Den färdiga lådan
Högtalarkabel

Högtalkabeln - en länk i kedjan

Att kalla kabeln för den enskilt viktigaste länken i en anläggning vore att ta i, men man ska hålla i minnet att den kommer in mellan varje del i en ljudkedja. Ändå är det högtalarkabeln som har den svåraste uppgiften. Lågnivåkabeln har det betydligt bättre förspänt eftersom de elektriska förutsättningarna mellan apparaterna är mer väldefinierade. Högtalarkabeln däremot utsätts för avsevärda ström-och spänningsförlopp och får finna sig i att kopplas samman med högst varierande och komplexa högtalarlaster. De elektriska parametrarna hos en högtalarkabel kommer därför alltid att påverka ljudet mer än lågnivåkablarna.

Likväl som att högtalaren har ett impedansförlopp, har också en kabel det, om än linjärare. Kabeln utgör först och främst ett likströmsmotstånd, eller DC-resistans som minskar med ökad ledartjocklek. Skall kabeln forsla mycket ström måste den alltså vara grov.

Högtalarkabeln består av två ledare, varför den också måste betraktas som en spole (med induktans) och som en kondensator (med kapacitans). Dessa två impedanskomponenter är frekvensberoende och saknar därför betydelse så länge vi rör oss med ren likström. En musiksignal är emellertid allt annat än ren likström! Den är istället likström med ett överlagrat, mycket varierande frekvensinnehåll - själva musiksignalen.

På grund av sin spolverkan och kapacitans kommer kabeln att utöva ett med frekvensen skiftande motstånd. Eftersom vi i högtalarsammanhang rör oss med låga impedanser (ofta 2-10 ohm) blir kapacitansens inverkan tämligen försumbar. Värre är det med induktansen. Den ökar motståndet med ökad frekvens och bestäms av de båda ledarnas läge i förhållande till varandra. Låg induktans (spolverkan) får man när ledarna är mycket nära varandra t.ex. i en koaxialkabel. Den har å andra sidan hög kapacitans (kondensatorverkan). Kapacitansen sjunker med ökat avstånd mellan ledarna, men då ökar istället induktansen (p g a att slingan spänner upp en större area, vilket fångar mer magnetiskt fält). Ju högre induktans, desto längre ner i tonområdet börjar kabelns dämpning, en dämpning som dessutom ökar med 6dB/oktav.

Man har ju lärt sig att det är bra att ha grova högtalarkablar, men tyvärr ökar induktansen med ökad grovlek på parledande kablar. Man kan försöka överbrygga induktansökningen genom att använda koaxialkablar (ena polen runt en mittpol) eller ännu effektivare, genom att fläta ihop många små ledare. En alltför tjock ledare lider också av den s k skin-effekten. Beroende på frekvens tränger signalen in olika djupt i ledaren. De högsta frekvenserna går bara på ytan och ser följaktligen en högre resistans än bastonerna, som tränger in på djupet och utnyttjar en större del av koppararean.
Kabelns effektiva resistans ändrar sig med frekvensen, vilket inte är önskvärt eftersom signalen då behandlas på olika sätt.

Inträngningsdjupet i koppar är 15mm vid 20 Hz, men bara 0,5mm vid 20 kHz. För att komma bort från problemet kan man göra koppartråden så pass tunn att skinn-effektens påverkan hamnar så pass högt upp i frekvens att det inte kan påverka audio-området. Eftersom skin-effekten ökar med ökad ledardiameter måste diametern begränsas till 1mm vilket ger en grovlek på 0,78 kvadratmillimeter.
Motståndet i en så pass tunn kabel blir förstås på tok för högt, och förutom att systemets dämpfaktor ryker all världens väg, tappar förstärkaren kontakten med högtalarna, och främst basen förlorar sin kontroll.

För att minska resistansen kan man, som för att minska induktansen, parallell-koppla flera tunna ledare. För att inte öka skin-effekten måste emellertid varje tråd i bunten isoleras, annars kommer bunten rent elektriskt att fungera som en enda ledardiameter varvid skin-effekten rusar i höjden.
Dessutom skapar en oisolerad kabelbunt miljoner nya inbördes metallövergångar mellan trådarna, och elektronflödet kommer att sicksacka sig fram på ett ogynnsamt sätt. Övergångarna blir lätt orena och signalen distorderas. Isolerar man däremot ledarna från varandra hålls skin-effekten i schack samtidigt som elektronflödet kan hållas renare.

