Cavo elettrico o cavo audio?

L’importanza dei cavi di connessione in un sistema di riproduzione Hi-fi

Che differenza ci sarà mai? Perchè non posso cablare il mio impianto con delle belle corde “della trifase” e devo usare quelli costosi che il mio installatore cerca di vendermi?

Vediamolo insieme!
Forse rischierò di fare più un banale “elenco della spesa” che altro. Abbiate quindi pietà, ma non voglio redarre un trattato sulla fisica dei cavi, solo esporre a grandi linee le problematiche a riguardo, veramente tante e sopratutto di natura eterogenea.

Iniziamo con il dire che i cavi specifici ad uso audio non sono costosi perchè sono colorati, fashion, tuning, o come volete voi, ma dietro al loro prezzo più elevato vi è una tecnologia molto molto importante ai fini della trasmissione della corrente elettrica e della musica (a seconda che si parli di cavi di potenza o cavi di segnale).
Partiamo quindi proprio dalla

GUAINA
L’isolamento (a seconda del grado) di un cavo elettrico è veramente ottimo: può rimanere anni e anni in una canalina elettrica, in un pozzetto, in un quadro, nell’acqua, nello sporco, nell’unto ecc.ecc. E’ piuttosto “inattaccabile” e ciò conferisce anche un’elevata protezione e sicurezza dai cortocircuiti.
Di contro, il cavo audio invece, presenta una guaina che appare più debole: la si può “segnare” involontariamente con un cacciavite, rigarla se passiamo vicino ad una lamiera non lucidata, schiacciarla sotto un sedile reclinato se abbiamo fatto male i conti.
Perchè è quindi migliore?
Innanzitutto un cavo del genere non verrà mai posato nè in un pozzetto e nè in mezzo all’acqua, allo sporco e all’unto. In più ricordiamoci che è necessario destinare questo tipo di operazione a mani esperti (un buon installatore di sicuro starà molto attento a non rovinarne l’isolamento durante l’intervento, a far sì che tutto ciò che si muove non venga ostacolato ecc.ecc.) e quindi ne caviamo fuori che questi “difetti” possono essere benissimo aggirati.
Ma al di là di tutto ciò è proprio la sua malleabilità che determina il punto a favore rispetto al collega “industriale”. Il fatto che sia così morbido, infatti, ci dice che saremo in grado di posarlo con tutte le “curve e le pieghe” necessarie ai fini di una corretta installazione ed “adattamento” alle varie strutture (non certo lineari) della nostra auto. In più potremo ancora riutilizzarlo in una prossima vettura, dato che a “raddrizzarlo” non rischia che i conduttori interni (che avevano preso la loro bella forma) si spezzino platealmente davanti ai nostri occhi incapaci di accorgersene causando una non continuità di tutta la tratta…
Parlando più da elettrotecnici, non possiamo tralasciare anche le differenze tra i dielettrici di diversi corpi isolanti. Questo fattore indica se il tal materiale è capace o meno di immagazzinare energia ceduta dal campo generato al passaggio del segnale. Perchè è importante che la costante dielettrica relativa dell’isolante sia bassa?
Perchè se non lo è, ad ogni inversione di fase del segnale, si libera nel conduttore l’energia precedentemente immagazzinata ritardata di 180°, variando la risposta dell’altoparlante… In sostanza, si crea una sorta di sistema analogo al condensatore: nella semionda positiva alcune cariche si depositano sull’armatura dell’isolante, ed una parte di questa energia verrà dissipata in calore e quindi persa. Ma quando poi la semionda diventa negativa (e diciamo che ciò avviene da 20 volte al secondo a 20.000) le restanti cariche vengono rilasciate nel conduttore, eliminando parte del segnale trasmesso o introducendo del rumore.

CONDUTTORI
E qui arriva il bello, le immagini di seguito (ovviamente non reali, ma ottime per capire il concetto – e capitelo, visto che ci ho messo un casino a disegnarle) ci mostrano la differenza tra i due tipi:

Avete già inteso, vero?
Il cavo elettrico è formato da dei capillari molto più grossi rispetto a quanto non avvenga nel cavo audio e ciò significa sostanzialmente 3 cose:

1- I capillari più grossi sono anche più rigidi e non faremo di sicura poca fatica a posare una dorsale intera di questo tipo (dato che sarà bello “duro” da piegare), sopratutto se dobbiamo “tirare” un 35mmq o un 50mmq.

2- L’effetto pelle viene ripartito su un numero maggiore di cordine. Questo effetto è un fenomeno dovuto al fatto che gli elettroni che “compongono” la corrente, essendo tutte cariche negative, si respingono l’un l’altro, e finiscono per occupare con maggior densità la porzione più esterna del conduttore in cui scorrono. Quindi, con tanti piccoli conduttori anche le cariche saranno distribuite in proporzione su un volume longitudinale maggiore, mentre nel caso di conduttori più grossi è come se, detto in parole molto povere, la porzione centrale del singolo capillare rimanesse priva di passaggio. Tutto ciò è dovuto ad una serie di fenomeni, ma a noi ci basti sapere che all’aumentare della frequenza, diminuisce una certa costante (costante di penetrazione), la quale interviene sulla densità di corrente che a sua volta decresce esponenzialmente man mano che ci avviciniamo verso l’interno del conduttore. La questione si traduce in “deviazione della fase della risposta”, spesso udibile e piuttosto spiacevole.

