Cavi Audio Analogici – II

TIPOLOGIE DI CONNETTORI E CONNESSIONI PROFESSIONALI ANALOGICHE:

  1. Connettori e Connessioni Sbilanciate ( Jack ts – Jack trs )
  2. Connettori e Connessioni Bilanciate ( XLR o Canon – Jack trs )
  3. Connettori e Connessioni di Potenza ( Speakon )

Per ogni tipologia di cavo, è definito comunemente connettore maschio ( fig. 1 ), la parte inserita nelle connessioni di ingresso, e connettore femmina ( fig. 2 ), la parte inserita nelle connessioni di uscita. Un buon cavo in generale, lo si vede sia dalla sua resistenza fisica ( cavo ) che dalla superficie di contatto ( connettore ), oltre ad altri parametri che vedremo più avanti.

n.b. Per conduttore si intende il cavo in cui circola corrente, in questo caso il segnale audio, per connettore si intende la parte terminale su cui ogni cavo portante segnale è connesso ( saldato ). Mentre per connessioni, si intendono quelle strutture che consentono di alloggiare il connettore, cosi che, una volta a contatto possano prelevarne il segnale circolante. Generalmente le connessioni sono già pre-installate nei dispositivi dal costruttore ma è possibile acquistarle a parte come per effettuare un ricambio o aggiornamento dell’hardware.

Connettori e Connessioni Sbilanciate ( fig. 1 )

Connettore jack trs                   Connettore jack ts        

fig. 1jack ts ee trs

Il connettore con doppia riga nera è il TRS mentre quello con una sola riga nera è il TS.

Le connessioni a Jack sono identiche sia per l’uscita che per l’ingresso per cui non hanno il verso.

In ( fig. 2 ) c’è invece la connessione in cui è possibile inserire il connettore Jack per trasferire il segnale verso altri dispositivi, come mixer audio, pre-amplificatori, outboard, ecc.. In fase di acquisto e di utilizzo di questa tipologia di connettore fare sempre attenzione se il modello è TS o TRS in quanto come vedremo hanno principi di funzionamento differente. ( una connessione TS funzionerebbe anche con un connettore TRS ma sarebbe un sistema sotto dimensionato che introdurrebbe tra l’altro maggiori rumori di fondo, mentre il TRS in una connessione TS funzionerebbe anch’esso ma solo a livello sbilanciato e mono, in quanto come vedremo il TRS è un tipo di connessione adatta a trasferire segnali bilanciati e stereo ).

fig.2images

Esistono poi connettori combo che consentono di alloggiare più connessioni da un unico connettore, generalmente Jack e XLR ( fig. 3 )

fig. 3XLR-phone_jack_combo_connector

Il cavo jack in origine veniva chiamto Telephone Connector, perché una volta si utilizzava principalmente per il collegamento delle linee telefoniche nelle centraline, conosciuto oggi con il nome di JACK, è il primo connettore – conduttore creato per un utilizzo professionale in ambiente audio. Come visto si dividono in due famiglie ( ts e trs ) secondo il tipo di cablaggio interno. Hanno la forma come si vede in figura 1, il connettore è spesso di materiale ottone, alluminio spesso zincato, caduto in disuso il ferro, meno qualitativo e facilmente ossidabile.

