Wzrost popularności przetworników cyfrowo-analogowych, zwanych popularnie DAC-ami rodzi potrzebę łaczenia ich z resztą systemu audio za pomocą kabli. W odpowiedzi na to, postanowiłem przygotować artykuł pokazujący, jak samodzielnie wykonać przewód do przesyłu sygnału S/PDIF po złączu RCA. W projekcie znajduje się też pewien trik, który dopasowuje konstrukcję do moich obecnych warunków, ale o tym później. Zaciekawieni? Mam nadzieję!

materiały poradników powstają we współpracy z firmą
DC-COMPONENTS
dystrybutorem akcesoriów takich marek jak:
CARDAS, Clarity Cap, KLEI, Wattgate

Zacznijmy od teorii. W przeciwieństwie do interkonektu analogowego, o czym pisałem nieco wcześniej, transmisja sygnału cyfrowego, jest niestety nieco bardziej skomplikowana. Przede wszystkim, musimy zadbać o impedancję falową 75 Ohm, co niestety, w standardzie RCA jest niemożliwe. Skąd taki postulat? No niestety, złącze w tym standardzie z definicji nie może takie być, ponieważ równanie impedancji przewodu współosiowego zawiera stosunek grubości ekranu do żyły, a jego wynik w przypadku RCA nie pozwoli osiągnąć zakładanej impedancji 75 Ohm. Popularność tego standardu wynika z popularności złącza RCA, nic dodać, nic ująć. Skoro tak już jest, to postaramy się wycisnąć jak najwięcej i spróbować zbliżyć się do ideału.

PORADNIK - Zrób sobie kabel RCA

Przewód 75 Ohm

Pierwsza sprawa, to przewód, jakiego użyjemy. Po pierwsze jego impedancja może wynosić 75 OHm i takiego właśnie szukamy. Niestety, tanie przewody antenowe się nie sprawdzą. Posiadają często stalowe ekrany, których lutowanie jest niemożliwe.

Georg Ohm - w roku 1811 uzyskał doktorat z matematyki na uniwersytecie w Erlangen. Przez krótki okres był wykładowcą tego przedmiotu. W roku 1825 zajął się eksperymentalną pracą badawczą w celu uzyskania stanowiska na uczelni. Po zainteresowaniu się fizyką napisał prace głównie z zakresu elektryczności i akustyki. Sformułował w 1827 prawo opisujące związek pomiędzy natężeniem prądu elektrycznego, a napięciem elektrycznym, znane współcześnie jako prawo Ohma. Badał nagrzewanie się przewodników przy przepływie prądu elektrycznego. Znalazł zależność oporu od formy geometrycznej przewodnika. W 1843 stwierdził, że najprostsze wrażenie słuchowe jest wywołane drganiami harmonicznymi. Jego prace, pisane skomplikowanym matematycznym językiem, długo nie były uznawane przez współczesnych mu fizyków.

Dla tego kabla najlepiej wybrać miedź, miedź srebrzoną lub w srebro. Kabel powinien mieć konstrukcję współosiową. Unikamy kabli opisanych jako 75 Ohm „digital”. Przewód który używam to radziecki przewód wojskowy. Przewodnik i ekran to srebrzona miedź, a dielektryk wykonano ze skręconej taśmy teflonowej.

Ciekawa konstrukcja, trzeba przyznać, niestety przy okazji nieco kłopotliwa przy montażu. Całość wpuszczono w biały bawełniany oplot. Jestem pewien, że przeglądając serwisy aukcyjne znajdziecie całą masę podobnych, albo i lepszych przewodów. 

Wtyki RCA

Kojarzycie standard RGB dla sygnałów VIDEO? Są tam trzy przewody RCA, a używane wtyki charakteryzowały się się impedancją możliwie zbliżoną do 75 Ohm. Były więc specjalnie przystosowane do sygnałów wysokiej częstotliwości. Ich konstrukcja jest współosiowa. Okrągła obudowa jest połączona na całej szerokości z masą wtyku, a pin gorący (centralny) jest wyprowadzony przez całą długość wtyku, pozostając dokładnie na osi podłużnej.

Dzięki temu sygnał łączymy po prostej do bolca, a ekran przewodu łączymy po całym obwodzie złącza. Przypomnę, że w standardowych złączach audio, np. skądinąd doskonałych Amphenolach masa i pin gorący są wyprowadzone jako wąskie piny. Użycie ich uznałem za niedopuszczalne. Ze względu na chęć zbliżenia się do pożądanej impedancji, chce użyć złącza maksymalnie współosiowego (konstrukcja analogiczna do konstrukcji przewodu). Niestety, złącza czysto wysokoczęstotliwościowe (całkowicie współosiowa konstrukcja z pełną masą) często wymagają , ze względu na konstrukcję, zaciskarek, aby zamontować w nich przewód. Cena tych narzędzi w większości wypadków jest wystarczająca, żeby ostudzić zapał hobbysty.

Przykład wąskich pinów we wtyku RCA. Doskonały do sygnałów analogowych, ale dla nas - niewystarczający.

Wiele wyższej klasy wtyków RCA stosowanych w audio ma konstrukcję będącą hybrydą poprzednich dwóch. W części „montażowej” wtyku masa wyprowadzona jest po obwodzie, ale z otworem dającym dostęp do lutowania żyły do pinu gorącego, a ekranu do ścianek masy. Myślę, że to rozsądny kompromis.

