Conheça o áudio: uma confusão de cabos

Passamos vários meses nesta série viajando pelo mundo do áudio e, ao longo do caminho, examinamos as várias partes de um sistema Hi-Fi, desde o alto-falante até a fonte. Tem sido um passeio agradável cheio de detalhes técnicos e examinando os mitos do Hi-Fi em igual medida, mas agora é hora de descer para uma das áreas mais simples e controversas da reprodução de áudio. Todo componente de áudio, seja digital ou analógico, deve ser conectado a qualquer sistema do qual faça parte, e esse é o trabalho dos cabos de áudio, às vezes chamados de interconexões. Eles são provavelmente o único componente mais suscetível a reclamações tênues sobre seu desempenho, com audiófilos preparados para gastar grandes somas em cabos que alegam oferecer um pouco mais de desempenho auditivo. Há algo nele, ou são todos os mesmos pedaços de arame com os mais caros sendo uma farsa? Hora de dar uma olhada.

Em um sistema de áudio doméstico típico com sinais digitais e analógicos, você pode esperar encontrar dois tipos de cabos, interconexões elétricas que podem transportar sinais analógicos ou digitais e ópticas para sinais digitais. Estamos aqui para falar sobre os cabos elétricos aqui, pois são usados ​​para sinais analógicos, então vamos começar com um pouco de teoria da linha de transmissão.

Talvez um dos primeiros circuitos elétricos que você construiu tenha uma bateria e uma lâmpada de lanterna conectadas com um cabo flexível de dois núcleos. Quando você tocou o fio nos terminais da bateria, a lâmpada acendeu e, quando a soltou, a luz se apagou. Era um circuito DC com dois estados, ligado e desligado, e era só isso. Mas se você conectar um osciloscópio de armazenamento ao fio enquanto conecta a lâmpada, poderá notar algo interessante. Em vez de pular de desligado para ligado em uma transição instantânea, na verdade, a tensão se curvaria para cima em alguns microssegundos. O circuito CC de repente não parece tão perfeitamente bi-estado quanto se pensava, então o que está acontecendo?

A tensão curva para cima porque os fios e a lâmpada não são perfeitos. Eles têm uma pequena quantidade de resistência, indutância e capacitância, chamados de parasitas, e é a interação entre eles que faz com que a tensão suba em um curto período de tempo, e não imediatamente. É quase imediato, então é bom para uma lanterna, mas assim que fios semelhantes forem usados ​​para transportar um sinal, esse circuito RCL parasita começará a afetá-lo. Os primeiros engenheiros de telégrafo e telefonia enfrentaram esse problema, pois seus fios se estendiam por centenas de quilômetros e, portanto, tinham valores significativos de R, C e L que davam o efeito de um filtro passa-baixa. Suas tentativas de entender o fenômeno deram origem ao que hoje chamamos de teoria da linha de transmissão, com a qual qualquer pessoa que tenha trabalhado com RF deve estar intimamente familiarizada.

Dito isto, uma interconexão de áudio é uma linha de transmissão na qual deve-se levar em consideração os valores R, C e L parasitas. como entenderíamos para circuitos de rádio não importa muito em frequências de áudio. A razão se resume ao curto comprimento de uma interconexão de áudio, que em algo da ordem de alguns pés (ou um metro) tem valores parasitas que são tão pequenos que fazem pouca diferença como um filtro passa-baixa. Quando isso é comparado ao comprimento de onda em frequências de áudio – 300 km a 1 kHz – é insignificante.

Voltando à lâmpada da nossa lanterna, a corrente naqueles fios da bateria era DC, sempre fluindo na mesma direção. Se os imaginarmos como fios de cobre de espessura única, podemos imaginar a corrente dentro deles como se fosse um fluxo de água em um sistema de encanamento idealizado, com o fluxo distribuído uniformemente em sua seção transversal. Sabemos que a corrente elétrica cria campos magnéticos, então os fios que alimentam nossa lâmpada estarão cercados por um campo estático enquanto a corrente CC fluir.