Desta vez serão discutidos os temas de filtragem, isolamento e redução da compressão atual.
por: Garth Powell
Por que o painel de exibição digital do sistema AV nas salas de reuniões está bloqueado? Como minimizar assobios, chiar e ruído branco em nosso site de transmissão, palco ou estúdio de gravação? Nosso empreiteiro de A/V nos prometeu a melhor qualidade de som e imagem disponível. Por que há linhas horizontais embaçadas que rolam pela nossa tela de vídeo? Por que um de nossos sites de transmissão apresenta som limpo e dinâmico, mas o estúdio anexo apresenta um som maçante e sem vida, não importa como equalizamos ou tratamos a sala? Estes são apenas alguns dos problemas comuns que surgem quando um sistema profissional de áudio e vídeo não incorpora filtragem CA extensa e avançada.
O equipamento A/V de hoje está mais avançado do que nunca e tem circuitos eletrônicos altamente suscetíveis a problemas de linha CA. Além desse fato, o fornecimento atual de AC é extremamente barulhento e atormentado por ataques diários de pulsos de tensão transitória potencialmente prejudiciais, e temos uma solução de falha de componentes ruim que exibe comportamento intermitente e não confiável.
Em nosso primeiro artigo discutimos os problemas com pulsos de tensão transitórios e choques, bem como supervoltages sustentados e a devastação que podem causar aos circuitos atuais baseados em microprocessamento. Neste artigo vamos rever os problemas que podem ocorrer com um ruído de linha CA e os meios para reduzi-los, bem como otimizar o desempenho de áudio e vídeo para aplicações importantes, como gravações profissionais de estúdio e radiodifusão.
Filtragem de energia CA
No passado, a filtragem de AC era considerada um problema relativamente pequeno. Desde que a fonte de alimentação de seus componentes não captasse ruído ou um transmissor de rádio local, a filtragem DE AC era suficiente. Isso não é mais válido.
O ruído CA é muito maior do que nunca, tanto em amplitude quanto em largura de banda. Quando acoplado em circuitos críticos, ele mascara e distorce informações de baixo nível e também cria corrupção, interferência e perda de dados. Para um estúdio de transmissão ou instalação de concertos que deve fornecer feeds de sinal de qualidade de estúdio, a era digital requer circuitos eletrônicos extraordinariamente silenciosos. O ruído AC vai contra isso, modula o sinal e aumenta significativamente o ruído eletrônico interno.
O ruído AC aumentou, em parte, devido à crescente popularidade da troca de fontes de alimentação e harmônicos que alimentam nossa energia CA. Para neutralizar esse problema, os filtros de alimentação CA de hoje devem ser mais eficientes e cobrir uma largura de banda mais ampla do que antes. O filtro também deve ser linearizado (embora infelizmente poucos sejam).
A maioria dos filtros CA tradicionais dependem apenas da filtragem ou da comutação escalonada de frequências de rádio específicas para impedância fixa. Geralmente, isso pode produzir uma curva de atenuação de ruído que se assemelha a uma cadeia de montanhas com múltiplos picos e vales. Antes de filtrar esquemas, as impedâncias assumidas eram constantes, o que está longe de ser real. Além disso, esses designs não previam vídeo e áudio de alta resolução, nem componentes DSP ou computadores na base de seu design. Se a redução de ruído for não linear (irregular) e sujeita a fortes padrões sonoros que variam de carga e dinâmica, a "cura" da filtragem de AC pode ser pior que a doença.
Um filtro que não é linear vai soar e olhar jarring da maneira que ouvimos e vemos, e a redução de ruído será inconsistente. Você não pode diminuir o ruído por uma oitava (revelando assim muito mais informações); você só pode aumentar o ruído em uma oitava, e além disso, o ruído é drasticamente reduzido em 1/2 oitava a partir daí. Isso é semelhante ao trabalho de eQ pobre de uma gravação, design de convergência de alto-falantes pobres, ou os vermelhos vívidos e verdes com pretos e amarelos horríveis em uma apresentação de vídeo.
Isolamento e correção do ruído de fundo
Além do aumento do ruído eletrônico e da perda de resolução que são apresentados pelo ruído da linha CA, devemos também nos preocupar com os circuitos de fundo. Embora sistemas pequenos e moderados raramente apresentem esse problema, instalações complexas maiores podem exigir vários serviços de 15 a 20 amperes, e se existem vários caminhos de fundo, um circuito de fundo provavelmente ocorrerá. Circuitos de fundo são geralmente a causa de ruídos ouvidos em um alto-falante ou linhas horizontais desfocadas que são observadas lentamente movendo-se para cima da tela de vídeo.
