מה מעכב אתכם?

עכבה היא נושא מעניין גם באודיו וגם בוידאו. במאמר זה, אתמקד בצד של הוידאו.rnrnמה זו בכלל עכבה ומדוע התאמת עכבות ...
12:00
  /  
20.12.2004
  


rnעכבהrn


rnהמושג התאמת עכבות(Impendance matching) הוא מושג חשוב באודיו ובוידאו, ובאלקטרוניקה בכלל.

rnתחילה יש להבין את מושג ההתנגדות. כאשר נחבר "גנרטור" (ספק זרם) לחלק כלשהו, החלק "יתנגד" לתנועת זרם האלקטרונים העוברת דרכו. ההתנגדות במוליך מתבטאת בכך שחלק מהאנרגיה שעוברת דרכו "מתבזבזת" במהלך המעבר דרך המוליך והוא אינו מוליך אידאלי. כאשר מדובר בזרם ישר (direct current) אשר אינו משתנה, נכנס מושג "התנגדות".

rnכאשר מדובר בזרם משתנה (alternating current) הנושא מסתבך קמעה. בזרם משתנה, נכנסים לפעולה כוחות חדשים – של קיבול והשראה. כוחות אלה מתנגדים בעצם לשינויי התדר ומהווים סוג אחר של התנגדות. מכיוון שהמושגים מתייחסים להתנגדות מסוג אחר, קיים מושג עכבה (IMPEDANCE) אשר מתאר את התופעה.

rnיחידות המדידה הן בכל מקרה באוהם, גם עבור התנגדות וגם אימפדנס. צריך לציין כי בניגוד להתנגדות, אותה ניתן למדוד תוך שימוש במכשיר רב מודד (DVM) פשוט, את העכבה לא ניתן למדוד באמצעים ביתיים.rn



rnתאום עכבות


rnכאשר מהנדסי האלקטרוניקה הראשונים רצו להעביר הספק למוצרים שונים, הם כמובן הבינו את בעיות ההתנגדות והעכבה. הפיתרון שלהם היה להפחית את ההתנגדויות הפנימיות של הספקים ובכך קיוו שיצליחו להעביר מקסימום הספק. חוץ ממקרה קצה, בטמפרטורות הקרובות ל- 0 KELVIN (האפס האבסולוטי) ניתן להגיע באמת למוליכות מושלמת – על מוליכות. בכל שאר המקרים, תמיד תהיה התנגדות (אפילו קלה ביותר).

rnלאחר שהפחיתו את ההתנגדויות הפנימיות למינימום האפשרי, המטרה הבאה היתה לדאוג שהמטרה שלנו תקבל מקסימום הספק. חישוב מתמטי פשוט (לא אלאה אתכם בפרטים) יוכיח כי מקסימום הספק יושג במטרה כאשר העומס במטרה שווה לזו של המקור. כלומר, המקרה האופטימלי הוא שהמקור והמטרה "תואמי עכבות".

rnפעולת תאום העכבות אינה סתמית – כלומר, אין בה רק בכדי לשפר את יעילות המערכת. כאמור, עכבה היא סוג של התנגדות לתדר. כל אות (וידאו או אודיו) מורכב מכל מני תדרים. מכיוון שהעכבה מפריעה לתדרים מקבל עיוות כאשר הוא עובר במערכת. כלומר, אנחנו משדרים X ומקבלים Y, שהוא דומה ל-X, אולם טיפה מעוות.



rnעיוותיםrn


rnבוידאו, עיוותים בשל אי תאימות עכבות עלולים להיות די דרמטים. הדבר נפוץ למדי ובמקרים רבים חברות רבות עושות שימוש במחברים לא סטנדרטים, כבלים לא תקינים ורכיבים עם עכבה לא מדוייקת.

rnהדבר מתבטא בוידאו בעיוותים קלים על גבי התמונה, בדרך כלל הוספת רעש, מריחת צבעים או תמונה (כלומר הורדת תדרים גבוהים) ו-RINGING (תופעה הדומה לתופעת ה-EDGE ENHANCEMENT – או ל- GHOSTING).

