I cavi nell'audio - proprietà

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1 I cavi nell'audio - proprietà I cavi utilizzati per le connessioni audio sono un argomento spesso sottovalutato ma in realtà molto importante. Dei cavi di alta qualità sono in grado di far suonare meglio le attrezzature di cui disponiamo, indipendentemente dalla loro fascia di appartenenza. Ricordiamo sempre, infatti, che la qualità complessiva dello studio è pari a quella della parte peggiore della catena: e troppo spesso la parte peggiore è costituita proprio da cavi inadeguati o mal realizzati. Andiamo a conoscere, allora, qualcosa di più sulle proprietà di queste armi a disposizione dell audiofilo. Scegliendo dei cavi ad hoc daremo certamente una marcia in più al nostro Home Studio! I cavi hanno caratteristiche FISICHE ed ELETTRICHE. PROPRIETÀ ELETTRICHE L impedenza propria del cavo si calcola con la formula: dove: * R viene detta la resistenza elettrica del conduttore e la sua misura viene indicata con Ω. * ρ (pron. "ro") è la resistività del mezzo (Il mezzo può essere rame, una lega di rame e bronzo, ecc... Raramente argento per via dell ossidazione, oppure oro ma solo per i connettori Vedi il paragrafo dedicato). * l (elle) è la lunghezza del cavo (in metri) * S è la sezione del cavo (in m 2 ) La resistività ρ dipende dal materiale e dalla temperatura. Poichè R si misura in Ω, l in m e S in m 2, la misura di ρ sarà espressa in Ωm. Una tabella delle resistività a 20 C può essere consultata cliccando qui. NB: Dalla formula si deduce che cavi più lunghi e stretti sono più dissipativi.

2 X C è la reattanza capacitiva tipica dei condensatori. X L è la reattanza induttiva, un ostacolo opposto alle variazioni del campo magnetico. NB: Per calcolare l impedenza propria dei cavi, non è necessario applicare questa formula. A dire il vero, non lo fa ormai più nessuno, e questo dato è di solito specificato dal costruttore. Però conoscere la formula, e il principio che vi è dietro, non potrà che esservi d'aiuto. In relazione al tipo di segnale che trattiamo andremo a operare con una scala di Voltaggi differenti: - Segnale Microfonico (Mic): mv - Segnale di Linea (Line): V - Segnale di Potenza: 10V (Fenomeno dell autoinduzione molto importante: La corrente i infatti è molto più elevata che negli altri 2 casi per via delle sezione maggiore necessaria a gestire la corrente). L impedenza caratteristica deve essere minimalizzata, in modo tale che il cavo non sia tale da aumentare la Z in uscita totale vista dalla Z in ingresso del dispositivo ricevente. Dopo avere appreso questo concetto è facile capire che un cavo microfonico non è adatto ad utilizzi nell ambito della potenza: se usiamo un cavo microfonico per segnali di potenza infatti, il cavo stesso può fondere. Viceversa, andremo a perdere troppo segnale. PROPRIETÀ MECCANICHE Le proprietà meccaniche del cavo sono essenzialmente le seguenti: - Resistenza alla trazione - Flessibilità