La punta di conduzione finale ( vedi figura 1 TIP di conduzione ), chiamata appunto Tip ( pochi millimetri di sezione in cui circola il segnale audio ), può essere placata oro ( migliori ), ottone o parte del materiale stesso ( più scadenti ), in modo da non ossidarlo ed avere sempre la migliore resa del segnale; anche perché se fosse tutto oro, oltre che costare un patrimonio essendo l’oro molto resistente al passaggio della corrente, sarebbe anche un connettore molto scadente. Un cavo sbilanciato è generalmente usato per trasportare segnali di linea, quindi nell’ordine di pochi volt. Un esempio, sono i collegamenti tra insert del mixer audio e processori outboard, o le connessioni in ingresso di linea, sempre dei mixer audio o outboard effetti. Una volta la connessione TS veniva utilizzato anche per il trasporto del segnale di potenza ( decine di volt ) poi caduto in disuso per via della poca affidabilità della connessione. Sempre il TS non viene invece utilizzato per segnali microfonici ( millivolt ) in quanto il segnale sbilanciato come abbiamo visto nella parte 1 di questo argomento è propenso a caricare interferenze per tragitti molto lunghi ( una connessione microfonica generalmente percorre decine di metri ). In ambiente consumer invece a volte si vede l’utilizzo del Jack TRS per il trasporto di segnale microfonico, considerando breve il percorso che tale segnale deve fare, TRS perchè come vedremo è in grado di trasportare anche segnale bilanciato che permette la percorrenza di lunghe tratte con minima attenuazione del segnale ed introduzione di rumori.

In ambiente Pro per questioni di praticità e compatibilità la connessione Jack è quasi sempre TRS e viene utilizzata anche per inviare e ricevere segnali sbilanciati con Jack TS.

Un cavo sbilanciato ( TS o TRS ) per poter funzionare nel migliore dei modi caricando minor interferenze possibili non dovrebbe essere più lungo di 10 metri, se il tragitto che deve percorrere è più lungo è necessario bilanciare il segnale, ad esempio come vedremo attraverso l’utilizzo delle D.I. box.

È detta connessione sbilanciata, quando non possiede la circuiteria per il trasporto del segnale bilanciato, presente invece nelle connessioni XLR e Jack TRS bilanciate. Viene utilizzata per lo più per il trasporto di segnale di linea ( pochi volt ) perché, trasportando segnali con tensioni abbastanza elevate, non soffre almeno in parte delle interferenze elettromagnetiche presenti nell’aria, anche se spesso lo si trova con la schermatura per maggiori protezioni.

Essendo un connettore con minor resistenza rispetto a quello XLR, per via della maggiore sezione dei conduttori in rame, dovrebbe avere un’attenuazione inferiore a parità di distanza. In realtà, la sbilanciatura fa si che, nonostante la presenza dello schermo come protezione, in caso di lunghe tratte, vengano caricate numerose interferenze che quando amplificate disturbano gravemente il segnale. Come detto un connettore sbilanciato non percorre più di 10 – 12 metri, e la sua dinamica è inferiore di 10 – 15 dB rispetto al conduttore bilanciato dopo circa 100 metri di cavo.

Il Jack TS ( 2 poli ) ( fig. 4 )

fig. 4   ts

T sta per tip ( segnale audio ) e S sta per sleeve ( massa ).

La massa come per gli altri cavi è un filamento in rame che segue l’andamento delle anime di conduzione in cui circola il segnale audio e andrà saldata in ( 1 sleeve ) ritrovabile nella parte esterna in 1, il tip in cui circola il segnale audio saldato in ( 2 tip) ritrovabile in esterno sulla puntina terminale ( 2 ). La differenza di potenziale nel conduttore è creata tra il tip e la massa e si ha quindi la tensione che porta questo tipo di conduttore che secondo lo standard di riferimento deve avere valori nominali di – 10 dBV ( 0,32 v ) per uso consumer e + 4 dBu ( 1,23 v ) per uso pro. Il Jack TS lo si identifica da una riga nera sul terminale come visto precedentemente.