rnrnתופעה חשובה אחרת היא תופעת הרפלקציות. תופעה זו קוראת כאשר מחבר עם עכבה אחת מחובר למחבר עם עכבה שונה. במקרה כזה, נוצרת תופעה של רפלקציות של הסיגנל אשר גורמות לעותקים שונים של אותו סיגנל להופיע במופעים (פאזות) שונים. על גבי המסך, הדבר בד"כ יתבטא בתופעת ה- GHOST – כלומר כאילו שרואים שתי תמונות אחת ע"ג השניה, בהפרש מאוד קטן.rnrn



rnכבל קואקסיאלי


rnבעוונותי, בתור עלם צעיר, למדתי הנדסת אלקטרוניקה ותמיד הלהיב אותי הכבל הקואקסיאלי. התאוריה מאחוריו נראתה לי כל כך מופרכת שהדהים אותי שזה באמת עובד…

rnמרבית האנשים חושבים שמדובר בסתם עוד כבל ושהאלמנט הקואקסיאלי השזור במין רשת שכזו, משמש כהגנה מרעש ותו לא. לא כולם יודעים שלחומר המבודד (הדיאלקטרי) בין החוט המרכזי והחיצוני יש יותר משמעות לגבי הסיבה שהכבל עובד באופן כל כך טוב.

rnאנו רואים כבלים כאלה כל הזמן – הם משמשים להעברת וידאו, RF, אינטרנט ואפילו מאות ערוצים דיגיטליים ואנאלוגיים בכבלים ובלויין. הסיבה שזה עובד כ"כ טוב היא בשל העובדה שהכבל כולל איפדנס קבוע ללא קשר באורכו!



rnהכבל בעצם מורכב מרשת של סלילים (הקו המסולסל בשרטוט) וקבלים (שני קוים מקבילים בשרטוט). הסלילים נוצרים בשל ליפוף של הרשת החיצונית בכבל, בעוד שהקבלים נוצרים בשל הבידוד הדיאלקטרי בין הרשת החיצונית לגיד הפנימי בכבל. מכיוון ששני הגורמים הללו (קבלים וסלילים) כרוכים באימפדנס, חישוב העכבות יראה שרשת כזו שומרת על העכבה קבועה ללא חשיבות לאורך הכבל, בתנאי שגם הכניסה וגם היציאה תואמים לעכבת הכבל עצמו.

rnכלומר, לא משנה אורך הכבל, כל עוד העכבה שלו תואמת גם את הכניסה וגם את היציאה שלו. במערכות קולנוע ביתי, נהוג לעשות שימוש בעכבה של 75 אוהם גם באודיו וגם בוידאו. אם נשמור על כבלים עם עכבה מדוייקת של 75 אוהם, ובהנחה שהמחברים, המקור והיעד כולם שומרים על 75 אוהם – לא יהיו עיווותים בסיגנל ונקבל את מירב ההספק דרך הכבל.

rnכמובן שהחיים אינם אידאליים וגם כבלים ומחברים לא… לכן, אורכי כבלים כן משנים (שכן גם ההתנגדות של הכבל הופכת למשמעותית עם הכבל נהיה יותר ארוך) – אולם ככל שאיכות הכבל טובה יותר, ההפסדים והעיוותים הופכים משמעותיים כאשר הכבל הופך ארוך יותר. המשמעות היישומית היא שפחות חשוב דיוק העכבה בכבלים קצרים, בעוד שכבלים ארוכים דורשים דיוקים הרבה יותר גבוהים (ולכן כבלים איכותיים מתייקרים מאוד כאשר הם ארוכים יותר).rn



rnמסקנות


rnכאשר מדובר בכבלים קצרים, דיוק מוחלט בעכבות פחות קריטי, וניתן לרכוש כבלים זולים אשר יעשו את עבודתם נאמנה. ככל שהאורך גדל, או כאשר המסך גדול מאוד (כל עיוות בתמונה נראה בקלות), רצוי לרכוש כבלים יותר איכותיים אשר בד"כ (לא תמיד!) יהיו עם עכבה יותר מדוייקת.rn

rnהמאמר נכתב ע"י rnrnעפר לאור


12:00
  /  
20.12.2004
  

1