3- L’ingombro fisico sarà nettamente minore. Forse qualcuno ci avrà già fatto caso (in sistemi SPL o ad altissima corrente): le fusibiliere, i distributori, gli innesti sui finali, sui super cap e sulle batterie risultano parecchie volte sottodimensionati rispetto alla sezione del cavo che vogliamo connettere. Quasi sempre, in questi casi, non si ha quindi la possibilità di effettuare collegamenti con terminazioni “car audio” (a serraggio con il classico grano a brugola) e si ricorre all’utilizzo di capocorda veri e propri “rubati” ai nostri lontani colleghi elettricisti (quei grossi occhielli in rame zincato degli impianti industriali).
Come mai per terminare un cavo audio del 35 occorre un capocorda del 50? O uno da 70mmq per un 50mmq?
La risposta è semplice: la sezione di un cavo non è calcolata in base alla sezione interna dell’isolamento, ma come SOMMA delle sezioni di ogni conduttore. Dato che, come abbiamo visto nelle immagini precedenti, il cavo audio mostra meno “zone vuote”, la somma delle sezioni di rame “vero” sarà maggiore rispetto a quanto accade invece nel cavo elettrico, che dati i conduttori esageratamente più grossi, mostra un bel pò più di “zone d’aria” intorno ad ogni capillare.

Qualcuno potrebbe a questo punto pensare: “Ma allora a pari assorbimento il cavo audio si scalda di più, dato che i trefoli sono più appiccicati…”
Ciò può essere anche vero, però ricordiamoci dell’effetto pelle di prima: da un lato i conduttori sono sì più vicini e meno arieggiati, ma dall’altro abbiamo una miglior distribuzione delle cariche elettriche dati i conduttori più numerosi; a livello MOLTO teorico quindi:
Se ho un conduttore grosso tutte le cariche che si spingono verso l’esterno avranno una maggior densità e svilupperanno un maggior effetto Joule (riscaldamento) rispetto al centro, che resterà vuoto e freddo.
Se ho due conduttori più piccoli invece, la densità maggiore all’esterno e l’effetto joule verranno questa volta distribuiti equamente (se la sezione è la medesima per entrambi).

Ultima nota morfologica: il cavo audio, rispetto a quello elettrico, risulta twistato (avvolto) e lo vediamo in queste (bellissime) immagini:

Ecco il perchè: twistando ottengo una sorta di schermatura esterna, con una maglia dalla trama molto fitta, per cui l’immunità del cavo alle interferenze elettromagnetiche (tallone d’Achille di moltissimi cavi in commercio) aumenterà considerevolmente. Parliamo di interferenze elettromagnetiche per due motivi: un cavo attraversato da una corrente alternata (e un pochino lo è sempre anche quella continua della batteria) produce un campo magnetico che si “induce” in tutti gli altri cavi ad esso vicini, in modo udibile sottoforma di ronzii e/o distorsioni; ed anche perchè un cavo elettrico, è più bravo a captare anche le altre mille interferenze e disturbi dei restanti apparecchi elettronici, sia che siano dotazioni di bordo della nostra vettura o facenti parte dell’impianto di riproduzione.

Il Fattore di Smorzamento
Abbiamo parlato già di fattore di smorzamento, intendendolo come la capacità di un amplificatore di controllare l’altoparlante pilotato. Ogni driver ha una propria massa, che via via aumenta all’aumentare delle sue dimensioni. Maggiore sarà la massa e maggiore sarà anche l’inerzia (ecco perchè questo fantomatico fattore è molto importante nella riproduzione dei bassi ed ultrabassi…).
Ma come viene calcolato questo valore? Con una semplicissima formula:
Quanto vale l’impedenza di uscita del finale? 0.01 ohm
Quanto vale la resistenza elettrica dell’altoparlante? 4 ohm
Quanto fa “4 diviso 0.01”? 400 (ottimo smorzamento)

Ma cos’è che non funziona e che non ci fa tornare i conti? Non tutte le bobine hanno 4 ohm di resistenza, e già scopriamo qualcosa di nuovo, ovvero il fatto che se faccio calare il carico a 2ohm, l’ampli peggiora il controllo.

Se un finale è stabile a 1 ohm, non dobbiamo per legge farlo lavorare a 1 ohm, sarà preferibile (in caso di potenze esagerate) diminuire un pochino l’erogazione (e quindi i 3dB di differenza che possono “ballare”) ma mantenere un ottimo controllo, piuttosto che avere 2000W in più e un subwoofer che sbrodola…

Oltre a questo piccolo appunto, ci ricordiamo anche che, per la legge di ohm, un qualsiasi conduttore mostra una resistenza. Casualmente questa resistenza risulta in serie a quella della bobina del cono, aumentando l’equivalente vista dall’amplificatore.

