Transmissão de Sinais em Sistemas de Áudio, Quais Problemas Prestar Atenção
[Introdução] Sistemas de áudio profissionais são compostos por muitos equipamentos com funções diferentes. Após projetar o sistema de acordo com os requisitos de uso e selecionar os equipamentos, é necessário conectar esses dispositivos de acordo com o projeto, formando um sistema completo capaz de atender aos requisitos. Para sistemas fixos, os equipamentos são instalados em racks e todas as conexões são fixadas de acordo com padrões e normas. Para sistemas móveis, como shows, apresentações ao ar livre, etc., medidas efetivas de fixação temporária para equipamentos e cabos são necessárias para garantir segurança.
As conexões e instalações do sistema de áudio envolvem muitas questões de engenharia, incluindo projeto e construção da sala de controle, infraestrutura de cabos e conduítes, alimentação do sistema, etc. Aqui discutiremos alguns problemas aos quais prestar atenção na transmissão de sinais em sistemas de áudio.
1. Casamento de Impedância
A porta de entrada de sinal é a carga da porta de saída de sinal. Em que faixa o casamento de impedância entre elas deve estar para atender aos requisitos depende geralmente do projeto do dispositivo de saída. Para otimizar o estado de transmissão do sinal de áudio, a impedância de entrada da interface deve satisfazer o requisito de impedância de carga da interface de saída da fonte de sinal. Caso contrário, afetará o estado operacional do equipamento de áudio, causando distorção do sinal de saída. Em casos graves, pode até danificar o equipamento fonte.
Teoricamente, quando a impedância de saída é igual à impedância de carga, a eficiência de transmissão do sinal é máxima. Se a impedância de saída for maior que a impedância de carga, a maior parte da energia do sinal será perdida no circuito de saída, o que obviamente prejudica a transmissão. Portanto, equipamentos de áudio são geralmente projetados com impedância de entrada maior que a de saída.
Em conexões gerais de equipamentos de áudio, desde que a impedância de carga seja maior que a impedância de saída do sinal, o funcionamento será normal. Mas a impedância de entrada não pode ser projetada muito alta ou muito baixa: muito alta reduz a imunidade a ruído do cabo; muito baixa causa degradação da resposta de frequência.
2. Nível de Transmissão do Sinal
O objetivo da conexão do sistema de áudio é transmitir sinais. O estado ideal de transmissão de sinal de áudio requer que o nível de saída da fonte de sinal seja maior ou igual à sensibilidade da interface de entrada. Caso contrário, a relação sinal-ruído (SNR) se deteriorará. Os circuitos de entrada/saída de linha em equipamentos profissionais geralmente têm ganho fixado em 0dB, ou seja, o equipamento não amplifica nem atenua o sinal de entrada/saída, mantendo seu nível constante durante a transmissão. Isso garante um valor de referência para o ajuste das unidades de controle de nível.
Nas conexões do sistema, preste atenção ao casamento de níveis de entrada/saída. Caso contrário, pode causar distorção por corte (clipping) ou excitação insuficiente, reduzindo a SNR de todo o sistema. Normalmente, equipamentos de áudio (mesas de som, processadores, amplificadores) se conectam via nível de linha. Geralmente há dois padrões: +4dBu (1.228V) e -10dBV (0.775V). É melhor que os equipamentos do sistema usem o mesmo padrão de nível de linha, facilitando ajustes e uso. Além disso, alguns processadores de som, especialmente processadores de efeitos, possuem função de conversão de nível de interface para atender tanto instrumentos eletrônicos quanto sistemas profissionais. Essa chave geralmente fica na parte traseira do equipamento, com opções como +4 dBu, -10 dBV, -20dBV. Em sistemas de reforço de som, ajuste-a para +4dBu.
3. Formas de Conexão para Sinais Fracos
As entradas/saídas de equipamentos profissionais têm terminais não balanceados, balanceados por transformador, balanceados diferenciais, etc. Portas balanceadas para balanceadas e não balanceadas para não balanceadas podem ser conectadas diretamente; em situações de maior exigência, entre portas balanceadas e não balanceadas, é necessário um conversor específico. Os conversores comuns são: conversor com transformador passivo, conversor de meia-tensão e conversor ativo com amplificador diferencial.
Em situações menos críticas, terminais não balanceados e balanceados podem ser conectados diretamente: o terminal quente (hot) do balanceado conecta-se ao terminal de sinal do não balanceado; o terminal frio (cold) do balanceado conecta-se ao terra do não balanceado; e o terra (ground) do balanceado conecta-se à blindagem do cabo.
Exceto para a transmissão de potência entre amplificador e alto-falante, para melhorar a imunidade a ruído e garantir a SNR, as conexões de sinal em sistemas profissionais devem preferencialmente usar transmissão balanceada. Equipamentos profissionais geralmente oferecem entradas/saídas balanceadas.
A transmissão balanceada usa sistema de três fios, com cabo blindado de dois condutores. A malha de blindagem serve como terra, os outros dois condutores conectam-se ao quente (referência positiva) e ao frio (referência negativa). Como as correntes de sinal nos dois condutores centrais são iguais em magnitude mas opostas em direção, interferências eletromagnéticas externas induzidas no cabo serão subtraídas e canceladas na entrada.
Sistemas profissionais às vezes incluem fontes sonoras domésticas com saídas não balanceadas. Além disso, instrumentos como guitarra elétrica, baixo elétrico, teclado, sintetizador também usam saídas não balanceadas. Portanto, conexões não balanceadas são inevitáveis. Duas observações importantes: 1) Ao usar conexão não balanceada, especialmente para níveis baixos, minimize o comprimento do cabo. Se necessário, instale um pré-amplificador próximo ao dispositivo de saída não balanceado para elevar o nível e converter para saída balanceada antes de uma transmissão longa, ou use um transformador para converter o sinal para balanceado. Como existem dispositivos com transmissão não balanceada no sistema, surge a necessidade de conversão balanceado/não balanceado e vice-versa. Às vezes essa conversão é simples, mas às vezes requer um transformador para resolver adequadamente.
