Muitos investem milhares de dólares em equipamentos sofisticados de áudio, possuindo os recursos mais avançados que existem a disposição; instalam caríssimos sonofletores com alto-falantes de potências e respostas de frequências fabulosas, mas não se preocupam muito com os cabos de áudio que pode significar a diferença entre se obter o que o sistema oferece em matéria de som ou não.
Ao contrário do que muitos podem pensar, a ligação entre seu aparelho de som e os alto-falantes ou entre as fontes de sinal e os amplificadores, influi muito mais na qualidade do som do que se pode imaginar. Mais do que isso: os cabos de áudio são tão importantes para a qualidade de som quanto os próprios equipamentos sofisticados que formam o sistema, e isso ficará claro neste artigo. Nele, sem parodiar Sheakspeare, os leitores ligados em som, vão ver que existe muito mais coisas entre o seu amplificador e a caixa acustica que influem na qualidade de seu som, do que nossa vã filosofia pode imaginar!
Durante muito tempo, a principal preocupação ao se instalar os cabos de interligação das caixas acusticas aos amplificadores era sua resistência.
Os cabos mais grossos possíveis eram recomendados, no sentido de se obter menor resistência e com isso se reduzir as perdas.
A preocupação com o que poderia ocorrer com o sinal em função da indutância de um cabo longo ou a capacitância entre fios, não era levada muito a sério uma vez que se acreditava que nas baixas frequências de áudio, uma pequena indutância ou capacitância não traria alterações perceptíveis nos sinais que chegassem aos alto-falantes.
Para que os efeitos da indutância e capacitância de um cabo comum se tornassem evidentes, acreditava-se que a frequência do sinal deveria ter pelo menos uns 50 kHz.
Na verdade a própria qualidade dos amplificadores e outros equipamentos eletrônicos não era suficientemente alta para que os problemas introduzidos por um cabo comprometessem a qualidade de reprodução.
Esta despreocupação com os cabos entretanto, começou a ser importante a partir do momento em que a parte eletrônica do sistema adquiriu qualidade suficiente para superar as alterações introduzidas por um cabo, por pequena que fosse, e com isso exigir melhor desempenho também desta parte do sistema.
Estava claro que a utilização de fios comuns na ligação desses elementos deveria ser rapidamente substituída pela utilização de fios especiais, com características que contornassem os diversos problemas constatados e que iam muito além da indutância e capacitância.
Hoje, o leitor que deseja ter um desempenho perfeito de um sistema de som não se preocupa somente com a marca e as características dos amplificadores, caixas, alto-falantes como também com a qualidade dos cabos e dos conectores.
Grandes industrias fabricam cabos especiais para áudio com características que visam contornar os principais problemas que ocorrem nos fios comuns e que passamos a analisar a seguir.
CABOS & FIOS
Existe uma diferença entre o que se denomina cabo e o que se denomina fio. Na parte inicial deste artigo, usamos o termo genérico "fio" para indicar o meio de ligação do amplificador à caixa, no sentido de que se tratam de condutores comuns.
No entanto, no decorrer do artigo a diferença de torna patente.
O "fio" tem um condutor unico, enquanto que no cabo temos um aglomerado de condutores. O cabo também pode ser blindado caso em que temos uma malha externa.
O FIO COMUM E SEUS PROBLEMAS
Conforme dissemos anteriormente, um fio comum além de uma certa resistência que depende de sua espessura e de seu comprimento também representa uma capacitância.
Em princípio, o cabo deve ter mínima resistência para que todo o sinal seja transferido do amplificador aos alto-falantes sem perdas. A presença de uma resistência pura seria tolerada num valor baixo pois ela atenuaria o sinal de forma linear, não provocando deformações que afetassem a qualidade do som.
Assim, desde que o comprimento total do cabo não ultrapasse um valor que diminuísse muito a potência no percurso, seu uso seria tolerado. No entanto, como esse cabo é ao mesmo tempo indutivo e capacitivo, ocorrem alterações nos sinais de forma não linear.
Na figura 1 temos o circuito equivalente a um cabo.
O tipo de alteração introduzida pelo cabo depende de sua frequência e com isso temos nos alto-falantes um sinal com composição diferente daquele que saiu originalmente do amplificador, conforme mostra a figura 2, em que atenuações maiores nos graves e nos agudos podem ocorrer.
Estas alterações são suficientes para que um sinal rico em harmônicas que garantem o "brilho" do som tenha estes componentes de frequências mais altas, cortadas, obtendo-se assim a reprodução de um som mais "duro".
O tratamento do cabo de áudio como uma linha de transmissão não se aplica. No caso de um transmissor o que se tem, é que, a impedância de saída do circuito, casa com a da linha de transmissão que, por sua vez, casa com a da antena, conforme mostra a figura 3.
