Cabos: Uma Complexidade Eletromagnética
2º Parte

Elétrica

 Jorge Knirsch

Introdução

No último artigo, analisamos as três principais posições assumidas pelos audiófilos com relação aos cabos: há aqueles, infelizmente a maioria, que acham que os cabos não são importantes, pois crêem que eles não influem no resultado final do sistema; por outro lado, há uma pequena minoria que os consideram vitais, atribuindo a eles o mesmo peso que conferem a qualquer um de seus equipamentos; e há ainda os que estão numa posição intermediária, concedendo um certo valor aos cabos, pois notam alguma influência no resultado, mas não entendem bem o porquê. Dissemos que as principais razões para esses posicionamentos desencontrados são: a grande diversidade dos equipamentos de áudio/vídeo, os diferentes níveis dos sistemas (bronze, prata, ouro e diamante) e, não raras vezes, a mescla de aparelhos de diferentes categorias compondo um único sistema. Mostramos, através de um exemplo, como o leigo pode ser levado a conclusões errôneas a respeito de cabos, baseando-se unicamente nas experiências realizadas com o seu sistema. Ou seja, enquanto esse amante do som não descobrir qual o elo mais fraco do conjunto, poderá se equivocar, fazendo uma troca inadequada e aí... acabará tirando conclusões errôneas e entrando por um galho do pinheiro, ao “melhorar” o som e a imagem, mas... neste caso, estará adiando a chance de caminhar em direção ao topo! É importante que cada um de nós, amantes do som e da imagem, tenhamos uma consciência nítida de que o nosso sistema, incluso a sala, é particular, único e limitado e que também, por outro lado, sem a ajuda de informações válidas e eficazes, não teremos condições de fazer os testes adequados, dentre os inúmeros equipamentos possíveis, para a realização de um eventual “up grade”. E, para piorar, muitas vezes esta dificuldade aliada à nossa falta de conhecimento da música ao vivo, nos deixa sem um referencial fidedigno e faz com que a tarefa de nos aproximarmos do topo do pinheiro seja quase inacessível!
        Prosseguindo agora, vamos fazer uma análise um pouco diferente dos cabos, trazendo também a vocês as últimas novidades, publicadas pela AUDIO alemã sobre o assunto. Neste artigo, apresentaremos uma explicação teórica para os desvios auditivos existentes, falaremos a respeito dos três parâmetros mais importantes na topologia dos cabos e, finalmente, daremos algumas dicas gerais para a escolha de cabos. 

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Dois fios e pronto: a conexão está feita! 

  A maioria de nós imagina que dois fios de cobre, rígidos ou flexíveis, são perfeitos e que, eletricamente falando, o sinal que colocarmos na entrada será o mesmo que teremos na saída. Isto poderá até aparentar correto para distâncias bem curtas. Mas, senhores, posso lhes assegurar que esta tese é um ledo engano!
        Vamos pegar esses dois fios de cobre, aumentar o comprimento deles, digamos para dez metros e fazer medições ao longo da sua extensão. Logo iremos notar que, mesmo em curtas distâncias, já começam a surgir pequeníssimas diferenças entre o sinal de entrada e o sinal de saída. E, à medida que a distância aumenta, como o nível do sinal de saída vai ficando cada vez menor e alterado em relação ao do sinal de entrada, a defasagem, que no início era pequena, vai se alterando ainda mais e os seus efeitos vão se tornando cada vez mais audíveis! E isso tudo ainda depende da carga colocada! Quanto menor a carga, mais corrente percorre o cabo e maior a alteração do sinal original.
        Na faculdade de engenharia elétrica existe uma cadeira chamada Linhas de Transmissão, onde se estuda toda a problemática do transporte de energia elétrica através de dois fios, a grandes distâncias, e todas as conseqüências que isto acarreta à energia no seu destino. Este estudo normalmente é feito para uma freqüência de 60 ou 50Hz, que é a freqüência normal das redes elétricas pelo mundo afora! E agora, mais recentemente, surgiram as linhas de transmissão em tensão extra-alta contínua, para minimizar estes problemas (e...criar outros, mas isso é outra história!).
        Vocês poderão me contestar, dizendo que este estudo só se aplica a longas distâncias e não à nossa realidade do áudio e vídeo, onde normalmente usamos apenas cabos de um, dois ou três metros. Devo lhes afirmar que os efeitos nas Linhas de Transmissão são, evidentemente, bem maiores do que os que ocorrem nos nossos pequenos cabos. Em sistemas de entrada, esses efeitos não são nem perceptíveis. Porém, em sistemas ouro e diamante, com a sensibilidade de um ouvido bem treinado (que, como vimos, pode chegar a detectar diferenças de até 0,1 dB), as diferenças audíveis são patentes! Observe que o cabo terá que transportar não apenas uma freqüência, mas o espectro das freqüências audíveis, que vai desde os 20 até os 20.000Hz! Em vista disso, o estudo dos cabos precisa ser seriamente aprofundado! E... está sendo!!
        Mencionei as linhas de transmissão porque a base teórica lá aplicada é passível de ser aplicada também aos nossos cabos. No artigo anterior, eu já traçava alguns comentários, posicionado nesta visão e, que surpresa, por uma coincidência impressionante a revista AUDIO alemã nos trouxe, agora no mês de julho passado, um estudo pioneiro sobre cabos, que estou lhes apresentando em primeira mão, baseado no mesmo princípio teórico aplicado às linhas de transmissão! Quero aqui lhes mostrar este princípio, de forma muito simplificada, devido à complexidade envolvida no assunto, pois o seu cálculo só é possível de se realizar através de sofisticados programas computacionais.  