As conexões e instalações do sistema de áudio envolvem muitas questões de engenharia, incluindo projeto e construção da sala de controle, infraestrutura de cabos e conduítes, alimentação do sistema, etc. Aqui discutiremos alguns problemas aos quais prestar atenção na transmissão de sinais em sistemas de áudio.
1. Casamento de Impedância
A porta de entrada de sinal é a carga da porta de saída de sinal. Em que faixa o casamento de impedância entre elas deve estar para atender aos requisitos depende geralmente do projeto do dispositivo de saída. Para otimizar o estado de transmissão do sinal de áudio, a impedância de entrada da interface deve satisfazer o requisito de impedância de carga da interface de saída da fonte de sinal. Caso contrário, afetará o estado operacional do equipamento de áudio, causando distorção do sinal de saída. Em casos graves, pode até danificar o equipamento fonte.
Teoricamente, quando a impedância de saída é igual à impedância de carga, a eficiência de transmissão do sinal é máxima. Se a impedância de saída for maior que a impedância de carga, a maior parte da energia do sinal será perdida no circuito de saída, o que obviamente prejudica a transmissão. Portanto, equipamentos de áudio são geralmente projetados com impedância de entrada maior que a de saída.
Em conexões gerais de equipamentos de áudio, desde que a impedância de carga seja maior que a impedância de saída do sinal, o funcionamento será normal. Mas a impedância de entrada não pode ser projetada muito alta ou muito baixa: muito alta reduz a imunidade a ruído do cabo; muito baixa causa degradação da resposta de frequência.
2. Nível de Transmissão do Sinal
O objetivo da conexão do sistema de áudio é transmitir sinais. O estado ideal de transmissão de sinal de áudio requer que o nível de saída da fonte de sinal seja maior ou igual à sensibilidade da interface de entrada. Caso contrário, a relação sinal-ruído (SNR) se deteriorará. Os circuitos de entrada/saída de linha em equipamentos profissionais geralmente têm ganho fixado em 0dB, ou seja, o equipamento não amplifica nem atenua o sinal de entrada/saída, mantendo seu nível constante durante a transmissão. Isso garante um valor de referência para o ajuste das unidades de controle de nível.
Nas conexões do sistema, preste atenção ao casamento de níveis de entrada/saída. Caso contrário, pode causar distorção por corte (clipping) ou excitação insuficiente, reduzindo a SNR de todo o sistema. Normalmente, equipamentos de áudio (mesas de som, processadores, amplificadores) se conectam via nível de linha. Geralmente há dois padrões: +4dBu (1.228V) e -10dBV (0.775V). É melhor que os equipamentos do sistema usem o mesmo padrão de nível de linha, facilitando ajustes e uso. Além disso, alguns processadores de som, especialmente processadores de efeitos, possuem função de conversão de nível de interface para atender tanto instrumentos eletrônicos quanto sistemas profissionais. Essa chave geralmente fica na parte traseira do equipamento, com opções como +4 dBu, -10 dBV, -20dBV. Em sistemas de reforço de som, ajuste-a para +4dBu.
3. Formas de Conexão para Sinais Fracos
As entradas/saídas de equipamentos profissionais têm terminais não balanceados, balanceados por transformador, balanceados diferenciais, etc. Portas balanceadas para balanceadas e não balanceadas para não balanceadas podem ser conectadas diretamente; em situações de maior exigência, entre portas balanceadas e não balanceadas, é necessário um conversor específico. Os conversores comuns são: conversor com transformador passivo, conversor de meia-tensão e conversor ativo com amplificador diferencial.
Em situações menos críticas, terminais não balanceados e balanceados podem ser conectados diretamente: o terminal quente (hot) do balanceado conecta-se ao terminal de sinal do não balanceado; o terminal frio (cold) do balanceado conecta-se ao terra do não balanceado; e o terra (ground) do balanceado conecta-se à blindagem do cabo.
Exceto para a transmissão de potência entre amplificador e alto-falante, para melhorar a imunidade a ruído e garantir a SNR, as conexões de sinal em sistemas profissionais devem preferencialmente usar transmissão balanceada. Equipamentos profissionais geralmente oferecem entradas/saídas balanceadas.
A transmissão balanceada usa sistema de três fios, com cabo blindado de dois condutores. A malha de blindagem serve como terra, os outros dois condutores conectam-se ao quente (referência positiva) e ao frio (referência negativa). Como as correntes de sinal nos dois condutores centrais são iguais em magnitude mas opostas em direção, interferências eletromagnéticas externas induzidas no cabo serão subtraídas e canceladas na entrada.
Sistemas profissionais às vezes incluem fontes sonoras domésticas com saídas não balanceadas. Além disso, instrumentos como guitarra elétrica, baixo elétrico, teclado, sintetizador também usam saídas não balanceadas. Portanto, conexões não balanceadas são inevitáveis. Duas observações importantes: 1) Ao usar conexão não balanceada, especialmente para níveis baixos, minimize o comprimento do cabo. Se necessário, instale um pré-amplificador próximo ao dispositivo de saída não balanceado para elevar o nível e converter para saída balanceada antes de uma transmissão longa, ou use um transformador para converter o sinal para balanceado. Como existem dispositivos com transmissão não balanceada no sistema, surge a necessidade de conversão balanceado/não balanceado e vice-versa. Às vezes essa conversão é simples, mas às vezes requer um transformador para resolver adequadamente.