Conheça o áudio: uma bagunça de cabos

Já 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. Foi um passeio divertido, cheio de detalhes técnicos e examinando os mitos do Hi-Fi em igual medida, mas agora é hora de mergulhar em uma das áreas mais simples, porém mais controversas, da reprodução de áudio. Cada componente de áudio, seja digital ou analógico, deve ser conectado a qualquer sistema do qual faça parte, e esta é a função dos cabos de áudio, às vezes chamados de interconexões. Eles são provavelmente o componente mais suscetível a reivindicações tênues sobre seu desempenho, com os audiófilos preparados para gastar grandes somas em cabos que supostamente oferecem aquele desempenho auditivo extra. Há algo nele ou são todos os mesmos pedaços de fio, sendo os caros uma farsa? É 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, pois são usados ​​para sinais analógicos, então vamos começar com um pouco de teoria das linhas de transmissão.

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

A tensão se curva para cima porque os fios e a lâmpada não são perfeitos. Eles têm uma pequena quantidade de resistência, indutância e capacitância, conhecidas como parasitas, e é a interação entre eles que faz com que a tensão aumente em um curto período de tempo, e não imediatamente. É quase imediato, então é adequado para uma lanterna, mas assim que fios semelhantes forem usados ​​para transportar um sinal, este circuito RCL parasita começará a afetá-lo. Os primeiros engenheiros telegráficos e telefônicos 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 compreender o fenômeno deram origem ao que hoje chamamos de teoria das linhas 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 devem ser considerados os valores parasitas de R, C e L, agora vou virar isso inteiramente de cabeça para baixo e dizer que dentro do razoável o desempenho da linha de transmissão da interconexão como entenderíamos para circuitos de rádio, não importa muito nas frequências de áudio. A razão se resume ao curto comprimento de uma interconexão de áudio, que em algo na ordem de alguns pés (ou um metro) tem valores parasitas que são tão pequenos que fazem pouca diferença como um filtro passa-baixo. Quando isto é comparado com o comprimento de onda nas frequências de áudio – 300 km a 1 kHz – é insignificante.

Voltando à lâmpada da nossa lanterna, a corrente nesses fios da bateria era CC, sempre fluindo na mesma direção. Se os imaginarmos como fios de cobre grossos de fio único, podemos ainda imaginar a corrente dentro deles como se fosse um fluxo de água num sistema de canalização idealizado, com o fluxo distribuído uniformemente ao longo da sua secção transversal. Sabemos que a corrente elétrica cria campos magnéticos, portanto os fios que alimentam a nossa lâmpada estarão rodeados por um campo estático enquanto a corrente CC fluir.