Ostatnimi czasy, po części sprowokowany przez kolegę, postanowiłem przetestować kolejny pomysł na interkonekt RCA. Wprawdzie kierunkowo zrobiona dobra skrętka w ekranie przy użyciu porządnych profesjonalnych wtyczek gra na poziomie... kabla na który mnie nie stać, ale jednak słuchając innego IC, na zwykłym kablu koncentrycznym stwierdziłem, że kierunkowa mikrofonówka nie ma samych przewag.
Pokrótce, bo dłuższe rozważania zamieszczę pewnie w innym temacie, wymyśliłem jak wykorzystać zwielokrotniony przesył przewodami ekranowanymi, aby zniwelować niekorzystny wpływ każdego z rodzajów przesyłu.
Przewód w ekranie - to jest w zasadzie falowód, dobre do przesyłania wielkich częstotliwości. Jako analogowy ma tę głupią cechę, iż zakłócenia zbierane przez masę biegną wraz z prądem powrotnym sygnału użytecznego.
Skrętka - rozwiązanie do przesyłania sygnałów różnicowych, popularna w motoryzacji i telekomunikacji oraz profesjonalnym audio z przesyłem symetrycznym. Zakłócenia odkładają się na niej w postaci sygnałów wspólnych, a jak wiadomo tłumienie takich sygnałów w układach wzmacniających nie jest nieskończone. Porządny op-amp ma kilkadziesiąt dB, proste architektury znacznie mniej. To do mnie przemawia najbardziej w kwestii dlaczego zwyczajna skrętka "nie gra" według moich uszu.
Skrętka w ekranie - no to już jest sposób na wykorzystanie skrętki bez narażania jej na zakłócenia common mode. Można ekran zapiąć od strony źródła, od strony wzmacniacza, albo obydwu. Od strony wzmacniacza to jest najgorsze rozwiązanie, gdyż zakłócenia zebrane przez ekran dodadzą się do napięcia widzianego jako sygnał zanim je źródło zrównoważy widząc je powrotnym przewodem masy. Lepiej, a w zasadzie najlepiej jest zewrzeć do masy ekran od strony źródła, bo wtedy układ sterujący wyjściem będzie generował sygnał względem dodanych do masy zakłóceń kompensując je na tyle dobrze, na ile spłyną one także do sekcji źródła zasilania. Reszta wróci poprzez różnicę zakłóceń układu wyjściowego i zasilania poprzez parametr tego pierwszego zwany w skrócie PSRR, czyli wrażliwość na wahania napięcia zasilania. Takie połączenie nazywa się pseudo-symetrycznym i jest stosowane w interkonektach kierunkowych RCA firm Atlas na przykład. Można jeszcze podłączyć ekran z obydwu stron kabla do masy i co w wtedy się dostaje? Zakłócenia rozpływają się równomiernie między wzmacniacz i urządzenie, ponadto połączenie masy ma mniejszą rezystancję niż w poprzednich dwóch przypadkach, tylko że skrętka przestaje być skrętką, bo sygnał może teraz wracać także ekranem. Wzięło więc po części w łeb zalety skrętki, którymi jest głównie zlikwidowanie powstającej pętli indukcyjnej złożonej z przewodu sygnałowego + i -. No bo jakby popatrzyć na możliwie najgorsze rozwiązanie, czyli dwa luźne przewody, to one tworzą wraz ze źródłem i odbiornikiem zwój wokół "rdzenia powietrznego" o przenikalności względnej = 1, którego przekrój to przestrzeń zawarta w odległości między przewodami. Skrętka daje możliwie mały przekrój tego okna, a do tego jest ono co chwilę obrócone o 180 stopni, więc pole magnetyczne w sąsiedztwie skręceń dodatkowo się znosi. Wyjaśniłem więc przy okazji, skąd się bierze indukcyjność kabli. :) Taka pętla indukcyjna znakomicie zbiera zakłócenia ponadto - patrz anteny typu dipol lub kołowe RTV. Dlatego kabel od lampki nie jest dobry na IC, ani nawet do sygnałów różnicowych. Natomiast jest fajny jako zasilający DC, bo indukcyjność szeregowa i pojemność żył do siebie to "naturalny" filtr LC dolnoprzepustowy. Tyle że filtr dolnoprzepustowy to udręka dla sygnału - spowalnia zbocza transjentów i obciąża źródło reaktancją, co obniża jego stabilność pracy i podnosi zniekształcenia fazowe, może powodować też wzbudzenia wielkoczęstotliwościowe w samym układzie sterującym, a potem słyszymy produkty ich intermodulacji z sygnałem w paśmie akustycznym - cała ta szorstkość, koc i cięcie uszu na sopranie.
No a co by było, gdyby zakłócenia zebrane przez ekran gdzieś "zutylizować"? Nie bardzo jest gdzie, choć coraz ciekawsze gadżety pojawiają się na rynku, które potrafią dokarmiać elektronami masę bez wykorzystania przepływu prądu. :o Te obszary fizyki nie są mi znane, więc postanowiłem wykorzystać to, co piszą w klasycznych podręcznikach. Czego nie można posłać w nicość, trzeba podwoić, odwrócić jedno i dodać do siebie, żeby wyszło zero. Klasyczny pomysł na przesył symetryczny. Wymyśliłem więc, że jak użyję dwóch skrętek puszczonych w ekranach, które względem siebie będą miały przeciwną polaryzację prądu odpływu zakłóceń jak i sygnału podawanego, to otrzymam następujące konsekwencje:
- ekran nie odprowadzi żadnego napięcia do masy (PSRR załatwiony!)
- sygnał nie popłynie ekranem, gdyż nie stanowi on galwanicznego połączenia masy, skrętka zadziała na 100% (CMRR załatwiony!)
- to co się wyindukuje w jednym ekranie z jednej pary przewodów wskutek niedoskonałości geometrii kabla, będzie widziane pojemnościowo w drugiej skrętce z odwrotnym znakiem, czyli się zniesie po dodaniu sygnału z obydwu skrętek na końcu kabla. (reaktancja i intermodulacja zminimalizowane!)
Nie zawracałbym głowy, gdybym nie sprawdził wszystkich możliwych połączeń opartych o większą ilość ekranów i żył w nich prowadzonych. Praktyka zgodna z teorią zabrzmiała w moim systemie zdecydowanie najlepiej.
Chętni na sprawdzenie we własnym systemie, jak gra taki inteligentny kabel RCA proszę o zgłaszanie się w tym wątku lub do mnie na PW. Ustalimy szczegóły lub kolejność. Dziś kabelek wyrusza w trasę testową.