Sammantaget inser man snart att det kanske är bättre att använda två mindre grova parledare parallellt, för att få lägre induktans, än en grov dubbelledare med samma resistans. Dubblerar man en redan befintlig högtalarkabel halverar man dess resistans, utan att öka induktansen. Det här går att göra utan att högtalaren har separata kontakter för de olika registren, men det blir naturligtvis ännu en förbättring om den faktiskt har det.

Det finns dock uppenbara elektriska problem med flerledartekniken eftersom de sammantvinnade ledarna påverkar varandra magnetiskt och dessutom ger en avsevärd kapacitansökning i kabeln.
Trots allt resulterar kopplingen nästan alltid i en uppstramad dynamikförmåga och en förbättrad separation och detaljupplösning. Man vinner också en ökad bandbredd och framförallt basen brukar bli både djupare, renare och snärtigare. Subjektivt verkar det också som om man ökat på några dB i effekt.

Olika kablar

Det här kan man utnyttja för att gå ytterligare ett steg i förfining. Man kan således anpassa varje kabelpar till sitt specifika tonregister. T.ex. kan man kombinera en mycket grov kopparledare i basregistret med en tunn men mer detaljerad och diskantutsträckt silverkoaxial till de övre registren. Man skulle kunna kalla detta för en hybridkabel och den utgör ett billigare alternativ till alla exotiska försök att bemästra både resistans och kapacitans i en och samma kabel.

Nu kan man tycka att har man redan gått så här långt så varför inte löpa linan ut. Varför inte låta varje delningsregister med sin egen högtalarkabel drivas av ett eget slutsteg? Då har vi kommit in på bi-amping, en oundviklig förlängning av bi-wiring. I sitt grundutförande kräver det två stereoslutsteg och högtalare med två separerbara filteringångar. Enklast blir det om slutstegen är identiska. I annat fall bör de ha samma ingångsimpedans och känslighet. Försteget måste ha två parallella stereo-utgångar för att driva vardera slutsteget. En tumregel är att försteget inte heller bör lastas med lägre impedans än 25kOhm, vilket motsvarar en ingångsimpedans på 50kOhm per slutsteg (ett standardvärde).

Parallellkopplingen av slutsteg gör att varje register i tvåvägssystemet drivs av en förstärkare. Den ena stereoförstärkaren tar alltså hand om basen (en förstärkarkanal per högtalare) och den andra tar hand om de övriga registren. En uppenbar fördel är att man på detta sätt fördubblar den tillgängliga förstärkareffekten och därmed minskar distorsionen. Man får med andra ord ett renare ljud vid en given effekt, samtidigt som man kan spela högre. Man får också en avsevärd uppstramning i basen, som blir både renare och djupare. Som bivirningen fast ännu bättre. Diskantåtergivningen blir heller aldrig lika pressad som över ett enda stereoslutsteg (beroende på slutsteg naturligtvis), och ljudbilden släpper bättre från högtalarna.

Det finns nu ännu en mycket frestande möjlighet att finslipa kopplingen ytterligare. Varför inte i analogi med hybridkabeln, använda olika slutsteg till olika tonområden? Om t ex ett klass A slutsteg nu har så förfinisk diskantåtergivning men saknar den där riktiga bastyngden, varför då inte låta det ta hand om enbart diskanten och kombinera det med ett biffigt AB-slutsteg i basen?

Det hela går mycket bra under förutsättning att förstärkarna har samma ingångskänslighet och samma in-impedans. Alternativt kan ett eller båda slutstegen ha nivåreglering på ingången (inte så vanligt i lägre prisklasser) så att man kan justera in en homogen klang. På köpet har man då dessutom fått en liten tonkontrollsfunktion.

Fördelarna med den här typen av koppling är många. Man utnyttjar till fullo varje enskild förstärkare till det den är bäst på. T ex transistorer i basen och rör i diskanten. Nu talar vi om verkliga gourmetblandningar! Det gäller bara att få de olika klangerna att homogenisera i en och samma högtalare, vilket inte alltid är så lätt. Det är å andra sidan väl värt att experimentera på det här sättet.

Eller ska vi göra så här

Det finns en alternativ koppling för att uppnå maximal kanalseparation. Utgår vi från vårt bivirade tvåvägssystem så kan vi istället koppla ett stereoslutsteg till vardera högtalaren. Förstärkarens ena kanal tar då hand om högtalarens övre register och den andra kanalen tar det lägre, men i samma högtalare väl att märka. Man får då en total separation mellan höger och vänster högtalare och utnyttjar CD-mediets stora kanalseparation fullt ut.

Trots att man kan tycka att förstärkaren blir snedbelastad kan den här kopplingen vara ypperlig på lättdrivna högtalare. Är högtalaren däremot trögdriven kan man råka ut för problem. Då baskanalen ofta slukar mera effekt kan det uppstå pumpningseffekter i diskantkanalen vid starka ljudnivåer. Basen tar med andra ord nätdelsenergi från diskanten.