Entretanto, um transmissor tem uma frequência única de saída e nela sua impedância é constante. No caso dos amplificadores de áudio isso não ocorre, pois na realidade além de termos uma faixa ampla de frequências, a impedância apresentada muda para cada frequência tanto no caso dos alto-falantes como no dos amplificadores.
O valor dado de impedância que ajuda no projeto do sistema de alto-falantes é especificado para uma determinada frequência.
Mas, os fatos acima que são os mais conhecidos da maioria dos que trabalham com sistemas de áudio não são os únicos que influem numa instalação de som. Existe muito mais.
OUTROS PROBLEMAS
Se bem que nossos ouvidos só consigam ouvir sons cujas frequências estejam na faixa de 16 a 16 000 Hz aproximadamente, os amplificadores precisam amplificar frequências mais altas e os alto-falantes reproduzi-las, pois são as harmônicas mais elevadas em frequências que dão o que denominamos "brilho" a um som.
Isso significa que o sinal que deve ser levado da saída do amplificador às caixas acústicas tem uma faixa muito mais ampla do que a normalmente levada em consideração com base no que podemos ouvir.
As perdas das harmônicas mais elevadas causa deformações num sinal, que têm influência no resultado final e o ouvido percebe isso. um som duro" ou sem "brilho" pode resultar de perdas de frequências altas em determinadas notas.
Veja na figura 4 a deformação do sinal.
Em função disso, que tipos de problemas podemos esperar que ocorram com um cabo comum e como escolher o cabo certo?
Conforme vimos, era crença generalizada que o cabo simplesmente deveria ser o mais grosso possível no sentido de se obter menor resistência e com isso menores perdas.
um primeiro problema que ocorre com um fio grosso é o denominado "efeito pelicular" (skin effect). O que ocorre é que num condutor sólido, conforme mostra a figura 5, as correntes tendem a percorrê-lo pela superfície externa, e no caso de um sinal de áudio, as diferentes frequências encontram diferentes resistências.
Quanto mais alta a frequência mais se faz sentir a influência do problema.
Assim, ocorrem problemas de defasagem na propagação do sinal de áudio por um cabo muito grosso, que ao contrário do que se pensa ocorrem na faixa das frequências de áudio.
Cálculos mostram que a máxima espessura que pode ter um cabo de áudio antes que as consequência do efeito pelicular se tornem perceptíveis é de 0,8 mm.
Entretanto, as potências elevadas dos sistemas de som, exigem resistências menores do que as que um fio dessa espessura pode apresentar, mesmo em comprimentos pequenos dentro de uma sala de dimensões comuns, por exemplo.
Evidentemente, não se deve usar espessuras menores já que aí teremos uma resistência maior e portanto uma atenuação maior do sinal.
uma possibilidade de se obter menor resistência sem usar fios mais grossos consiste em agrupar os fios em cabos, mas neste caso ainda temos o efeito pelicular a ser considerado.]
O sinal tende a se propagar pelos condutores externos com maior intensidade, havendo então diferentes resistências para os sinais de diferentes frequências.
O problema mais grave ocorre nas altas frequências, pois para um condutor externo ao cabo, a corrente tende eventualmente a circular pela face deste condutor em contato com um condutor mais interno e quando isso ocorre o sinal “salta" de condutor, alterando assim suas características. Este ponto de salto, conforme mostra a figura 6, pode ser associado não só a uma resistência maior como também a capacitâncias e em alguns casos pode até ocorrer uma retificação. Tudo isso e causa de distorção para o sinal.
Estes saltos de um condutor para outros, que acontecem com maior intensidade nas altas frequências, ocorrem milhares de vezes no percurso do amplificador para a caixa acústica, com resultados danosos para a qualidade da reprodução.
A própria formação de uma capa de óxido na superfície dos condutores de um cabo tende a piorar o problema com o tempo.
Outro fator importante que deve ser considerado num cabo, é a chamada interação magnética.
Cada condutor de um cabo cria seu próprio campo magnético com o sinal e estes campos tendem a interagir, afetando as características elétricas do conjunto.
Se levarmos em conta que o cobre é formado por minúsculos cristais, este campo tende a agitar estes cristais, afetando sua capacidade de condução. O efeito é uma espécie de modulação que, dependendo do sentido em que a oscilação do cristal ocorre, pode até exercer um efeito sobre a frequência (Efeito Doppler).
Este efeito é mais intenso com os sinais de frequências mais baixas que, modulando as características do cabo, acaba por afetar ou modular os sinais de frequências mais altas.
Ainda como consequência destes campos, temos a interação mecânica já, que os cabos, em função das correntes conduzidas, manifestam forças que acabam por movimentá-los ou colocá-los em oscilação (caso não estejam firmemente aglomerados) a ponto de produzir efeitos de modulação do sinal.
