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Cavo di segnale Aircoil MKII

Un cavo di segnale senza compromessi

Cavo di segnale no compromise autocostruito
Produttore: non in vendita, progetto fai-da-te di TNT-Audio
Costo di realizzazione: 100-250€ circa in funzione del tipo di connettori
Recensore: Piero Canova - TNT Italia
Pubblicato: Gennaio, 2022

Premessa

Confesso di divertirmi molto a costruire cavi. Forse perchè l'elettrotecnica che si applica è abbastanza semplice o forse perchè ho lavorato in varie aziende che servivano produttori di cavi elettrici ma fare un cavo provando qualche soluzione nuova mi incuriosisce e quindi ho sempre in cantiere qualche idea nuova. Nel novembre 2017 TNT fece uscire un articolo di Roger McCuaig che descriveva un cavo che utilizzava conduttori isolati in PTFE avvolti a spirale intorno ad un nucleo centrale costituito da un tubo anche esso in PTFE. Chiamatele se volete convergenze parallele perché era qualche anno che stavo lavorando su una geometria simile. Ci siamo scritti qualche volta e abbiamo confrontato i nostri risultati. Il cavo che vi propongo oggi è il riassunto di tutte le prove che ho effettuato con l'obiettivo di raggiungere il massimo delle prestazioni possibili cost no object.

Come sono fatti?

Per fare un ottimo cavo di segnale dobbiamo partire da delle solide fondamenta e quindi il nostro cavo dovrà avere una bassissima capacità C, una bassa induttanza L mentre siamo disposti a cedere qualcosa sulla resistenza R. Qualsiasi cavo di segnale che non rientri in questi parametri secondo me va guardato con sospetto. L e C sono molto dipendenti dalla geometria del cavo e quindi sceglieremo la geometria Aircoil ma in questo caso il numero di conduttori lo riduciamo a due e gli incroci avverranno con un passo di circa 20mm con una tolleranza tra 15mm e 25mm. Questo significa che i due conduttori che girano uno in senso orario ed uno in senso antiorario si incrociano ogni 20mm alternandosi tra fronte e retro del cavo. Questo passo secondo le mie prove è il miglior compromesso per mantenere basse sia L che C e contemporaneamente avere una buona cancellazione dei disturbi mediante Common Mode Rejection.

Manterremo il tubo centrale di diametro 10mm e, sempre secondo il progetto Aircoil, il filo centrale all'interno del tubo. In questo modo abbiamo correttamente tenuto conto degli effetti di primo ordine ma noi abbiamo detto che in questo caso vogliamo il meglio del meglio e quindi anche effetti del secondo e terzo ordine entrano in gioco. Parliamo ad esempio di banda passante: normalmente lo spettro audio si considera tra i 20 Hz ed i 20.000 Hz ma parecchi autori tra cui Thorsten Loesch quì su TNT ed Allen Wright sul suo "The SuperCables Cookbook" (si veda la nostra recensione) considerano la banda passante necessaria molto più estesa: Thorsten Loesch parla di 4Hz a 100.000Hz mentre Allen Wright addirittura dice che un "extreme system" dovrebbe avere una banda passante compresa tra 0,2Hz e 2.000.000Hz. Se queste raccomandazioni sono valide allora alcuni effetti di secondo ordine non sono più secondari e ne dobbiamo tenere conto nella scelta dei materiali. Qui entriamo in un territorio complesso popolato da equazioni di Maxwell ed altre rappresentazioni matematiche complesse ma riassumendole per i nostri scopi possiamo dire che un conduttore solido del diametro minimo possibile consente di minimizare l'Effetto Pelle, l'Effetto Maxwell ed il ritardo temporale o "time smear" che si verifica dato che frequenze differenti viaggiano a profondità del conduttore differenti. Le immagini qui sotto sono tratte dal The SuperCables Cookbook e spiegano meglio questi effetti.

