频传输线完全没有阻抗匹配观念，所以通常前级会采用低阻抗发送，后级会采用高阻抗接收，例如前级输出阻抗30欧姆，后级输入阻抗1M欧姆，传输线特性阻抗通常是100欧姆。三者不仅互相完全不匹配，还天差地远。
音响的阻抗匹配与无线电射频电路的阻抗匹配，其实是完全不同概念。
音响的音频线（隔离线）
音响使用的传输线，其实只是前级的金属延伸而已，在低阻抗输出时，传输在线的电阻、电感、电容对高频几乎没有任何影响，即使对20-50KHz的超音波声音频率，损失也非常有限，也就是影响趋近于零。
不可能！我不信！
不信我算给你听！
例如：某AV线长1公尺
中心线直径若是 1mm，绝缘若也是1mm厚的PVC，*直径是3mm，它的并联电容值通常约是 100PF ，串联电感值约是 1.5uH，串联电阻值约为 0.001欧姆，并连漏电阻10M欧姆。
在20KHz声音高频时
100PF的阻抗是-j80K欧姆。
1.5uH的电感抗是+j0.2欧姆。
0.001欧姆的电阻还是0.001欧姆
所以在30欧姆输出端的电压，送达47K欧姆的接收端时.
电容分压损失只有
80000/（80000+30）=0.99962514=99.9995% 》1
电感分压损失只有
47000/（47000+0.2）=0.99999574=99.99995% 》1
所以导线上的电容与电感是可以完全忽略不计的。
麦克风线
那如果麦克风线长达100公尺呢？
其实也没差多少，当线长100公尺时.......
电容量是100PFx100=10000PF
电容抗是-j800欧姆。
电感量是1.5uHx100=150uH
电感抗是+j20欧姆。
电阻0.001欧姆x100=0.1欧姆
所以在47K欧姆的接收端
电容分压损失会有
80000/（80000+800）=0.99=>1
电感分压损失会有
47000/（47000+20）=0.9995740=>1
所以20KHz音频在100公尺长麦克风电线上的降压损失还是趋近于零。
所以即使长达100m的音频输送线，上面的寄生电容、寄生电感、串连电阻对20-20KHz的音频也完全不重要。
错觉
那些认为音频线寄生电容会损耗高频的人其实是错觉、误会，或别的商业原因造成的，与音频线的质量关系很小。
接头质量才是重点
音频线只要接头焊接良好没冷焊，接头接点没生锈，机械尺寸没有很离谱，一条100元的线与1万元的线，产生的声音是完全一样的，不但仪器无法分辨，人耳也无法分辨，那些自认为能听到不一样声音的人，其实并无法通过双盲实验。
眼睛图
音频线很长时，如果讯号源阻抗，与接收端的终端电阻设计错误，会发生讯号反射现象，而使眼睛图眯起来。也就是反射波与前进波互相密密重迭。但是那种情形只有在使用10KHz 方波脉波，且电线长度超过100m以上时才会发生，那是供线材品管用的。不是供发烧友研究1-2m线材用的。
神人
有些耳朵特别好的人，觉得不同音响线听起来声音真的有差别，以我浅薄的知识范围想，唯ㄧ的可能性就是反射波这一项，但是我认为即使有应该只有极少数杏仁核打开，具有天耳通的神人，才有可能听出来，因为光速3亿公尺，3m 线的反射波延迟是 0.01uS， 人脑频率15Hz等于 66ms ,两者差5个数量级。人的耳窝最高感应频率是22KHz 等于 50us 也是相差3个数量级。
阻抗配置错误
通常最常见的错误是误用高输出阻抗传输音频，或误用低输入阻抗接收音频。因为如果输出阻抗错用100K欧姆，输入阻抗错用50欧姆，问题就大了。因为在20KHz时.....