Facciamo allora un secondo conticino:
Quanto vale ORA l’impedenza di uscita dell’ampli? 0.01 + 0.03 ohm del cavo (4mmq lungo 5 metri stando larghi)
Quanto vale la resistenza elettrica dell’altoparlante? Sempre 4 ohm
Quanto fa “4 diviso 0.04”? 100 (‘na vera schifezza)

Quindi il mio bell’ampli da 400 di damping factor e 1500€ di costo, in realtà, una volta collegato, nè mostrerà solo un quarto…

COMINCIAMO A METTERCI IN TESTA DI DOVER SPENDERE TANTI SOLDI ANCHE PER I CAVI!!!

Un impianto da competizione, installa corde di potenza da 60€ al metro, cavi RCA da 400€, cavi altoparlante da 150€ al metro…
Ci sarà un motivo, no?!
A maggior ragione se il sistema non è di alta qualità sarà necessario aiutarlo con connessioni di classe, un damping factor “normale” è di 200, 250, fate voi i dovuti calcoli… Lo riduciamo a 80, interferendo del triplo sull’impedenza di uscita con il solo cavo (4/200 = 0.02 | 0.02+0.03= 0.05 | 4/0.05=80).

In più (e qui veramente distruggiamo definitivamente il nostro finale), magari abbiamo collegato pure un bel crossover…
Meglio chiudersi in casa.

L’effetto crossover
Altra piccola nota sulla questione filtro: anche un cavo mostra, oltre che una resistenza, anche una capacità ed un induttanza (tra i vari trefoli che lo compongono e tra i due conduttori della nostra piattina altoparlanti) e ciò significa che oltre a diminuire il damping factor operiamo un taglio senza neanche saperlo!!!

Siamo quasi al suicidio.

Ciò che differenzia appunto i cavi di qualità dagli economici, è che i primi vengono progettati per far sì che i tre mitici valori siano totalmente o quasi annullati (avete mai notato, ad esempio, che in una buona piattina spesso vi è un terzo “filo” di gomma che divide ed allontana i due conduttori – chissà perchè?!) e saremo sicuri che questo effetto crossover non interferirà come nel caso di un cavo da supermercato.

La qualità del rame
Anche qui ci sarebbe da parlare per molto tempo, tirando in ballo i vari OFHC (rame puro al 99,99%) a conduttività elevata o il fantascientifico Six-nine (6-N) usato per alcuni cavi Hi-End, ma perderemmo il filo del ragionamento, meglio tornare nel seminato.

PASSIAMO ORA AI CONNETTORI
Proprio così, non bastava parlare solo del cavo in sè, dobbiamo guardare bene anche dentro i connettori, e scoprire se sono buoni o no, se “suonano” bene o no…
In particolare, come prima, valgono le stesse considerazioni fatte su resistenza, induttanza e capacità (o il segnale verrà altrimenti alterato).

Il problema dell’ossidazione
Una delle questioni più importanti è proprio l’ossido, che a differenza dello sporco, è più difficile da rimuovere, peggiorando la conduttività. In questo senso, i metalli più utilizzati sono il nickel, l’oro, il rodio e lo stagno, tutti peggiori conduttori rispetto al rame e all’ottone (come avevamo visto a riguardo della resistività), ma utili per placcare il contatto e salvaguardarlo.

Ma anche qui ci sono questioni da analizzare: dobbiamo stare attenti che, date le differenti proprietà elettriche del “placcante” e del “placcato”, non vengano a generarsi tensioni spurie (come nell’esempio precedente sul dielettrico e sul condensatore) e che vengano altresì scongiurate il più possibile le cosidette perdite per ciclo di isteresi che affliggono i materiali ferromagnetici.

Ultima nota: i connettori RCA usati di ottima fattura hanno il pin centrale cavo all’interno. Le pareti sottili, ci danno un’idea di come l’effetto pelle venga minimizzato. Ma dobbiamo anche pensare all’isolante posto tra il polo caldo e la massa, o avremo un ulteriore “effetto condensatore” tra il pin centrale e il corpo vero e proprio del connettore. In questo senso, il Teflon è il miglior isolante, e maggiore è la qualità, più pregiata sarà la spina. Alcune aziende addirittura, riescono, con due dischetti trasversali di materiale fenolico, a tener separati i due poli senza l’aggiunta di alcun dielettrico (sfruttando quindi le assolute qualità dell’aria come isolante).

Credo che la panoramica sia stata affrontata a dovere e con le dovute argomentazioni. Se qualcuno crede ancora che i cavi siano tutti uguali e preferisca correre dietro al minor prezzo/qualità, sappia cosa sta rischiando.