3 - Mantenimento delle caratteristiche elettriche se sottoposto a sforzo La guaina che protegge i conduttori serve proprio a migliorare le caratteristiche meccaniche del cavo. Può esserci un ulteriore protezione in tela per la resistenza al calpestìo. LO SCHERMO (Solo Mic e Line) Il segnale è spesso sottoposto a disturbi. Il livello di questi disturbi è paragonabile al segnale microfonico; i segnali di potenza infatti non sono MAI schermati. Lo schermo (dall inglese shield) è un normale CONDUTTORE, che avvolge i 2 conduttori che trasportano il segnale, e viene connesso allo chassis dei dispositivi, scaricando a terra eventuali disturbi. È fondamentalmente un terzo conduttore e può essere di 3 tipi: - A Spirale (Wrapped) Si piega molto, ma scherma poco. Lo schermo è avvolto a spirale attorno ai conduttori. E il più flessibile di tutti, ma quando il cavo viene piegato, alcune piccole zone vengono scoperte, creando la possibilità di interferenza da parte di disturbi in HF (High Frequency - Piccole Onde). - Intrecciato (Braided) È il più utilizzato ed è una via di mezzo tra tutti e 3 gli schermi. Ha una buona flessibilità e una schermatura più omogenea rispetto al Wrapped shield. - A Lamina (Foiled) È un unico foglio che avvolge i conduttori per tutto il percorso. Per permettere la saldatura è presente un filo connesso alla lamina che serve alle connessioni esterne. Tali cavi hanno una schermatura ottimale, dunque qualitativamente migliore dal punto di vista elettrico, ma è poco o per nulla flessibile. Lo schermo non è sempre efficace, ad esempio per i disturbi di tipo elettromagnetico, per questo è necessario utilizzare il bilanciamento del segnale (dal vivo è OBBLIGATORIO!!!) Per evitare problemi di tipo capacitivo (conduttori paralleli) i conduttori vengono attorcigliati (twisted pair). MAI farlo per i conduttori di Potenza (si aumenterebbero i problemi di natura elettromagnetica!!) CAVI SBILANCIATI E BILANCIATI In linea generale l interno dei cavi bilanciati (balanced) e sbilanciati (unbalanced) può essere schematizzato in questo modo: 2 Conduttori: Unbalanced

4 3 Conduttori: Balanced I cavi possono essere classificati a seconda del numero di conduttori usati (contenuti nell unica guaina): Monopolari + Schermo: equivale ad un bipolare. Usato per connessioni sbilanciate. Bipolari: è assente la schermatura, dunque è adatto a connessioni di Potenza. Bipolari + Schermo: in questo caso lo schermo non viene utilizzato per il trasporto del segnale. Adatto per connessioni Bilanciate o connessioni Sbilanciate con Schermo in comune (Stereo unbalanced, Insert ). Multipolari + Schermo (Fruste): Possono avere un unico schermo in comune (immagine esempio) o uno schermo per ogni conduttore.

5 MATERIALI - Rame: Generalmente il più usato. - Lega Rame-Bronzo: Più resistente dal punto di vista fisico (Per migliorare la resistenza fisica, il conduttore è fatto da più fili avvolti assieme). - Oro, Argento: (Vedi Neutrik Gold) utilizzati per i connettori e non per i cavi. Il punto di connessione è placcato in oro per evitare le ossidazioni. - Oxygen Free: Sono trattati chimicamente per migliorare la conduzione. Il problema è che durano mediamente 5 volte in meno dei normali cavi. IL PROBLEMA DEL GROUND LOOP (Loop di Terra) Il Ground Loop (Ronzio di 50 Hz dato dalla tensione di rete) nasce dalla seguente situazione: Il dispositivo A e quello B sono alimentati, e pertanto vengono messi a terra (attraverso i loro chassis). Se le due Ground (dall inglese: terra) sono in comune, si ha un circuito chiuso, che invece di eliminare i disturbi, crea loro un percorso, ovvero un Ground Loop. Tale problema è peggiorato nel caso di connessioni sbilanciate. Per ovviare a questo problema si deve tagliare il loop (tagliando letteralmente il cavo che trasporta la massa) in un punto ottimale. ATTENZIONE: Mai tagliare il loop a livello dell alimentazione, ma agire sul circuito delle apparecchiature. La strategia è quella di fare in modo che le messe a terra vengano convogliate nello chassis di un unica macchina. ESEMPI DI CONNESSIONI