1m长的隔离线
电容量是100PF阻抗是80K欧姆。
电容分压损失就会达56%
80K/(80K+100K)=0.44=44%
100%-44%=56%
100m线的隔离线
电容量10000PF 阻抗是800欧姆。
电容分压损失就有92%惊人的损失
800/(800+100K)=0.079=8%
100%-8%=92%
所以寄生电容会损耗高频，只有在无知的麻瓜工程师，设计电路时犯错，才会发生的。
古代晶体麦克风、晶体唱头阻抗47K-1M欧姆，真空管输入阻抗47K欧姆，在那种电路，电线的寄生电容量影响就很大。所以寄生电容会影响高频的传说就经老师傅一代一代流传下来。
近代的电容麦克风阻抗虽然更大，但是都已经由晶体管放大，及降低阻抗后才送出。LP唱片的唱头、动圈、动铁式麦克风的阻抗一般都很低，例如20-100欧姆，有的还要用变压器提升阻抗与电压。
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如果寄生电容不重要，那高级音频线讲究什么？
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抗干扰
我前面说过音频线的阻抗不重要，不需要用昂贵的线，因为耳朵根本听不出来，仪器也测不出来，是指1-2m的信号线，也就是CD TV VCR 接音响主机那条AV线。
但是如果是很长的麦克风线，或音频中继线，例如演唱会上长达 50-100m的麦克风线，或电视台、录音室长达100m的音频线，这时的重点已经不只是电容、电感、电阻多少，而是机械强韧度、耐磨耐折性能与抗干扰能力，还有....。
长距离麦克风线
通常它不是普通的单心隔离线，而是用Cannon制定的XLR平衡式差动接头，接平衡式传输线，也就是两条在线的声音电压一样大相位却相反（180°），使用这种方式传输音频，抗共模干扰的能力会非常强。它的2条中心线如果再对绞，就更可以抵抗外来电场与磁场的共模与差动干扰。通常至少有-40dB，这种线通常还有外包镀镍铜网，有的甚至再加一层铝箔。中心线用的绝缘物如果是使用发泡型的聚乙烯的话，两线间及线与隔离网间的电容量会更小，例如每公尺由100PF降为40PF，介电损失也会更小，对20KHz的高频损失会较小。
对绞线通常是1吋/2.5公分转一圈，这样就够抵销大部分外来共模及差动模式电磁干扰。由于对绞时会耗用额外的电线长，所以山寨厂常常会故意绞少一点，例如每3-4公分才绞一圈。大量购买时，IQC最好剖开来看。查对绞量是否够多、外包铜网是否够密，镀锡、镀镍质量是否良好
结论
所以当你花大钱买高级电线时，不论是强电用的喇叭线，或弱电用的AV线 XLR麦克风线，讲究的不是「阻抗」，也不是「寄生电容」。
你真正要注意的是电线是否柔软、强韧、耐磨、抗外部电磁场干扰、不产生电磁场干扰他人，使用寿命长。
如果你将线剪开发现除了铜心、铜网、PVC/PE 以外还有棉线、粉末，那就是等级较高的线。如果铜线铜网有镀银等级就更高。如果双绞高于每吋一圈就是不惜血本。中心线的绝缘物如果是发泡的，等级又高一级。外部印刷清晰不渗墨大约是名厂的，如果每一公尺有标流水号显示长度就是顶级线。如果绝缘物是铁氟龙，那你就等着付大钱。
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如果你坚持用47K欧姆输出阻抗来传送音频，那么那些使用发泡介质做的低电容音频线就很有用。不过也不能超过10公尺。
后记
Kin Wu 说:
有一点你并没有考虑,当推动大功率喇叭(100W-200W),由于喇叭线是平衡的,喇叭线产生的磁力,+/-是会互相干扰的,即使传送全1KHz方波3-4米也有明显影响,
Ralph 回答:
喇叭线如果是简单的并行线， 真的会有你说的磁场效应， 功率高时电线甚至会跳动，其实它就是交流电感量(约1.5uH/m), 我已经计算在内了，况且稍懂的人都会将它做成麻花绞线已减少对外的磁场泄漏干扰。但是这一切都与高频损失无关。喇叭线因磁场泄漏的能量，占输送能量的 0.01%以下， 对音质、功率而言，完全可以忽略不计，只需考虑如何减少对外干扰而已。
Kin Wu
只要将喇叭线+ / -分开就可以解决,
Ralph 回答
喇叭两线分开是正确的作法之一，不过副作用是会对其他设备产生强烈的近场磁场干扰，所以最正确的作法是绞线。
Kin Wu
应该要考虑用"磁通量"计算
Ralph Yang Kin Wu
你的思路不正确，磁通就是电感量， 已经参加计算，不是另一个变量
Peiching Guan 说：
前辈提到房间残响的问题。其实像是「音乐厅」的设计都会考虑，过去杂志有一位中科院的声学专家，有替我们撰写过世界各地音乐厅数据介绍「响应」与听感确实是可以调整的而且音乐厅听众多寡也会有影响 (像是RT60量测) 当然不只是「高频减量」这么单纯的问题，我们做音响杂志的试听过不同线材声音的确有差异。但实际上AP2几乎是测不出来，测试顾问提到如果用高频实时频谱仪就可以看到passband与噪声的情况。包括移动线材都可以看到高频噪声变化这些变化因为会调变音频(虽说比例很低)但确实是能够听出来的有些情况还会非常明显~
Ralph回答 Peiching Guan
白噪音受传输线扭曲移动时的电感、电容、影响，甚至串扰的影响，会产生不同的频率分布曲线。会变成粉红色、粉绿色、黑色噪音。这些噪声频谱因为放大系统有微量非线性，因而再与主要声音讯号产生复杂的交互调变，以致有些人可以清楚听出声音差别，是一个很有趣的音响研究方向。这种现象让我想起，杜比录音时各频道的自动增益控制器，机动变动增益时，那种噪声的呼吸声神人的耳朵也是听得出来。不过好音响器材，讯噪比常常高达120dB以上，噪声床位很低，要能与主要声音产生互调且能被听得出来，真的需要神人。(交互调变 intermolation.)
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