Este problema não é apenas irritante, mas é inaceitável para o seu cliente ou qualquer instalação profissional. Infelizmente, sem tecnologia adequada ou um esquema de fiação CA isso pode ser muito difícil de reparar. Os circuitos de fundo são causados por uma diferença de tensão entre a terra e a linha ou o solo e o neutro, e entre um ou mais componentes. Idealmente, cada componente do sistema deve ser conectado a um único condicionador CA ou cada componente deve ser conectado individualmente a um polo terrestre (o que deve eliminar o problema), mas isso simplesmente não é uma coisa real para muitas instalações.
O melhor meio de reparar ou, melhor ainda, para evitar que isso aconteça, é isolar o vídeo que produz o problema e/ou os produtos de áudio no nível da linha com um isolamento equilibrado e um transformador de corrente intenso para evitar correntes circulantes (ou circuitos de fundo) que podem ocorrer de outra forma.
Além disso, essa tecnologia reduz o ruído CA a um grau ainda maior, permitindo assim o mais alto nível de resolução possível dos componentes de áudio e vídeo.
Eliminação da compressão atual
Outro problema exclusivo para muitos cinemas, estações de rádio e estúdios de gravação é o uso de amplificadores de energia maciça com alto-falantes relativamente ineficientes. Extrair toda a dinâmica, controle, clareza e precisão do seu monitoramento de áudio e reprodução requer um amplificador de alta potência. As demandas da era digital sobrecarregaram esses sistemas para produzir um alcance dinâmico muito maior e igualmente uma largura de banda de frequência muito maior, embora os alto-falantes sejam geralmente menos eficientes do que eram há 35 ou 40 anos. Isso representou um esforço considerável em amplificadores de alta energia e sub-alto-falantes ativos.
Infelizmente, fontes de alimentação maciças de amplificadores podem ser superexertadas e a compressão atual pode ocorrer. Quando um amplificador não consegue atingir a corrente máxima que deve ter sob demanda, torna-se temporariamente instável. Quando isso acontece, o sistema prejudica o graves, velocidade, extensão e controle esperados de um amplificador superior e não pode mais ser confiável com o que está sendo monitorado.
Em vez de reparar esse problema, muitos produtos de gerenciamento de energia CA podem realmente agravar esse problema aumentando a impedância ou resistência ac. Isso impede que a fonte de alimentação dos amplificadores se auto-restaure com a corrente para uma faixa ainda maior e é por isso que muitos dos principais fabricantes de amplificadores de energia de alto desempenho e sub-alto-falantes alimentados recomendam conectar seus produtos diretamente ao soquete da parede com a energia CA, e proíbem o uso de condicionadores de energia.
Uma maneira de reduzir esse problema é certificando-se de que os amplificadores de energia tenham uma linha CA única que não compartilhe sua carga atual com outros componentes ou aparelhos, e que a fiação seja o mais resistente possível. Uma solução ainda melhor é incorporar um condicionador de energia CA na tecnologia transitória do power factor. Este circuito realmente diminui a impedância ac de alta frequência, ao mesmo tempo em que oferece armazenamento máximo de corrente de até 45 amp (para duração de instabilidade de até 25mS).
O que é conseguido com isso é garantir que até mesmo o amplificador de energia mais maciço opere com a máxima eficiência. 100 watts por amplificador de energia de canal soarão como monoblocos de 300 watts com maior precisão, controle e impacto profundo. Amplificadores de bloco único de 500 watts podem ganhar entre 5 e 7 decibéis de alcance dinâmico ao usar esta tecnologia. Watts por canal realmente não mudarão, mas a percepção de como um amplificador deve soar está diretamente relacionada à sua fonte de alimentação (e a tecnologia transitória do fator de energia fará com que a fonte de alimentação do amplificador seja executada em plena capacidade).
Gestão de energia: não é mais uma conveniência
Apesar dos melhores esforços de um instalador talentoso trabalhando em conjunto com um eletricista especialista, o ruído da linha CA continua sendo um problema em muitas instalações A/V. O gerenciamento adequado da fiação, o uso de circuitos dedicados e a atenção adequada ao aterramento são passos essenciais na concepção de um sistema eficaz. No entanto, a maior resolução do conteúdo atual, combinada com o aumento exponencial do ruído na linha CA (antes e depois do painel de energia) e a deterioração da rede elétrica, proteção de ponto de uso e filtragem, são atualmente elementos essenciais de qualquer instalação. O gerenciamento de energia não deve ser visto como um acessório ou conveniência, mas como um componente necessário para qualquer instalação A/V.
No artigo a seguir, discutiremos as causas e soluções para a tensão de linha instável (que é um grande problema para os instaladores em muitas regiões da América Latina).
Garth Powell é engenheiro sênior de vendas e designer sênior de produtos da Furman, um fornecedor global líder de soluções de gestão de energia. Você pode se comunicar com ele por e-mail: [email protected].