Även den här kopplingen är värd att prova men man får vara beredd på bieffekterna.

Aktiv delning

Våra tidigare kopplingar har utnyttjat högtalarens eget inbyggda delningsfilter. Skulle man vara kritisk kan man tycka att bi-ampningen blir som att klämma ihop en vattenslang med fullt tryck istället för att reglera flödet med kranen. Hur skulle det vara om man kunde gå förbi högtalarens filter och direktkoppla förstärkaren till respektive register?

Få högtalare lämnar den möjligheten öppen med mindre än att man ger sig in i konstruktionen och kopplar förbi filtret. Istället för att dela upp registren efter att signalen förstärkts, så varför inte helt sonika dela upp den innan effektförstärkningen, mellan för- och slutsteg? Nu talar vi alltså om aktiv delning, där varje effektförstärkare skräddarsys till sitt specifika högtalarelement. Fördelarna är många. Förstärkarna behöver t ex bara vara måttligt effektstarka för att kunna ge högt ljudtryck eftersom det är systemets samlade effekt som räknas. Blygsamma effekter betyder nästan (nästan!) alltid renare ljud, eftersom färre komponenter sitter i signalkedjan. Valet av komponenter blir å andra sidan helt avgörande.

Eftersom varje förstärkare anpassas till sin uppgift behöver man inte riskera att den arbetar utanför eller över sin förmåga. Resultatet blir - har ni hört det förut - lägre distorsion, större dynamik och häpnadsväckande goda basegenskaper. De klang-förbättringar vi redan fått av bivirningen och framför allt biförstärkningen ökar ytterligare, ofta dramatiskt. Till priset av fler förstärkande enheter vinner man både effekt, lägre distorsion och framför allt större anpassningsfrihet mellan olika högtalarenheter.
Det sista är ett avgörande skäl till att drivningen är mycket vanlig i proffs-sammanhang. På hemmafronten är aktiv drivning vanligast på basmoduler.

Nackdelar? Jo, det hela kräver fler aktiva förstärkarsteg i den redan så bräckliga signalkedjan mellan för- och slutsteg. Det visar sig också att det inte alltid låter bättre med ett aktivt filter i det känsliga diskantregistret. Boven i dramat är naturligtvis de ingående aktiva småsignalkomponenterna. Här är ibland det hederliga passiva högtalarfiltret överlägset.

Dielektriskt absorbtion

Signalen påverkas även av valet av isolationsmaterial mellan ledarna. Varje ledare behöver isoleras från sin omgivning, inte bara elektriskt utan även från luftens föroreningar som annars får en kabel att snabbt åldras.

Av de elektriska parametrarna är det kapacitansen som påverkas av isolations-materialet, beroende på hur mycket materialet suger åt sig av signalenergin (för att med viss fördröjning därefter frigöra energin tillbaka till signalen). Fenomenet kallas dielektriskt absorbtion och kan liknas vid att materialet har ett "elektriskt minne" eller "eftersläpande elektriskt eko".

När en signal passerar i kabeln lagras en del av energin i isoleringen, d v s dielektrikumet "minns" signalen. Med viss fördröjning frigörs sedan denna energi som i sin tur skapar en signal som inte har med originalet att göra. Detta eko eller minne saboterar originalsignalen. Minsta möjliga energilagring och den snabbaste frigörelsen av densamma ger den klaraste musikåtergivningen. Bäst, d v s lägst absorbtion och därmed minst kondensatorverkan, är luft och efter det kommer teflon och luftfylld polypropylen.

En ofta bortglömd faktor är kabelns mekaniska stabilitet. Två ledare som ligger nära påverkar varandra med en magnetisk kraft. En varierande musiksignal gör att ledarna rör på sig och denna mekaniska påverkan modulerar kabelns elektriska parametrar. Dessa modulerar i sin tur musiksignalen, och distorsion uppstår.

Förvånansvärt mycket ljud kommer ur t.ex. en löst lindad spole på grund av vibrationerna som de magnetiska krafterna orsakar. Klart hörbart för det mänskliga örat, och helt klart tjänar en kabel på en stabil mekanisk uppbyggnad.

Slutkläm

Kablarna i en musikanläggning skall alltså koppla samman de olika delarna med varandra. De ska överföra signalen från en enhet till en annan, utan att påverka den.
Ett är i alla fall säkert: Korta signalvägar ger alltid bättre resultat...

Till sidans topp

Till förstasidan med ramar

E-post