Vediamo di seguito un diagramma a blocchi ( fig. 5 ) della connessione sbilanciata, per una maggiore comprensione ( schema di principio che vale sia per segnali microfonici che di linea, cambia solo qualcosa in termini di resistenze e componenti passivi subito prima dell’amplificatore, utili ad esempio come protezioni da sovraccarichi ed effetti capacitivi indotti, rimando a libri di elettronica per maggiori dettagli ):

fig. 5 2015-12-24_13-09-23

Nella connessione sbilanciata ts, il segnale circola lungo il conduttore attratto dallo stesso generatore di tensione del circuito di uscita ( come da principio elettrico ), in questo caso funge anche da amplificatore. Parte di questo segnale dipendente anche dai vari rendimenti dei sistemi utilizzati ( ideale il 100 % ), verrà prelevato dal dispositivo di ingresso grazie alla presenza del proprio circuito di accumulazione ( es. pilotato da un trasformatore o amplificatore ) e anche in questo caso un amplificatore. Il ritorno di questo segnale e cio’è il cavo che va a chiudere il circuito permettendo al segnale di scorrere è la stessa massa.

n.b. Nella massa non circola il segnale audio, ma la connessione è necessaria per chiudere il circuito e permettere alla corrente di scorrerci attraverso.

Se in un sistema sbilanciato sia esso ts ma anche trs ( stereo ), in quanto il funzionamento è molto simile, vado a disconnettere la massa, si avrà l’interruzione del segnale e si percepirà solo il rumore di fondo dovuto all’instabilità degli elettroni. Se vi sono interferenze elettromagnetiche esterne, esse verranno caricate e portate lungo tutto il percorso comprimendo la dinamica e percepibile come rumore all’ascolto anche se il cavo è appositamente schermato. Un altro problema del circuito sbilanciato, soprattutto in ambienti in cui la corrente di linea non è perfettamente bilanciata portando a differenze di potenziale diverse da 0 v quando non circola segnale, si rischiano nel caso peggiore i sovraccarichi o comunque forti distorsioni sui generatori e quindi anche sul segnale.

Per ovviare a questo problema vengono costruiti circuiti sbilanciati in grado di massimizzare la stabilità del potenziale, e di prevenire ritorni di corrente disturbanti il segnale e il dispositivo generante stesso. Un altro metodo per prevenire disturbi, quando essi si manifestino, e in rilevanza all’ascolto, è quello di interporre lungo il circuito ( di solito prima dell’out e prima dell’input delle connessioni ) un dispositivo trasformatore, in quanto non fa circolare la corrente continua o comunque fuori da un range sinusoidale di tolleranza del trasformatore stesso, esattamente come quella del rumore cosi da eliminare i ritorni di corrente ( rumore di fondo ), provenienti generalmente dalla massa, in quanto come visto non può essere disconnessa.

Le connessioni di ingresso e uscita sbilanciate però non vengono mai costruite con i trasformatori cosiddetti “ protettivi “, proprio perché, si il sistema sarebbe più sicuro contro le interferenze ma si verrebbe a perdere quella che è la qualità del segnale derivata da questa tipologia di connessione, in quanto il trasformatore introduce rumore proprio e non ha una spiccata linearità nella risposta in frequenza. Se si vuole ridurre al minimo il fattore rumore ed interferenze ad oggi si usano esclusivamente connessioni sbilanciate, ma dove possibile utilizzare connessioni sbilanciate favorisce una qualità superiore.

Il cavo jack sbilanciato risulta utile in ambienti poco distorti, quindi con minor interferenze esterne possibili e con corrente di alimentazione stabile, e prima di tutto, in tratte corte, quindi non più di 10 m. Difatti in commercio proprio per questo motivo difficilmente si possono acquistare cavi sbilanciati lunghi oltre 10 m, diffidare da quelli lunghi 20 m ed oltre.

n.b. Cavi sbilanciati altamente professionali possono prevedere un filamento dedicato per il ritorno del segnale ed uno esclusivo per la massa.

I jack trs ( 3 poli ) ( fig. 6 )

fig. 6 trs

( trs sta per tip, ring, sleeve )

Hanno una massa come quella del ts, un tip ( portante segnale ), e un ring ( portante segnale ). Questo connettore serve generalmente per trasportare segnali stereo, avendo appunto 2 poli un segnale passerà su un cavo e l’altro segnale sull’altro cavo. A volte può essere usato anche per trasportare segnali bilanciati. La tensione trasportata all’interno di questo conduttore è la stessa del ts, quindi la differenza di potenziale tra il Tip e lo Sleeve considerando una tensione pro ( + 4 dBu )  sarà di 1,23 V, lo stesso varrà anche per la differenza di potenziale tra il Ring e lo Sleeve. Questo connettore lo si identifica da due righe nere sul terminale.