Il conduttore ideale dovrebbe quindi essere solid core, sottilissimo, trafilato con la massima costanza di diametro, con le pareti lucide a specchio e prive di imperfezioni e monocristallino. La cosa più simile a questa descrizione che ho trovato in commercio è del filo in argento di diametro 0,2mm di purezza 5N o se preferite 99,999%. Si trovano anche fili di 0,1mm di diametro ma sono veramente fragili e sono quasi invisibili per cui per limiti pratici li ho abbandonati. Utilizzando il rame sono riuscito a scendere a 0,14mm perché meccanicamente parlando è un po' più robusto ed è anche isolato mediante smaltatura ma la qualità del conduttore è inferiore. Purtroppo questi fili non si trovano isolati o smaltati e quindi incrociandoli produrrebbero uno splendido corto circuito; vedremo come assemblarli per evitare questo problema. Per l'isolamento utilizzeremo PTFE che ha la migliore costante dielettrica disponibile. Il limite è che il PTFE puro dal colore bianco neve produce tubi che non sono flessibili e quindi se li provate a curvare rimangono rigidi e poi si piegano schiacciandosi come un tubo metallico. Il PTFE modificato per essere flessibile ha una costante dielettrica peggiore e simile al PE espanso che si trova nei cavi per antenne per cui lascio a voi la scelta. Inoltre il PTFE è scivoloso e quindi la spirale non resta al suo posto, per cui il mio miglior compromesso è stato tubo in PE fasciato con nastro da idraulici in PTFE.

Passiamo alla pratica

Supponendo di voler realizzare due cavi di lunghezza un metro tagliate due tubi di lunghezza 95cm ed avvolgeteli con un giro di nastro da idraulici. Con un righello ed un pennarello indelebile segnatevi i punti di incrocio ogni 20mm: attenzione che l'inchiostro non rimane sul Teflon e quindi quando assemblate il filo se passate con il dito sopra i punti li cancellate. Avvolgete il primo filo seguendo i punti segnati e prendetevi un appunto se state girando in senso orario o antiorario. Prendete anche un appunto su dove si trova il primo punto rispetto a dove uscirà il filo. Fate uscire il filo parallelo al tubo e lasciatevi 10cm liberi per lato. Infilateci una guaina termoretraibile del diametro più fine che trovate e dopo averla retratta fissatela per almeno 20mm al tubo in modo che il filo sia isolato nella parte che entrerà nel connettore. Il tutto dovrebbe assomigliare all'immagine quì sotto.

Notate nell'immagine quanto sottile è il filo d'argento: parliamo di un diametro che è circa pari a tre volte quello di un capello umano. Ora, dobbiamo passare il secondo filo quindi dobbiamo isolare il primo. La soluzione che io utilizzo è il nastro da idraulici ma in questo caso dobbiamo essere certi che non avvengano corti circuiti per cui dovremo utilizzare tre strati sovrapposti di nastro. Iniziate con il primo giro da un estremo, poi arrivati in fondo tagliate il nastro e fate il secondo giro incrociando il verso. Infine il terzo nello stesso verso del primo. Attenzione a non lasciare scoperture: è fondamentale che il nastro di teflon copra con tre strati il primo filo per evitare danni costosi al vostro impianto. Questo metodo offre una buona sicurezza ma si può criticare che la lunghezza dei due fili non è uguale dato che il secondo gira intorno ad un diametro maggiore.

Nella realtà, la differenza di lunghezza teorica è di circa 10mm ma le piccole imperfezioni nel avvolgere i cavi fanno sì che alla fine i due cavi arrivino ad essere molto simili in lunghezza. Dovete ora trovare i punti di incrocio con il primo filo: se vi siete annotati il primo punto di incrocio del primo cavo partendo dal bordo del tubo ed avendo come riferimento il primo filo in uscita dovreste ritrovare con un righello lo stesso punto. Da lì procedete a segnarvi i punti di incrocio come prima. Alla fine, se il primo cavo fosse più lungo del secondo non tagliatelo ma piegatelo leggermente dove esce dal tubo per assorbire la differente lunghezza. Ricordatevi di girare questo secondo filo nella direzione opposta a quella del primo. Verificate con un multimetro la continuità del singolo filo e l'assenza di corti circuiti o bassi isolamenti; è abbastanza facile rimediare ad eventuali problemi in questa fase. Avvolgete infine il tutto con un ultimo giro di nastro da idraulici che proteggerà il secondo filo da sfregamenti e dall'ossidazione e dovreste trovarvi come l'immagine quì sotto.