Przykład wtyku współosiowego z masą na całym obwodzie. Rozsądny kompromis dla naszych zastosowań

Kolejnym ważnym elementem wybierania złącza, jest rozmiar przewodu, którego chcemy użyć. Użyłem przewodu o średnicy 5.9 mm, który postanowiłem zabezpieczyć oplotem, po doświadczeniu z interkonektami mojego autorstwa. Na taki oplot trzeba liczyć od 1mm do 1,5mm, zależnie od grubości jego ścianek. Wybór padł na wtyki Cardas GRCM. Po pierwsze, mają pożądaną konstrukcję. Po drugie maja wlot o średnicy 7mm. Po trzecie znam wtyki Cardasa i wiem, że to akcesoria najwyższej jakości. Te same mi doradzono zresztą w DC-Components.

Oplot

Jak już wspomniałem, oplot od teraz jest podstawowym elementem każdego budowanego przeze mnie przewodu. Zdecydowałem się na oplot firmy ViaBlue, który kupiłem w firmie AVCorp. Widziałem go już kilka razy na żywo i jest bez zarzutu. Do tego pasuje na szeroką gamę przewodów i nie jest drogi - 3 x TAK. Wybrałem kolor ARMY, wydało mi się to odpowiednie, z racji, że przewód wojskowy. Rozmiar to 1,5mm-6mm.

Koralik ferrytowy

Oto niespodzianka. Koralik również pochodzi z oferty ViaBlue, również kupiony w AVCorp. Tam go właśnie, niejako przy okazji, znalazłem. Jest wykonany bardzo starannie, nie ma obaw, że oszpeci nasz przewód. Słyszałem głosy, że takie koraliki „tną górę”. Sam się nie wypowiem na ten temat przez brak porównania. Zdecydowałem się na niego, ponieważ nie mam dedykowanego stolika na sprzęt audio, więc tuż obok stoi dekoder TV, nad tym telewizor, etc… Wiecie o co chodzi. W związku z tym, mam duże natężenie zakłóceń przy urządzeniach audio. Taki właśnie koralik założony na przewód stanowi dużą impedancję dla sygnałów wspólnych (np. zakłócenia od dekodera), a żadną dla sygnałów różnicowych (sygnał S/PDIF). Kiedyś słyszałem też głosy, że użycie takiego koralika pozwala na uzyskiwanie stabilnej transmisji przy długich połączeniach S/PDIF.

Montaż

Montaż był prawie standardowy. Przewód odizolowałem (taśma teflonowa daje się we znaki) i pobieliłem żyłę centralną. Ekran rozdzieliłem na dwie skrętki po przeciwnych stronach przewodu. Będzie to mój ukłon w kierunku łączenia masy na całym obwodzie złącza. Następnie umocowałem wtyk w imadełku poprzez kartonik (żeby nie porysować metalu). Przy użyciu topnika i cyny pobieliłem pin gorący w złączu i obie krawędzie masy. W przypadku elementów rodowanych, jak te wtyki, powierzchnię trzeba nagrzać bardzo mocno, zanim zacznie „łapać” spoiwo.

UWAGA!
Kiedy to robicie pamiętajcie, żeby nałożyć cynę tylko od wewnątrz, ewentualnie na samej krawędzi. Jeżeli spoiwo wam wypłynie na zewnętrzną część wtyku, jego obudowa może nie dać się nakręcić z powrotem.

Następnie na przewód naciągnąłem oplot. Koniec przewodu warto owinąć taśmą izolacyjną, żeby nic nie haczyło o oplot podczas naciągania. Robimy to „napychając” go po kilka cm na przewód i naciągając na jego dalszą część. Tak przygotowany przewód wsadzamy do wtyku (oplot możemy umocować taśmą izolacyjną, lub teflonową). Najpierw lutujemy żyłą gorącą, następnie obie strony ekranu. Upewniamy się, że luty są gładkie i błyszczące (cyna ołowiowa). Na zdjęciach widać resztki topnika na miejscach gdzie lutowałem. Nie przejmujcie się, one nie przeszkadzają. Nakręcamy na to obudowę i naciągamy rurkę termokurczliwą na kawałek obudowy i przewodu. Pomoże nam to ukryć mocowanie oplotu do przewodu i wygląda bardzo estetycznie. Montaż drugiego wtyku jest w zasadzie identyczny, z jednym wyjątkiem: musimy najpierw pozakładać elementy dodatkowe. W moim przypadku, w kolejności: koralik ferrytowy, rurka termokurczliwa pod koralik (o tym za chwilę), rurka termokurczliwa na obudowę wtyku, obudowa wtyku. Lutujemy przewód analogicznie jak poprzednio. Zakręcamy obudowę, zabezpieczamy całość rurką termokurczliwą. Następnie wybieramy miejsce montażu koralika. Może to być dowolne, ja wybrałem bliżej jednego wtyku, ze względu na możliwe obciążenia na przewodzie. Najpierw obkurczamy koszulkę termokurczliwą (u mnie wymagana była ze względu na średnicę wlotu koralika 9mm, tak, żeby całość pewnie się trzymała). Na to zakładamy koralik i dociskamy go śrubami.

Nasz przewód jest gotowy i wygląda bardzo profesjonalnie. Wrażenia odsłuchowe pozostawię wam. Przewód taki nie jest kierunkowy. Nie można go również za mocno zginać, żeby nie zaburzyć jego geometrii. Dzięki oplotowi jest odporny na przytarcia, a dzięki koralikowi, na zakłócenia elektromagnetyczne.