Non è utilizzato a livello pro per inviare segnali stereo con un unico conduttore, in quanto che oltre ad una perdita di bilanciatura e quindi elevato rumore di fondo oltre i 10 metri vi è anche una peggiore affidabilità di connessione rispetto a quelli XLR. Oltre a questo, si presenta anche un forte fenomeno di autoinduzione all’aumentare della distanza, per via di più segnali circolanti su uno stesso connettore. Sempre per portare segnali stereo non si utilizzano nemmeno due connettori ts, sempre per l’affidabilità e la mancata bilanciatura, neanche due trs bilanciati per via dell’affidabilità.

I punti di conduzione, sono quelli che si vedono nella figura 6. Quindi vi è la puntina di conduzione vista anche precedentemente per il tip ( 2 ) solamente in posizione di saldatura differente, il punto di saldatura ( 3 ) ( quello che nel ts rappresentava il tip ) è il ring, ed infine la massa ( 1 ).

I punti di connessione sono appositamente isolati, cosi da non creare interferenze e assenze di segnale nel caso in cui il tip o il ring vada a contatto con la massa, in quanto tutto il segnale verrebbe scaricato a terra. Oltre a questo, tale isolamento, come poi si vedrà, dovrà essere mantenuto anche in fase di saldatura dei cavetti portanti segnale, sul connettore.

Il diagramma a blocchi è lo stesso del precedente ts, solamente che avere un solo generatore ne possiede due, uno per il Left e l’altro per il Right, la massa è comune, quindi distaccandola si perdono entrambi i segnali.

Come detto può essere usato anche per trasportare segnali bilanciati, anche se come visto raramente ad uso professionale, spesso lo si trova come alternativa alle connessione XLR.

Per creare una bilanciatura su connessione sbilanciata trs ( a patto di avere una connessione bilanciata di input e di output ) basta sfruttare uno dei due poli + come linea di return in cui circolerà il segnale in controfase ( si vedrà poi il concetto ). Allo stesso modo, anche un cavo bilanciato può diventare sbilanciato, dipende sempre dalla tipologia di connessione ( si vedrà più avanti i metodi di sbilanciatura di un segnale bilanciato ).

Quando si trasforma un cavo sbilanciato in bilanciato, generalmente si usano le D.I.Box ( Direct Inject Box ) ( vedremo più avanti la loro spiegazione ), in quanto sono dei trasformatori attivi o passivi veri e propri adatti a questo scopo.

I cavi Jack possono avere varie forme dimensionali, perché esistono delle connessioni di varie grandezze a seconda dello standard seguito. A livello professionale si utilizzano connettori da 1/4 di pollice più grossi rispetto agli altri e con una solidità maggiore. Esistono poi per il consumer ( per il trasporto di valori di tensione di circa 0,3 volt e meno, e per questo il conduttore è generalmente più sottile del jack 1/4, circa 11 mm senza schermo e 13 mm con schermo ) anche da 1/ 8 di pollice ( mini jack fig. 7 ) es. il connettore per le cuffie nei lettori cd e smartphone, tablet ed uscita cuffie nei computer e notebook, non chè uscita audio lettori mp3, realizzato in trs per portare segnale stereo, 1/10 di pollice ( micro jack fig. 8 ) es. il connettore delle cuffie nei cellulari utilizzato una volta.

fig. 7 neutrik_ntp3rc-b_audioteka

fig. 8 micro

Un’altra tipologia di connettore più utilizzata a livello consumer è il mini-jack TRRS ( Tip, Ring, Ring, Sleeve ) ( fig. 9 ) più comune ma è possibile trovare anche in versione Jack 1/4″, e sono connettori applicati a dispositivi che prevedono di gestire più di una coppia di segnali, come ad esempio le cuffie/headset con microfono incorporato ( fig. 10 ). Quindi sono cavi che possono portare una linea stereofonica ( per le cuffie ) ed una linea microfonica contemporaneamente ( per il microfono ). La massa è lo Sleeve comune a tutti, la linea microfonica è invece collegata al cerchio più vicino alla base del connettore ( fig. 11 ).

