Voltando das Férias - Balanceamento de Sinais
Autor: Mário Malta | Publicado: 2011-01-19T20:28:00-02:00

Olá queridos leitores, Como vocês devem ter notado, o blog ficou desatualizado por quase 2 meses.As últimas semanas no trabalho foram meio tensas, e as férias longas, rs.Uma foto da vista do nosso quarto: Mas já estamos de volta e com todo gás!!!Um abraço a todos!
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Por
David Fernandes
Uma das perguntas mais constantes que ouço quando presto  consultoria ou ministro um treinamento é a seguinte: O que é  balanceamento e para que serve?
Dificilmente ouvi uma explicação sobre esse assunto que tenha sanado  as dúvidas dos interessados. Ouvi respostas do tipo “se houver dois  condutores e uma malha, o cabo é balanceado”, ou “balanceamento é um  aterramento”, ou ainda “o sistema balanceado elimina todos os ruídos”.
Na verdade, a definição de balanceamento contém um pouco de cada uma  dessas idéias e vai além. Infelizmente, não posso pretender que você  entenda o conceito de balanceamento sem abordar o assunto com um enfoque  apoiado na Eletrônica, uma vez que o balanceamento é um fenômeno  genuinamente eletrônico. Mas não se preocupe muito, tentarei fazer isso da forma menos dolorosa possível.
O que é balanceamento?
A principal finalidade do balanceamento é o cancelamento ou  minimização de ruídos, de natureza eletromagnética, induzidos nos cabos  do sistema de áudio.
O termo balanceamento se refere a uma técnica que aplica um sinal  elétrico à entrada de um circuito eletrônico e obtém dois sinais  simétricos em sua saída: sinais de mesma amplitude e freqüência, mas com  fase invertida (vide Figura 1).
Figura 1 – Diagrama de Blocos do Circuito Eletrônico
Esses sinais são enviados, por meio de um cabo composto por dois  condutores e malha, até o circuito de entrada do próximo estágio do  sistema. Na entrada do estágio seguinte há outro circuito eletrônico que  reconhece os sinais simétricos e os recompõem num só.
Os circuitos empregados na técnica de balanceamento de sinais são baseados em amplificadores diferenciais.
Ops, você vai dizer... “lá vêm você com esses temos técnicos...”Muito bem... deixe-me tentar explicar...
Os Amplificadores Diferenciais
Os amplificadores diferenciais (vamos chamá-los de ampdif) são  circuitos eletrônicos, com duas entradas e duas saídas, construídos a  partir de transistores e resistores, associados de forma a gerar sinais  nas saídas que dependerão da forma como foram aplicados nas entradas.
Esses amplificadores podem operar de três formas básicas:entrada  simples, entrada dupla em fase (ou em modo comum) e entrada dupla  simétrica (ou em modo diferencial). Vamos entender:
Amplificadores Diferenciais Operando com Entrada Simples
Consideremos a operação do ampdif com um único sinal de entrada  aplicado ao terminal 1. Pode-se observar na Figura 2a que enquanto o  sinal aplicado ao terminal 1 é amplificado e invertido no terminal 3,  ele sofre apenas amplificação no terminal 4. Se aplicarmos o sinal de  entrada no terminal 2, observaremos o sinal amplificado e invertido no  terminal 4 e o sinal apenas amplificado no terminal 3.
Está acompanhando o raciocínio?Figura 2 – Amplificador Diferencial com Entrada Simples
Podemos afirmar, então, que o ampdif operando com entrada simples  gera dois sinais amplificados, simétricos e de mesma amplitude nos  terminais de saída.
Amplificadores Diferenciais Operando com Entrada Dupla Simétrica
Agora, imagine se ao invés de aplicarmos o sinal de entrada apenas a  um dos terminais, apliquemos à entrada dois sinais simétricos e de mesma  amplitude, um em cada terminal. Vamos analisar o comportamento das  entradas separadamente e depois unir os resultados para que possamos  entender melhor. Veja a Figura 3.