Afinal o que queremos de um cabo? 

A resposta a esta pergunta é na verdade muito simples, mas, como veremos, de dificílima realização. Queremos que saia exatamente aquilo que entrou! É tão simples assim!! Ou seja, o sinal da entrada deve ser reproduzido na saída da mesma forma como entrou, na mesma amplitude e com a mesma fase, em todas as freqüências, sem retirar nem acrescentar nada. Em outras palavras, o equilíbrio tonal é o parâmetro mais importante a ser preservado em um cabo, fora as suas outras características, que também deverão ser mantidas, como corpo harmônico, dinâmica e transientes. O equilíbrio tonal pressupõe que os graves, médios e agudos sejam reproduzidos com a mesma intensidade e com a mesma fase, para não criarem problemas com os transientes e a dinâmica. Em resumo, um cabo deverá ser absolutamente neutro!

Um circuito 

Em linhas de transmissão, costuma-se pré-estabelecer uma certa unidade de comprimento, escolhida de acordo com o que for mais conveniente no momento, para o estudo que se queira realizar. Por exemplo, vamos supor que pretendamos implantar uma determinada linha de transmissão numa certa região. Para tanto, teremos que calcular toda esta linha. Vamos supor que adotaremos, como nossa unidade padrão de medida, a distância correspondente a cem metros. Poderemos representar esta unidade (cem metros) por um circuito elétrico, cujos componentes deverão ter origem nas características elétricas e físicas da linha. Agora, como provavelmente a nossa linha deverá ter alguns quilômetros de extensão, teremos que colocar, no seu modelo representativo, a somatória dos circuitos necessários, um circuito após o outro, para reproduzir o comprimento total da linha que desejamos implantar. E, a partir daí, calcularemos, através de um computador, o resultado final desta linha.
        Da mesma maneira, isto também, em menor escala, poderá ser feito para os nossos cabos. Só que, aqui, a unidade de medida própria para o nosso circuito elétrico deverá ser muito menor, girando de em torno de alguns centímetros ou até, quem sabe, em torno de um metro.
        Vamos, agora, de forma bem simplificada, montar este nosso circuito eletrônico, com seus resistores, indutores e capacitores, todos esses elementos passivos, evidentemente, e mostrar como identificá-los no nosso cabo.
        O primeiro destes elementos, que iremos estudar, é a resistência ôhmica, que é, por incrível que pareça, o fator mais importante na degradação da qualidade sonora, como iremos verificar.

