Conoscere l'audio: un pasticcio di cavi

Abbiamo trascorso diversi mesi in questa serie viaggiando attraverso il mondo dell'audio e lungo il percorso abbiamo esaminato le varie parti di un sistema Hi-Fi dall'altoparlante alla sorgente. È stato un viaggio divertente pieno di dettagli tecnici e di esame dei miti dell'Hi-Fi in egual misura, ma ora è il momento di scendere in una delle aree più semplici ma controverse della riproduzione audio. Ogni componente audio, sia digitale che analogico, deve essere collegato a qualunque sistema di cui faccia parte, e questo è il compito dei cavi audio, a volte indicati come interconnessioni. Sono probabilmente il singolo componente più suscettibile a vaghe affermazioni sulle loro prestazioni, con gli audiofili disposti a spendere ingenti somme su cavi che si dichiarano in grado di fornire quel tocco in più di prestazioni di ascolto. C'è qualcosa dentro o sono tutti gli stessi pezzi di filo e quelli costosi sono una truffa? È ora di dare un'occhiata.

In un tipico sistema audio domestico con segnali digitali e analogici ci si potrebbe aspettare di trovare due tipi di cavi, interconnessioni elettriche che potrebbero trasportare segnali analogici o digitali e cavi ottici per segnali digitali. Siamo qui per parlare dei cavi elettrici poiché sono quelli utilizzati per i segnali analogici, quindi iniziamo con un po' di teoria delle linee di trasmissione.

Forse uno dei primi circuiti elettrici che tu abbia mai costruito aveva una batteria e una lampadina collegata con un cavo flessibile a due nuclei. Quando hai toccato il filo ai terminali della batteria la lampadina si è accesa e quando l'hai rilasciata la luce si è spenta. Era un circuito DC con due stati, acceso e spento, e questo è tutto. Ma se collegassi un oscilloscopio a memoria al filo come hai collegato la lampadina potresti notare qualcosa di interessante. Invece di saltare da spento a acceso con una transizione istantanea, infatti la tensione curva verso l'alto in pochi microsecondi. Il circuito CC all'improvviso non sembra più perfettamente bi-stato come si pensava, quindi cosa sta succedendo?

La tensione curva verso l'alto perché i cavi e la lampadina non sono perfetti. Hanno una piccola quantità di resistenza, induttanza e capacità, detti parassiti, ed è l'interazione tra questi che fa sì che la tensione aumenti in un breve periodo anziché immediatamente. È quasi immediato, quindi va bene per una torcia elettrica, ma non appena vengono utilizzati fili simili per trasportare un segnale, questo circuito RCL parassita inizierà a influenzarlo. I primi ingegneri telegrafici e telefonici affrontarono questo problema poiché i loro cavi si estendevano per centinaia di miglia e quindi avevano valori R, C e L significativi che davano l'effetto di un filtro passa-basso. I loro tentativi di comprendere il fenomeno hanno dato origine a quella che oggi chiamiamo teoria della linea di trasmissione, con la quale chiunque abbia lavorato con RF dovrebbe avere una profonda familiarità.

Detto questo, un'interconnessione audio è una linea di trasmissione in cui dovrebbero essere presi in considerazione i valori parassiti R, C e L, ora capovolgerò completamente la questione e dirò che, entro limiti ragionevoli, le prestazioni della linea di trasmissione dell'interconnessione come lo intendiamo noi per i circuiti radio non ha molta importanza alle frequenze audio. Il motivo sta nella breve lunghezza di un'interconnessione audio, che nell'ordine di un paio di piedi (o un metro) ha valori parassiti così piccoli da fare poca differenza come filtro passa basso. Se confrontato con la lunghezza d’onda delle frequenze audio – 300 km a 1 kHz – è insignificante.

Tornando alla lampadina della nostra torcia, la corrente in quei fili provenienti dalla batteria era CC e scorreva sempre nella stessa direzione. Se li immaginiamo come spessi fili di rame a filamento singolo, possiamo inoltre immaginare la corrente al loro interno come se fosse un flusso d'acqua in un sistema idraulico idealizzato, con il flusso distribuito uniformemente lungo la sua sezione trasversale. Sappiamo che la corrente elettrica crea campi magnetici, quindi i fili che alimentano la nostra lampadina saranno circondati da un campo statico finché scorre la corrente continua.