Infilate ora il filo centrale come da progetto Aircoil: questo filo oltre ad assorbire la residua energia EMI se collegato al negativo del connettore lato sorgente nella configurazione single-ended, ci consente se collegato ad entrambi gli estremi di ottenere un ottimo cavo bilanciato. Usate un filo in rame della qualità e diametro che preferite: io ho scelto un filo AWG 24 per dare un po' di maggiore solidità ai collegamenti. Attenzione quindi che questi cavi hanno un verso se sbilanciati dato che il lato con il filo centrale saldato va sempre collegato alla sorgente.

Schermature: valgono le stesse considerazioni degli Aircoil espresse da Roger. Più schermate più aumentate la capacità, tagliate in alto la banda passante ed il cavo diventa lento quindi nessuna schermatura; il passo degli incroci vi dovrebbe dare una ragionevole Common Mode Rejection.

Terminazioni: con una guaina termoretraibile unite insieme i tre fili che entreranno in ciascun connettore. Estetica: una guaina a rete del colore che preferite è perfetta; utilizzate una guaina termoretraibile per fissarla e con la stessa collegate anche la guaina che contiene i tre fili.

Connettori: dopo tutta questa fatica non possiamo purtroppo risparmiare. Io ammetto di essere un fan di Eichmann o KLE e quindi sono andato sui Silver Bullet. Per i bilanciati ho avuto un'interessante discussione con Allen Wright parecchio tempo fa e siamo arrivati alla conclusione che i meglio suonanti erano i Neutrik in argento mentre i dorati valevano poco. I Silver Bullet hanno il difetto di avere un serraggio poco solido e soprattutto con un range di diametri accettati ridotto. Per fissare i connettori avete due strade: se pensate un domani di smontare tutto come faccio io allora aumentate il diametro della guaina che entra nel connettore con qualche pezzetto di guaina termoretraibile. Se invece non pensate di metterci mano la soluzione migliore è di colarci della epossidica bicomponente.

Come suonano?

Abbiamo provato questi cavi in parecchi impianti ed in configurazioni del tutto differenti. Valvole, stato solido, bilanciati, sbilanciati, lunghi da 70cm a 2m: non hanno mai avuto problemi di interfacciamento. Onestamente non posso dire che siano stati sempre certamente superiori a tutto ma altrettanto certamente non sono mai stati inferiori ai riferimenti del momento ed in certi casi parlavamo di cavi molto, molto costosi ed esclusivi. In parecchi casi mi hanno chiesto di fare dei set di cavi per sostituire gli esistenti. Sono ottimi in tutto ma superlativi in quattro aspetti secondo me: gamma bassa, spazialità, coerenza temporale e velocità. In gamma bassa hanno un evidente effetto di pulizia: il basso diventa molto più chiaro avendo tolto una ridondanza spesso presente in cavi di sezione maggiore. La coerenza temporale è dovuta alla ridottissima sezione per cui il fenomeno del time smear è pressoché annullato. La velocità è legata alla bassa capacità ed alla mancanza di schermature. Non ho una spiegazione logica par la spazialità ma allargano e aumentano la profondità della scena in modo tangibile ed evidente.

Conclusioni

Al momento questa geometria è il mio standard che sto declinando in diverse varianti in funzione del collegamento che debbo fare. Il costo è sostanzialmente legato alla qualità dei connettori che volete usare ma una coppia di cavi bilanciati la fate con meno di 100€ e quindi sono ancora nel dominio della "ragionevolezza". Richiedono una manualità ragionevole ed un tempo non eccessivo per essere realizzati; se ci spendete un po' di tempo in più per farli bene hanno anche un bell'aspetto ed una presenza importante e quindi soddisfano anche l'occhio. Credo che se li proverete a fare ne sarete veramente soddisfatti.

Qualora foste in difficoltà con la realizzazione, potreste trovare utile questo dettagliato tutorial passo a passo che ho preparato.

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