6 Per ovviare al problema del loop di Terra La connessione sbilanciata classica: Lo schermo fa anche da negativo. In questo caso non è possibile intervenire tagliando lo shield poiché lo schermo è in questo caso un conduttore. Cavi dual conductor + shield per connessioni Unbal Unbal sono utili per tagliare un Ground Loop. La X determina il taglio che si deve fare, ovvero prima che lo schermo arrivi al source e non prima. Così facendo lo schermo esiste comunque per tutto il percorso del cavo, ma non essendo collegato a monte, non chiude un eventuale loop. Le interferenze e i disturbi vengono comunque schermati, come nel caso precedente. Cavi dual conductor per connessioni Unbal Bal (Nei connettori: TS TRS). Fondamentalmente si ottimizza l uscita Sbilanciata per farla arrivare a una Bilanciata. (ATTENZIONE: È solo un esempio, il segnale deve essere bilanciato con le DI Box!!!!) Lo schermo Flottante (X = taglio) è coerente con le scelte fatte per il taglio del Ground Loop. Cavo Bipolare + Schermo per connessioni Bal Bal (TRS TRS). In questo caso il Ring è ponticellato con lo Sleeve nel Source, per avere una situazione simile alla precedente. In parole povere, abbiamo un cavo che, dalla parte del source (quindi da dove parte il segnale) è composto da TIP con il segnale positivo, e RING e SLEEVE collegati tra loro. Lo schermo, come detto, è flottante. Con connessione TS XLR (sempre con cavi bipolari + Schermo) si agisce nella stessa maniera: al Tip colleghiamo i due conduttori (che dall XLR sono collegati ai Pin 2 e 3) lasciando lo schermo flottante per tagliare il Ground Loop. Allo stesso modo operiamo con connettori XLR XLR ( Sempre Dual Cond. + Shld). Dalla parte

7 del Source lasciamo libero il Pin 1 dove normalmente colleghiamo lo schermo. Ovviamente ricordiamoci di segnare in qualche modo il connettore che va al Source e quello che va al Target! ;-) EFFETTO DELL AUTOINDUZIONE (Skin Effect) Accenniamo ora questo particolare fenomeno. La definizione: fenomeno consistente nell'instaurarsi di una forza elettromotrice in un circuito elettrico a causa della variazione d'intensità della corrente che in esso circola. Il principale effetto prodotto dalla circolazione di una corrente è la creazione di un campo magnetico le cui linee di forza si concatenano con il circuito stesso. Il rapporto tra il flusso totale concatenato (Nj = numero di volte che il circuito elettrico si concatena con il flusso magnetico j) e la corrente (i) che lo produce si chiama coefficiente di autoinduzione o induttanza (L): L = Nj / i Se per qualche ragione la corrente i varia, anche il flusso da essa generato varia. Per la legge dell'induzione elettromagnetica, nel circuito elettrico nasce una forza elettromotrice il cui valore dipende dalla variazione di flusso e dalla rapidità con cui tale variazione avviene. Senza entrare troppo nello specifico, ci basta sapere che per segnali di potenza, alle alte frequenze, si ha il problema della autoinduzione a causa degli alti valori di corrente. La zona contrassegnata con il colore giallo è la Zona di svuotamento (all interno del conduttore) provocata dalla corrente di autoinduzione che si oppone al passaggio della corrente (vedi definizione) per questo motivo la corrente si muove verso l esterno del conduttore. In questo modo diminuisce la sezione utile del connettore e conseguentemente aumenta la Z (parte resistiva) e la dissipazione di potenza. Il fenomeno della autoinduzione aumenta in funzione di: - i (corrente) - Frequenza del segnale. LE FRUSTE MULTIPOLARI Sono dei particolari tipi di cavo che consentono di trasferire più linee (segnali) in un unico cavo (vedi immagine poco più su). Si deve fare attenzione a fare scorrere il segnale in un unica direzione!! Ad esempio si possono verificare dei problemi nel caso (in live) del microfono e della relativa spia. In questo caso infatti il segnale del microfono arriva (per ipotesi) alla consolle FOH per poi essere rimandato alla spia del

8 cantante. In questo caso non è possibile usare una frusta, il perché è presto detto. Il segnale della spia, che è più alto di livello in confronto a quello del microfono, si autoinduce nel cavo di quest ultimo e si crea una interferenza che può degradare molto il segnale.