Esta interação magnética é um dos motivos que leva muitos instaladores a recomendar que não se use um cabo único de interligação da saída do amplificador a um conjunto de caixa que reproduza faixas diferentes de frequências.
Como os sinais de baixas frequências são os principais responsáveis pelas distorções introduzidas por este efeito, recomenda-se o uso de cabos separados para ligar os alto-falantes das diversas faixas, conforme sugere a figura 9.
Este procedimento garante que os sinais de baixas frequências não causem campos que venham modular os sinais de altas provocando distorções em seu percurso até os alto-falantes.
Veja o leitor então que o tipo de cabo usado para ligar um alto-falante de graves, por exemplo, deve ser diferente do tipo usado para ligar um alto-falante de agudos.
Mais um fator que influi na maneira como os sinais se propagam num condutor: a qualidade do material de que ele é feito. Normalmente, ao se pensar num condutor, material que se imagina ser melhor é o cobre e a prata.
A prata resultaria num custo elevado, de modo que normalmente estes condutores são feitos de cobre (e em alguns casos cobre revestido de prata externamente).
No entanto, o cobre de alto grau de pureza, usado em fios de boa qualidade é formado por cristais ou grãos que lhe conferem uma certa descontinuidade.
um fio não é então uma estrutura homogênea com as mesmas propriedades elétricas em qualquer ponto considerado. Estes fios possuem algo em torno de 4 500 grãos ou cristais diferentes por metro de comprimento.
Isso significa que o sinal em cada metro deve passar por 4500 transições de um meio para outro que são responsáveis por alterações de sua forma de onda de maneira seletiva. Vimos isso quando explicamos o que ocorre quando o sinal salta de um condutor para outro que está em contato num cabo, conforme mostra a figura 10.
Percebendo este fato, os fabricantes passaram a fabricar inicialmente cabos melhores utilizando um tipo de cobre de alto grau de pureza denominado OFHC (Oxygen-Free High Conductivity - Alta condutividade sem oxigênio) em que o teor de oxigênio foi reduzido para 40 ppm (partes por milhão) em comparação ao cobre comum com 235 ppm e além disso a granulação foi reduzida para 1 200 grãos aproximadamente por metro, significando assim menor distorção para o sinal.
Nota-se na utilização de um cabo feito com este material a reprodução de sons mais agradáveis e puros do que utilizando-se um cabo com cobre comum.
Mas, novos aperfeiçoamento ocorreram com a utilização do cobre de grãos longos ou LC-OFC ou mono-cristal. Por um processo especial foi -possível produzir condutores com aproximadamente 21 O grãos por metro e consequentemente obteve-se uma distorção menor ainda.
A AudioQuest, fabricante de cabos, foi além e conseguiu o Functionally Perfect Copper (Cobre Funcionamento Perfeito), abreviado por FPC em que se obteve um único grão para aproximadamente cada 240 metros de cabo! Evidentemente, com este tipo de cabo os problemas de distorções pelas irregularidades do material foram virtualmente eliminados.
Mas se o leitor pensa que os problemas terminaram com esta consideração sobretudo que pode ocorrer com o material por onde o sinal passa, está enganado.
O material condutor é importante, e conforme vimos, tanto sua pureza como sua geometria influem na qualidade final do som produzido. Mas, igualmente importante é o material usado como isolante.
Os isolantes usados em torno dos cabos são substâncias dielétricas e como tal absorvem e soltam energia de uma forma seletiva que depende da frequência e da intensidade do sinal do condutor.
Assim, na análise das características de um cabo, quando falamos de seu isolamento muito mais importante do que a constante dielétrica, é especificar a maneira como ele absorve energia ou ainda a maneira como ele afeta a velocidade de propagação do sinal.
O que ocorre é que o material isolante em contato com o condutor do sinal, funciona como um capacitor, armazenando energia e soltando-a conforme as variações de amplitude desse sinal.Esse comportamento é seletivo e funciona como uma espécie de freio que afeta mais algumas frequências do que outras.
Como existe uma certa defasagem no processo, quando um sinal passa pelo condutor ele entrega energia ao isolador e parte desta energia é dissipada na forma de calor. uma outra parte entretanto é devolvida ao condutor por indução eletrostática, mas com uma defasagem que causa distorções.
O pior de tudo isso é que os isolantes absorvem mais energia nas altas frequências, o que significa que temos um efeito seletivo sobre o sinal. O efeito do isolador num cabo é muito mais acentuado nos casos em que trabalham com sinais de pequena intensidade, como por exemplo os que transportam os sinais de fontes como mixers, equalizadores e não tanto nos sinais de alta potência como os que vão para os alto-falantes.
