Nå det här med avslutningar, vad är det. Alla vet ju att en kabel har en kapacitans och en induktans och även en viss resistans i ledarna. Men vad är då det där med karaktäristisk impedans som en kabel har. Jag har mitt eget hemvävda sätt att förstå den:
Man tager sig en oändligt lång kabel utan resistans. Såna finns ju inte, men, man kan låtsas att de finns. Kopplar man plötsligen på en spänning i den ena änden så kommer det att breda ut sig en våg längs kabeln, med nära ljusets hastighet. Det betyder att varje liten snutt kabel, som ju har en kapacitans, kommer att laddas upp till den pålagda spänningen, just när den träffas av vågen. För detta krävs energi. Det kommer att gå åt en viss konstant mängd energi per tidsenhet för att ladda upp kabelns små delkapacitanser eftersom vågens utbredningshastighet är konstant. Denna energi kommer uppenbarligen från spänningskällan. Funderar man vad för typ av last detta är, så inser man att det är en resistans. En sån förbrukar ju också en viss mängd energi per tidsenhet, om man lägger en spänning på den. Den oändligt långa kabeln ser alltså ut som en resistans, med ett värde som beror av kapacitans per meter och utbredningshastighet. Detta värde kallas kabelns karaktäristiska impedans. Typiska värden ligger mellan 50 och 600 ohm.
Allt detta gällde den oändligt långa ledningen. Om vi kapar av den gäller inte detta längre. Vågen kommer att reflekteras i andra änden och vi kan få stående vågor i den. Detta ger upphov till impedanstoppar och dippar vid frekvenser där våglängden har nån viss relation till kabellängden. På samma sätt som i rum, fast där är det akustiska vågor.
Men om vi kapar av kabeln och sätter dit ett motstånd (=terminerar kabeln), som har samma värde som kabelns karaktäristiska impedans, så kommer ju det att se ut precis som resten av kabeln gjorde. Det blir alltså inga reflexer. Impedansen, sedd från den oterminerade änden kommer återigen att se ut som en resistans.
I en del sammanhang ser man till att båda ändarna av kabeln är terminerade, för att absorbera även återkommande vågor i sändaränden, så att inte heller de reflekteras. Typ så här:
I detta fall absorberas en vänstergående våg i den vänstra resistansen och en högergående i den högra. Det tråkiga med detta arrangemang, sett ur audioperspektiv, är bla att halva effekten som spänningsgeneratorn ger hamnar i den vänstra resistansen, bara hälften blir kvar till den högra (som skulle kunna vara högtalaren om den vore resistiv).
Så vad göra? Jo, eftersom det här med vågutbredning och stående vågor i en kabel framför allt är ett högfrekvensfenomen, långt över audiofrekvenser för alla vettiga kabellängder, så behöver avslutningarna bara kopplas in vid höga frekvenser. Så här:
Nu känner vi igen RC-termineringen som Bamsefar hittade i sin kabelslakt, och LR-länken som man ibland ser på utgången på förstärkare. För att det här ska funka perfekt ska fortfarande resistanserna vara lika med kabelns karaktäristiska impedans.
Är vi helt utan terminering kommer det att bli läskiga nollställen i impedansen uppe i MHz-området, och det gillar inte förstärkare, som regel. Är kabeln bara terminerad i ena änden blir det inte noll ohm, utan bara en dipp, och är termineringsmotståndet på fel värde, blir det också en dipp (men inte noll ohm).
Nå, vad spelar nu detta för roll för ljudet då? Ja, det är uppenbart att det knappast blir någon direkt påverkan på audiosignalen som passerar genom kabeln, de frekvenserna är alldeles för låga. Som exempel kan nämnas att våglängden för 20 kHz är c:a 1 mil i en vanlig kabel. Kabeln måste alltså vara 5 km lång för att vi ska kunna få 1/2-vågsresonans i den vid 20 kHz.
Däremot kan nollställena i den oterminerade kabelns impedans ställa till det för förstärkaren, den kan få för sig att självsvänga. Detta kureras lätt med LR-länken på utgången, och det spelar ingen större roll om inte termineringsresistansen är helt rätt.
Skulle förstärkaren sakna terminering, kan man lägga till den i kabeln (och sälja den för dyra pengar) eller i högtalaren (varför gör ingen det, tro? Jag vet inte).
Ska man vara riktig idealist så är kanske kabeln rätt ställe ändå, eftersom kablar har olika karaktäristisk impedans. En riktigt terminerad kabel skulle då innehålla två motstånd (med samma värde som kabelns karaktäristiska impedans) och en kondensator och en spole enligt figuren ovan. Men det kräver att man enas om att det är så det ska gå till, dubbla termineringar i samma ände sabbar hela (det idealistiska) resonemanget. Och så farligt är det inte med lite missmatchning, bara inte impedansen blir 0 ohm vid någon hög frekvens.
Tjosan, vad långt det blev, jag vet inte om det var rätt att göra det som ett inlägg, men så blev det i alla fall.
Den som vill kan ju försöka gissa vad min nyvunna insikt i det ovanstående var.
Har en känsla av att detta blir en tråd med fler läsningar än svar.