Fig. 9 1-Pcs-New-3-5mm-1-8-Male-Plug-4-Pole-font-b-TRRS-b-font

Fig. 10 headset-stereo-professionale-cuffia-con-microfono-monacor-bh.jpg

Fig. 11 2017-05-15_00-13-06.png

Esistono poi diversi adattatori per jack che trasformano il segnale TS in TRS e/o TTRS, o connettori femmina – femmina ( fig. 12 ) per effettuare prolunghe di cavo e molte altre fantasie, ma la soluzione qualitativa migliore rimane sempre quella di collegare i dispositivi con un unico cavo.

fig. 12 nys240-connettore-mini-jack-stereo-femmina

Altri connettori ( fig. 13 ) hanno un’ulteriore protezione contro il maneggiamento ed evitare la rottura del conduttore in prossimità del connettore, attraverso molle di materiale metallico o guaine in PVC.

fig. 13 jack_mono

 

n.b. In alcuni ingressi di vecchia concezione ( in cui gli standard costruttivi non erano ancora definiti ) è possibile trovare massa e segnale per i ts o massa e/o due segnali per trs invertiti ( fare per cui attenzione, se il segnale audio non va potrebbe essere anche questo problema ).

n.b. Quando si collega un jack ad apparecchiatura accesa, essendo un tipo di connettore che connette/sconnette al circuito prima il segnale e poi la massa, è molto facile la generazione di ronze e scoppiettii che possono dannegiare l’apparecchiatura. Per questo effettuare collegamenti sempre ad apparecchiatura spenta.

 

Circuit Breaker

Esistono poi connettori a Jack con la presenza di un circuito di interruzione del segnale tramite pulsante, il quale permette di mettere il segnale in bypass e poter estrarre il connettore ad esempio da uno strumento musicale senza creare una differenza di potenziale tale da creare ” scoppiettii e distorsioni ” sul segnale audio che possono indurre a danneggiamenti delle attrezzature in cui questo segnale passa ( fig. 14 ).

fig. 14 2017-01-26_12-26-47.png

Generalmente prevedono il circuito di interruzione solo su di un connettore ( il quale connettore dovrà essere quello collegato allo strumento in modo da poter direttamente con la mano disattivare ed attivare il circuito a piacimento ed in comodità ).

Questo circuito è un componente passivo ulteriore ( esclusore di massa ) che pur trasparente che sia introduce alterazioni sulla banda audio passante, per questo sono connettori utili ma sicuramente non di riferimento qualitativo.

 

Altro sui Cavi Audio Analogici:

Cavi Audio Analogici – I ( Caratteristiche Tecniche, Schermatura, Ambienti di Utilizzo )

Cavi Audio Analogici – III ( Connettori e Connessioni Bilanciate, Bilanciatura Passiva )

Cavi Audio Analogici – IV ( Bilanciatura Attiva )

Cavi Audio Analogici – IV ( Bilanciatura Attiva )

Cavi Audio Analogici – V ( Differenze tra Jack e XLR, Bantam, Speakon, Powercon )

Cavi Audio Analogici – VI ( RCA, MiniJack, BNC, Midi, Starquad, Edac, D-Sub, Socapex, Euroblock, Tipologie di Adattatori )

Cavi Audio Analogici – VII ( Tipologie di Connessione, Ground Loop, Saldare un Cavo, Inquinamento Acustico )

 

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