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Disturbi, ronzii ed altro… 2

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Disturbi, ronzii ed altro… 2

Soluzioni: Tecniche di schermatura.

Per diminuire gli accoppiamenti capacitivi ed induttivi si ricorre alla schermatura dei circuiti e dei cavi preposti alla trasmissione dei segnali.

La schermatura è composta da un metallo conduttore che circonda il cavo isolato. Per motivi di flessibilità e comodità costruttiva lo schermo è composto dallo stesso materiale del conduttore e intrecciato a maglia. 
È opportuno specificare che nel caso di un cavo con singolo conduttore più schermo (cavo coassiale), lo schermo, cioè il conduttore esterno non è un vero e proprio schermo, in quanto è proprio lo schermo che funge da conduttore per la corrente di ritorno. In questo caso è la geometria del cavo che minimizza i campi emessi e/o ricevuti.

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Yamaha Guitars Matteo Mancuso Signature

The careful study of the shielding of the circuits of electric guitar or electric bass can avoid disturbances of various origins.

I giri di massa.

Un aspetto fondamentale nella trasmissione dei segnali è il riferimento di massa. Un errato collegamento a massa di un circuito può portare ad accoppiamenti di tipo induttivo per la maggior parte, denominati “giri di massa”.
Un giro di massa si verifica a causa di percorsi chiusi di connessione a massa che permettono lo scorrere di una corrente, formando delle aree in cui si formano campi magnetici variabili che inducono una corrente all’interno della maglia di massa creata.
Per esempio, un cavo coassiale di 4 m di lunghezza, collegato a due dispositivi, i quali a sua volta sono collegati a due differenti prese di alimentazione poste nella stessa stanza dotati di collegamenti a terra, genera facilmente una spira con area di alcuni metri quadri. I disturbi accoppiati in questa grande spira possono poi essere indotti sul conduttore che trasporta il segnale attraverso un accoppiamento induttivo molto forte.

Lo schema sotto può rendere meglio l’idea. 

Soluzioni

Lo studio delle connessioni di massa all’interno delle elettroniche è un aspetto fondamentale della corretta progettazione di una qualsiasi apparecchiatura elettronica.
La cura del collegamento tra elettroniche (alimentazione, trasferimento di segnale, etc) è fondamentale al fine di minimizzare gli accoppiamenti induttivi e i disturbi per radiazione e richiede un attento studio di materiali e geometrie per ottenere la massima protezione ai disturbi di varia natura.
Abbiamo visto quali possono essere le varie tipologie di disturbo e le varie cause possibili e adesso delimitiamo il campo di studio.
Nel nostro caso ci occupiamo di trasmissione di segnali analogici audio, di alimentazioni a bassa tensione alternata (220V AC) e di trasmissioni digitali per i vari protocolli necessari alle trasmissioni per utilizzo in campo audio.
Quindi tralasciamo gli aspetti legati alla trasmissione di segnali che superano i 5 Mhz, tenendo in considerazione solo i segnali analogici e digitali compresi nel campo tra 1Hz e 5 Mhz.
Cominciamo con il caso più semplice della alimentazione a 220V e 50Hz delle elettroniche, è necessario che esista un riferimento di terra certo e dunque una “messa a terra” ben fatta con dispersore adeguato e ben collegato all’impianto.
Nell’utilizzo di prese multiple è assolutamente consigliato avere connessioni a stella e non “in serie” per evitare interferenze reciproche tra le elettroniche collegate, come spiegato nella sezione dedicata ai disturbi condotti.
Una ottima presa multipla con collegamento a stella di fase, neutro e terra con cablaggio di sezione adeguata può risolvere molti problemi che spesso affliggono i palchi di tanti musicisti e service.
Nel caso di trasmissione di segnale con un cavo schermato, normalmente la connessione dello schermo deve essere connesso al potenziale di riferimento (che è la massa) come nella figura 3.
Per evitare eventuali giri di massa non bisogna connettere entrambe le terminazioni dello schermo a terra perché potrebbe esistere una differenza di potenziale tra le masse (terre) differenti che porterebbe ad indurre una corrente nello schermo (vedi schema del giro di massa).
La pratica ci conferma che uno schermo è efficace solo se in esso scorre una corrente e in molti casi la soluzione è il collegamento a massa dello schermo con un condensatore.
Per le basse frequenze, non oltre ai 10 Mhz e quindi nel nostro caso, una ottima soluzione è quella di utilizzare una coppia di cavi twistati o intrecciati con schermo e lo schermo connesso a massa da un solo lato, di norma dal lato del generatore.
Un altro esempio di uso comune dato dallo standard USB 2.0, che consente di raggiungere, proprio con l’utilizzo di cavi intrecciati schermati, la velocità di 480 Mbps su distanze di 5 m.
Questo standard definisce che il collegamento a massa dello schermo debba essere eseguito dall’ host, quindi dal computer, mentre nessuna delle periferiche dovrà svolgere questo compito.
Ma in campo audio, il generatore non è normalmente collegato a massa e dunque ha un riferimento definito “floating” (per esempio i pick-up delle chitarre o una testina per giradischi) e dunque in questi casi è necessario collegare lo schermo alla terra (massa) della elettronica di destinazione con collegamento a massa e riferimento a terra per avere un collegamento certo del potenziale di riferimento.