Publicamos nesta edição a segunda parte deste interessante artigo em que o autor destaca o papel principal desempenhado pelas conexões em uma solução de áudio e vídeo.Por: Alejandro Bidondo*
Um cabo ressoa (torna-se uma antena) para frequências cujo comprimento de onda de trimestre é igual ao comprimento físico dele, ou seja, os 50m ressoarão, tornar-seão "circuito aberto", numa frequência de 900KHz.
Referindo-se a cabos para conexões entre sistemas, com um ou dois materiais vivos, de malha e isolantes, os equivalentes elétricos são mais complexos (parâmetros concentrados ou distribuídos dependendo dos comprimentos do mesmo) e também apresentarão magnitudes de suas variáveis de impedâncias com a frequência.
Nota: Um termo cujo conceito não deve ser negligenciado é impedância: "é a aparente resistência de corrente alternada de um circuito contendo capacitores e/ou indutores, além de componentes resistivos puros".
O objetivo de qualquer aterramento é conectar eletricamente objetos condutores (por exemplo, armários de equipamentos), para minimizar as diferenças de tensão (tensão) entre eles. Uma boa definição dizia: "A Terra é apenas um caminho de retorno para a corrente elétrica." Além disso, vale ressaltar que a corrente elétrica sempre retorna à fonte, por meio de trajetos físicos projetados ou acidentais (este último em referência a contatos elétricos ou "vazamentos" não previstos ou não levados em conta na fase de projeção do sistema). A Figura 2 mostra um esquema simplificado da conexão elétrica típica da energia doméstica de 3 condutores.
Um dos casos mais comuns de falha em equipamentos elétricos e eletrônicos é a perda de isolamento, de modo que a corrente elétrica provavelmente circulará em quantidades significativas para o armário de metal. Se o equipamento elétrico/eletrônico estiver conectado à rede de tubulação de energia doméstica por meio de um conector comumente chamado de "três pernas" ou três contatos, um deles é o sinal de linha, o outro é o neutro e o terceiro é a terra (ou "terra"). Alguns exemplos deles podem ser vistos na Figura 3, cortesia de Brocade (http://www.foundrynet.com). 
O contato do solo deve ser eletricamente conectado ao neutro na placa principal do edifício para que ele funcione corretamente.
Vale ressaltar que não é aconselhável desconectar deliberadamente o terceiro contato elétrico correspondente à terra de qualquer equipamento que o tenha, uma vez que coloca em risco de eletrocussão os usuários do equipamento ao qual corresponde.
No caso de instalações sem conexão elétrica dos armários à terra (por exemplo: 3º contato inexistente), é aconselhável usar um interruptor diferencial na entrada do circuito doméstico. Ele compara permanentemente a corrente da linha viva e a do neutro. Se a diferença entre eles exceder uma certa magnitude, o interruptor diferencial abre o circuito como uma segurança, uma vez que seria derivado de caminhos imprevistos, como através de uma pessoa, eletrocutando-o.
Nota: Uma corrente de aproximadamente 1mA passando por um ser humano produzirá apenas um formigamento. Um dos cerca de 10mA causará contrações musculares involuntárias. Um dos mais de 50mA pode levar à morte.
Se for apresentado o caso de um curto-circuito devido à perda de isolamento elétrico de algum componente, o circuito equivalente seria o da Figura 4, na qual o aterramento não está envolvido.
Capacidades parasitárias e circuitos geradores de ruído
Em todos os equipamentos eletrônicos ou elétricos há capacidades parasitárias (assim chamadas porque não foram projetadas ou pretendidas) entre a linha de energia e o gabinete ou chassi. Estes existem entre os enrolamentos do transformador primário e secundário (CP) da fonte de alimentação e nunca são mostrados nos diagramas do circuito. Além disso, outras capacidades parasitárias aparecem se o equipamento em análise tiver filtros RF (CF). Essas capacidades parasitárias fazem com que uma corrente de vazamento circule entre a linha de energia, os condutores de massa do equipamento em análise e seu gabinete.
Sabendo disso, a origem do tipo de ruído "hum" e "buzz" não se deve a sistemas de terra ou massa ruins, mas às capacidades parasitárias (CP e CF) de qualquer fonte de alimentação.
De acordo com o regulamento de segurança dos EUA UL (Underwriters Laboratories), para equipamentos sem conector terrestre é permitido um máximo de 0,75mA de corrente de vazamento das fontes de energia para os armários. Para equipamentos com conector de terra, esta corrente é limitada a um máximo de 5mA.
Não é um fato menor entender a linha de distribuição de energia (220VAC ou 110VAC) como uma linha de transmissão mal carregada (isso significa que a impedância da linha de transmissão não é igual à impedância de carga do mesmo), o que gera ondas e reflexos permanentes entre as impedâncias de carga e saída do gerador de energia. Ou seja, a linha de energia não só carrega o sinal puro de 50 ou 60Hz, mas também a infinidade de eventos transitórios que são adicionados nela, como pode ser visto nas figuras 6 e 7.
A Figura 7 mostra o espectro de uma corrente de vazamento através de um capacitor de 3nF alimentado por um sistema de 110VAC, 60HZ (Cortesia de Jensen Transformers e Bill Whitlock, http://www.jensen-transformers.com).
Brevemente expostos as razões que introduzem ruídos na interconexão de sistemas, só seria necessário conhecer as metodologias para detectar os circuitos estabelecidos para eliminá-los de forma eficiente.
Referências
Whitlock, Bill. "Entendendo, encontrando e eliminando loops terrestres em Áudio & Vídeo
sistemas", Jensen Transformers, 2005.
Macatee, Stephen. "Dispositivos de aterramento e blindagem de áudio". Rane nota #151. Corporação Rane. 1995; verificar don 2002.
Kuphaldt, Tony. "Lições em circuitos elétricos, Vol II – AC". http://www.faqs.org/docs/electric/AC/index.html.
*O engenheiro Alejandro Bidondo é doutor em Engenharia Acústica pela UPM e faz parte da área de Engenharia e Vendas de Som.
Leave your comment