A resistência ôhmica de um cabo 

Por princípio, um bom cabo deverá ter a mais baixa resistência ôhmica possível, para se reduzir ao máximo as perdas ao longo do caminho e para se evitar que outras não linearidades sejam geradas. Para isso, o metal empregado deverá possuir a melhor condutibilidade possível. Embora a prata, entre todos, seja o metal que maior condutividade apresenta, como é muito cara, não tem sido grandemente empregada. O cobre, que vem logo abaixo na condutibilidade, por ter a vantagem de ser mais barato e apresentar menor oxidação, se tornou o metal mais largamente usado na confecção dos cabos! No entanto, como normalmente no seu interior são encontrados óxidos de cobre, que são isolantes, ou melhor semicondutores, é de bom alvitre que sejam eliminados. Assim sendo, os assim chamados cobre OFC (Oxygen Free Cooper) e cobre OFHC (Oxygen Free High Cooper), isentos destes óxidos, têm sido muito usados. Com isso, foi conseguida uma resistência ainda menor! Alguns fabricantes têm empregado também ligas metálicas na confecção de cabos, sendo que a liga prata-cobre é, entre todas, a mais utilizada e a mais recomendada. Novas ligas estão sendo experimentadas, mas como apresentam uma menor condutibilidade, teoricamente não são recomendáveis, pois aumentam a resistência ôhmica. Como veremos, quanto maior for a resistência, mais difícil será a fiel transmissão do sinal original.
        A resistência ôhmica, com um valor muito baixo, na casa dos miliohms, deveria na verdade ser chamada de condutância (que é o inverso da resistência, pois: baixa resistência = alta condutância), com unidade dimensional Siemens, por simplificar a forma de se escrever e de se discutir o assunto. Então, por exemplo, num cabo, a resistência de 20mmOhms/m representa uma condutância de 50Siemens/m e quanto mais alta for a condutância, menor será a resistência do cabo. Porém o mercado não aceitou este procedimento e continua a chamar de resistência este baixo valor ôhmico.
        O maior problema da resistência ôhmica de um cabo é que ela não é constante para todo o espectro dos sinais de áudio e vídeo, devido ao seu efeito pelicular, também chamado de efeito Skin. Ou seja, se usarmos dois fios rígidos, um positivo e outro negativo, o efeito Skin causa um aumento da resistência à passagem da corrente, à medida que a freqüência do sinal sonoro aumenta, e isto trás, já de saída, uma não linearidade no cabo. Veja um exemplo na Fig. 1. Observe que, no eixo horizontal do gráfico, está o espectro do som, que vai de 20 a 20.000Hz, perfazendo toda a gama das freqüências audíveis para o ser humano. E, no eixo vertical, está a resistência ôhmica do cabo à passagem do sinal destas várias freqüências. Verifiquem que, no cabo deste exemplo, há uma menor resistência para a passagem do sinal das freqüências mais baixas e uma maior resistência para a passagem das freqüências mais altas. Imaginem agora como o sinal de entrada deverá estar saindo deste cabo!
        Este é um dos principais problemas a serem resolvidos, pois acarreta várias conseqüências de difícil solução. Resumindo, um bom cabo deve apresentar a resistência ôhmica mais baixa possível e esta deverá ser constante, independentemente do valor da freqüência sonora do sinal. 

 Fig.1-Variação, por metro, da resistência ôhmica de um fio rígido, de 1mm2 de seção, em relação à freqüência do sinal sonoro de entrada (à 20 graus C).  