O isolador ideal para um cabo de áudio seria o vácuo, mas como é muito difícil sua utilização prática, os fabricantes procuram utilizar substâncias que tenham um comportamento capaz de permitir que o sinal passe, isolado do meio externo, mas sofrendo um mínimo de influência que possa ser causa de distorção.
Obs. Este artigo é 1994. Novas tecnologias tem sido criadas desde então para se obter cabos cada vez melhores.
Os isolantes mais comuns são o PVC, polietileno, polipropileno e o Teflon. A fabricação de isolamentos porosos, ou seja, com a mistura com o ar, melhora as características do condutor.
O polietileno é um dos isolantes mais usados nos cabos de sinal (pequena intensidade) por introduzir menores perdas e distorções. No entanto, por ser mais difícil de trabalhar, normalmente é deixado de lado com a preferência pelo PVC.
Em função do que vimos, o leitor já deve ter percebido que não são poucos os cuidados que devem ser tomados com a escolha de cabos de áudio. Mas, quais seriam estes cuidados?
Falaremos deles no próximo item.
MAIS INFORMAÇÕES
Existem ainda algumas outras informações que são muito importantes para que o instalador de um sistema de áudio não tenha surpresas com a qualidade do som obtido.
Os cabos de áudio precisam de um certo tempo de adaptação.
Não basta ligá-los a um sistema e já temos o desempenho esperado isto é válido para outros elementos como, por exemplo, os alto-falantes que precisam se "acomodar mecanicamente antes de chegarem ao desempenho ideal.
Os fabricantes dão como 2 semanas de operação o tempo normal necessário para que um cabo se "adapte" e chegue ao desempenho normal. Que explicação pode ser dada para este fato tão estranho?
O que ocorre é que no processo de fabricação as superfícies de contato entre os condutores que formam um cabo e entre este cabo e o isolador podem não estar perfeitamente estabelecidas.
Com a condução do sinal, o cabo sofre esforços mecânicos que vão, com o tempo, colocando no lugar os pontos em que ainda não haja um contato perfeito, ou seja, vão eliminando pequenas imperfeições de posição que causam oscilações mecânicas e consequentemente modulações capazes de distorcer um sinal. Em suma, o funcionamento vai provocando uma acomodação da estrutura do cabo até se obter o funcionamento ideal.
Por incrível que pareça, os cabos de áudio são direcionais!
A maioria dos cabos profissionais de áudio deve ser usada de modo que o sinal se propague no mesmo sentido em que as inscrições de marca ou características são feitas no seu isolamento, conforme sugere a figura 11.
Não está muito bem explicado porque isso ocorre, parecendo que a origem desse fato está na estrutura não simétrica dos grãos que formam o cobre. Se houver duvidas quanto ao sentido correto do sinal, os fabricantes indicam que um bom ouvido pode detectar a diferença: basta então experimentar ligar o cabo das duas formas possíveis e "de ouvido" determinar a melhor.
Na utilização de dois cabos de ligação eles devem ter sempre as mesmas características, ou seja, comprimento e tipo, de modo que as distorções que ocorram, sendo iguais, haja manutenção da coerência do sinal.
Recomenda-se a utilização de cabos separados para os alto-falantes de um sistema. O comum é a utilização do divisor de frequências nas caixas. Este fato, entretanto, faz com que o cabo tenha de conduzir sinais de toda a faixa audível e como vimos, as distorções de uma faixa podem afetar a outra.
Recomenda-se que a divisão de frequências seja feita já na saída do amplificador de modo que os cabos conduzam sinais de faixas diferentes: desta forma os campos intensos dos sinais de baixas frequências, não modulam os sinais de altas frequências causando distorções.
As melhores conexões são as de natureza mecânica já que a solda não é um bom condutor: a finalidade da solda é proporcionar alguma conexão elétrica e mais conexão mecânica.
Se for necessário utilizar conexões soldadas elas devem usar a menor quantidade possível de solda.
O melhor tipo de conexão para cabos de áudio é a que mantém firmemente unidos dois cabos, apenas por esforço mecânico, devendo ser evitado o esforço mecânico excessivo que causa deformações e que pode criar bolhas de ar afetando o contato entre as superfícies, conforme sugere a figura 12.
COMO ESCOLHER OS CABOS
Considerando o que vimos, a escolha dos cabos para um sistema de áudio deve ser feita sob um critério bastante rigoroso.
Nas casas especializadas são disponíveis cabos importados como por exemplo os da Monster Cable e da Audioquest, que apresentam características que atendem aos instaladores mais exigentes.
São disponíveis cabos que atendem a todas. as necessidades do instalador indo desde o simples sistema estéreo com apenas duas caixas ao Home Theater que exige até 11 canais com as respectivas caixas reproduzindo faixas específicas de frequências.
