電氣優秀論文：淺談音訊電纜

　　不管是音樂製作裝置還是聲音回放裝置，音訊電纜一直是一個重要的部分，但是相當多的人並不重視它。這或短或長的線，有粗有細的芯，以及各種各樣的接頭，擔負著音訊資料的傳輸工作，而如果一套好的音樂回放裝置，沒有搭配一條合適的音訊電纜，就不能達到最好的回放效果，有時甚至會“慘不忍聽”。本文介紹了音訊電纜及其相關問題，目的只有一個——使聲音訊號達到最佳傳輸效果。

　　數字音訊電纜

　　一般來講，因為許多數字音訊電纜使用與模擬音訊相同的接外掛（如卡農口XLR，蓮花口RCA等），不少人就用模擬電纜臨時代替數字電纜。雖然也能湊合，但必須認識到這樣做是非常錯誤的。

　　模擬電纜和數字電纜有完全不同的阻抗要求，模擬電纜因為長度不同，在電纜各點上，阻抗在30到90歐姆之間變化，阻抗波動並不會影響模擬音訊的音質。而這對於數字音訊就很可怕，數字音訊訊號是頻率很高（大約3MHz）的脈衝波，為了精確地傳輸訊號，電纜必須與傳送和接收裝置匹配，整根電纜的阻抗必須保持一致。例如AES/EBU電纜必須從一端到另一端顯示恆定的110歐姆阻抗，這也是AES/EBU電纜要比外表差不多的麥克風電纜昂貴許多的原因。

　　如果用模擬電纜臨時代替數字電纜會怎樣呢？首先由於阻抗不匹配，電纜中將產生駐波反射，“汙染”訊號，使脈衝波的輪廓模糊。汙染同樣來自電纜的分佈電容，它能降低電纜的高頻響應，影響脈衝的上升時間。脈衝波形高、低電壓的轉換定義出訊號的0和1，如果受到了不正確的阻抗和電容影響，脈衝訊號被汙染，接收端對訊號的解讀就會出現誤差，出現時間上的前後偏移（叫做抖晃，Jitter），從而降低了音訊的質量，甚至會出現錯碼。

　　製作電腦音樂離不開音訊電纜，它們沒有麥克風、合成器、調音臺、監聽音箱等裝置那樣具有引人注目的外形，經常是一團亂麻一樣鋪得滿地。一般使用者對裝置比較經心，對電纜比較馬虎，接通就行了，不大注意質量。如果所有裝置的水平普遍低下，電纜的不足還顯不出來；如果工作室裡的裝置都很高階，劣質電纜就成了音質的“瓶頸”，大家將跟著它降級。這時對電纜投資更換就非常必要。

　　模擬音訊電纜

　　模擬音訊電纜大致可以分為3類：麥克風電纜，吉他/線路電纜和音箱電纜。通常情況下，音訊電纜的中心部分是導體，是音訊訊號的載體。導體外部覆蓋著不導電的塑膠或橡膠，再外面是由導體構成的遮蔽層，它一方面隔絕外界的干擾，另一方面構成訊號的地線（迴路）。最外面一層外皮可以保護內部各層，使電纜經久耐用。音訊電纜一般使用銅線作導體，因為它造價低，導電性好，比較柔韌。但是暴露在空氣中的銅容易被氧化而變成不良導體氧化銅，影響電流的傳導。

　　模擬音訊電纜使用典型的幾種接插形式，麥克風通常使用卡農口（XLR），線路連線使用大三芯（1/4英寸）或蓮花口（RCA），音箱電纜的接頭經常是裸銅線，有時也用香蕉插頭或其它插頭。插頭插座結合時，富有延展性的鍍金層可以填充連線中的縫隙，保持最良好的連線。

　　電纜的遮蔽要求

　　許多種類的干擾會影響電纜內音訊訊號的傳送，因此電纜需要有良好的遮蔽效能。常見的一類干擾來自無線電訊號，英文為Radio-Frequency Interference，簡稱RFI。電纜如果撿拾到無線電臺發射的訊號，經過放大電路時就可能被檢波放大，混在音訊訊號之中造成干擾。遮蔽不好的電纜猶如一根天線，很容易被無處不在的.電波干擾。RFI是一種電磁波，同屬於電磁波干擾源的還有電動機線圈、熒光燈、霓虹燈等。另一類常見的干擾叫靜電（Electrostatic）干擾，來自電火花、靜電放電等。

　　電纜中間的遮蔽層能夠保護中心的導體免受上述幾類干擾，但是遮蔽層對某些型別的電磁波無效，只能用平衡傳送的方法來抵消它們（使兩條導線撿拾同樣的干擾，透過變壓器讓兩個干擾訊號的方向相反，達到互相抵消的目的）。遮蔽線主要用於麥克風、吉他、線路電纜，因為這些訊號源的電平都比較低，必須加以擴大，在擴大訊號的同時，混進去的干擾訊號同樣會被放大，造成嚴重的後果。

　　音箱電纜傳遞高電平訊號，相比之下干擾訊號微不足道，所以不需要遮蔽，但是音箱電纜有它自己的要求。比如導線的電阻對於麥克風電纜不很重要，但音箱線要透過大電流，阻抗的問題就很突出，原則上是越短越粗越好。需要注意的是，有的音箱線端也裝有大二芯或卡農插頭，同麥克風線一樣，有時甚至外表也差不多。但它們所用的電纜完全不同，一定不要混淆或用錯。

　　電阻、容抗、感抗

　　阻抗包括電阻、容抗、感抗，以歐姆為單位。電阻很好理解，各種材料的導電性不同，同一種材料也因為線徑和長度的不同而具有不同的電阻。例如500英尺16號線規的銅線電阻為4歐姆，線規號每增加或減小3號，電阻就加倍或減半。500英尺13號線規的銅線電阻為2歐姆，19號線規的電阻為8歐姆，以此類推。這麼小的電阻變化對於音箱的影響相當大。音箱的阻抗一般在2至8歐，如果我們用一個4歐阻抗的音箱，電纜阻抗也是4歐，加起來就變成8歐，而且只有一半功率送到音箱，另外一半完全消耗在電纜中！

　　許多高質量的音箱電纜使用足夠的線徑（12到18AWG）和中等長度（少於100英尺），細算起來，即使使用18號線，電阻仍有1.3歐姆，線路上將有一些功率損失。在麥克風電纜中，容抗比電阻更成問題。中間隔著絕緣體的兩個金屬物體可以形成電容器，音訊電纜的遮蔽層和內部導體正好就是這樣的關係，因此整條電纜就形成一個大電容，以它的容抗阻擋交流電流的流動。

　　根據電容的性質，頻率上升會使容抗減小，然而這一電容與電纜的電阻聯合，將形成低通濾波器，電纜越長截止頻率點就越向下移，衰減越大。這是通常建議不用過長電纜的重要理由。導線的另一個屬性是感抗。音訊訊號在導線中流通時產生隨電壓變化的磁場，物理學稱為“自感”。這一磁場對訊號的透過產生阻力，它隨頻率的降低而變小，與電阻、容抗互動作用將產生複雜的結果。

　　線上路電平的電路中，由於電流弱，自感產生的磁場也不強；然而大電流訊號（如揚聲器訊號）的磁場就強大得多。使用高質量的音箱電纜可以減少自感磁場，改善音質。