No intuito de manter a resistência ôhmica constante, com relação à freqüência do sinal, os fabricantes de bons cabos, ao invés de usarem um fio rígido para o sinal positivo e outro para o negativo, usam dois conjuntos de fios de diâmetros menores, rígidos também: um para o positivo e outro para o negativo. Com isso, conseguem aumentar a relação entre a soma dos perímetros dos fios e a soma das áreas das secções transversais desses vários fios rígidos que compõe os dois conjuntos. Esta relação é de fundamental importância, pois há um valor específico, ideal, para se conseguir esta almejada linearidade da resistência ôhmica. Assim é que foram criados os cabos que contém vários fios rígidos, inclusive com diferentes diâmetros. Mas, na prática, é muito difícil de se conseguir o equilíbrio concernente à linearidade da resistência com relação à freqüência do sinal, uma vez que muitos outros fatores estão envolvidos. É sabido que, quando um cabo tende ao fio Litz, fica com proeminência nos agudos, normalmente por maior redução da resistência com o aumento da freqüência e, quando tende a um fio rígido simples, fica com falta deles e com excesso de graves. Na Fig. 2 você poderá ver o exemplo de um fio Litz, também de 1mm2, contendo mais de uma dezena de fios rígidos. Alguns fabricantes também costumam recobrir com prata galvânica os vários fios de cobre, tanto do conjunto positivo como do negativo, mas isto normalmente trás uma descontinuidade no gráfico da resistência ôhmica em relação a alguma freqüência do sinal, dependendo da profundidade pelicular, advinda da camada de prata.
        Pela pesquisa realizada pela AUDIO alemã, os cabos de caixas acústicas de entrada apresentam resistência ôhmica (medida em DC) que pode variar de 5mmOhms a 50mmOhms por metro. Embora este dado não diga nada a respeito da linearidade desta resistência, esta variação causa perdas de sinal. Pelos critérios extremamente rígidos da AUDIO alemã, nenhum cabo de caixa acústica deverá ser usado acima de um comprimento que cause uma perda maior do que 0,2 dB do sinal de áudio, devido à sua resistência ôhmica. E pasmem, pois estes comprimentos não são muito longos, dependendo do cabo.   

 Fig. 2 –Variação, por metro, da resistência ôhmica em relação aos valores das freqüências sonoras, de um determinado cabo Litz, de 1mm2 de secção, contendo mais de uma dezena de fios rígidos finos (a 20 graus C).  

As caixas acústicas com baixa sensibilidade reagem mais intensamente aos parâmetros elétricos dos cabos (resistência, indutância e capacitância - principalmente aos dois primeiros), do que o fazem as caixas com alta sensibilidade. E nas caixas onde ocorrem grandes variações nas suas impedâncias, em função da freqüência, esta reação se torna ainda mais intensa.
        Quanto aos amplificadores de potência, o comprimento dos cabos de caixa influi quando, por exemplo, o aumento do comprimento do cabo comprometer amplificadores com baixo fator de amortecimento. Cabos de caixa com alta indutância afetam principalmente as altas freqüências. Já os cabos que possuem altas capacitâncias, mesmo que afetem bem pouco o resultado sonoro, poderão sobrecarregar as saídas dos powers e, em casos extremos, levar até a uma eventual queima dos estágios de saída, mesmo em amplificadores audiófilos. E isto é fato no mercado nacional, pois já ocorreu. 

Conclusão 

Pretendia terminar o assunto dos cabos nesta ocasião, mas como vocês puderam ver, parece que ainda estamos iniciando, pois há muito mais a apresentar! Neste artigo, comentamos que o modelo de cálculo usado nas linhas de transmissão é aplicável aos vários tipos de cabos de áudio e vídeo. Definido um circuito básico para uma unidade de comprimento do cabo, este circuito deverá ser repetido tantas vezes quantas forem necessárias para representar o comprimento total deste cabo. Quanto menor for esta unidade de comprimento, menores serão os valores dos componentes passivos e maior será a precisão da curva de transferência que o cálculo computacional poderá apresentar, obtendo-se assim uma maior correspondência entre a prática e a teoria. Analisamos aqui primeiramente a resistência ôhmica de um cabo e o seu efeito Skin, também chamado de efeito pelicular, sobre a variação da resistência com relação à freqüência sonora. Comentamos que quanto menor e mais linear for esta resistência em relação à freqüência, maiores serão as possibilidades de neutralidade do cabo, aliada a outros parâmetros importantes. Mostramos também que esta resistência, por unidade de comprimento, define o comprimento máximo com o qual o cabo poderá ser usado, pois não deverá ultrapassar uma perda maior do que 0,2 dB do sinal, segundo a revista AUDIO. Mencionamos também, de forma bem geral, a influência dos parâmetros de um cabo de caixas acústicas, tanto sobre as caixas acústicas quanto sobre os amplificadores de potência.
        No próximo artigo, vamos falar da indutância e da capacitância dos cabos, para em seguida apresentar um circuito básico que possa representar o cabo como um todo.
                                        Coloco meu e-mail à disposição de vocês: jorgeknirsch@byknirsch.com.br

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