Figura 3 – Amplificadores Diferenciais com Entrada Simples Simétrica
As Figuras 3ae 3b mostram o resultado de cada entrada atuando  sozinha. Acompanhe comigo: (a) a entrada aplicada ao terminal 1 produz  uma saída com polaridade oposta e amplificada no terminal 3 enquanto no  terminal 4 há uma saída amplificada e de mesma polaridade do sinal  aplicado ao terminal 1; (b) a entrada aplicada ao terminal 2 produz uma  saída com polaridade oposta e amplificada no terminal 4 enquanto no  terminal 3 há uma saída amplificada e de mesma polaridade do sinal  aplicado ao terminal 2.
Sendo assim, ao aplicarmos simultaneamente os sinais de entrada  simétricos nos terminais 1 e 2, teremos o resultado mostrado na Figura  4:
  Figura 4- Amplificador Diferencial com Entrada Dupla Simétrica
Por superposição, os sinais resultantes em cada terminal de saída  serão somados e a saída em cada terminal será o dobro da obtida com um  único sinal de entrada, o que representa um ganho de 3 dB além do  introduzido pelo amplificador.
Amplificador Diferencial com Entrada Dupla em Fase ou em Modo Comum
Para este caso, imagine a aplicação de dois sinais de mesma amplitude  e em fase aos terminais 1 e 2 do ampdif, como mostrado na Figura 2.
De acordo com o processo narrado para a Figura 2, ao superpormos os  sinais na saída eles se somarão. Como os somatórios das saídas são  simétricos, o resultado será 0 volt nos terminais 3 e 4. A Figura 5  mostra esse resultado.
Figura 5 – Amplificador Operacional com Entrada em Fase
Conclusão sobre a Operação dos Amplificadores Diferenciais
Diante do exposto até agora, podemos concluir que:
a) Amplificadores diferenciais operando com entrada simples  apresentarão sinais amplificados e simétricos em seus terminais de  saída;
b) Amplificadores diferenciais operando com entrada dupla simétrica  apresentarão sinais simétricos e amplificados duas vezes mais que com  entrada simples (+ 6 dB) em seus terminais de saída; e
c) Amplificadores diferenciais operando em modo comum ou com entrada  em fase não apresentarão sinais em seus terminais de saída.A este  processo chamamos rejeição em modo comum.
O balanceamento de cabos
Ok, mas como tudo isso funciona no balanceamento de cabos? Imagine,  no interior do microfone, um pequeno circuito ampdif operando com  entrada simples. A cada terminal de saída do ampdif ligamos,  respectivamente, os terminais 2 e 3 do conector XLR. O que vai  acontecer? O sinal sairá do elemento gerador do microfone e será  aplicado a apenas um dos terminais de entrada do ampdif. O ampdif gerará  em seus terminais de saída dois sinais amplificados, de mesma amplitude  e simétricos, que serão enviados ao cabo pelos pinos 2 e 3 do conector  XLR. Esses sinais trafegarão pelos condutores do cabo ligados aos pinos 2  e 3 com fase invertida. Observe a Figura 6.
Figura 6 – Tráfego do Sinal de Áudio no Cabo Balanceado
Note que o sinal de áudio está trafegando com fases invertidas nos  condutores do cabo enquanto o ruído trafega com mesma fase. Nos  terminais de entrada do ampdif do estágio seguinte, que neste caso pode  estar no canal de entrada da mesa, o sinal de áudio chega em modo  diferencial e o ruído em modo comum. Como observamos naquela baboseira  toda acima, o ampdif em modo diferencial amplifica o sinal enquanto em  modo comum ele o rejeita.
Sendo assim, todo ruído que for induzido no cabo, em geral de origem  eletromagnética, será rejeitado na entrada da mesa pela ação do ampdif. É  importante destacar que ruídos gerados no microfone ou nos circuitos  internos dos equipamentos não serão rejeitados pelo balanceamento,  porque serão aplicados aos terminais de entrada do ampdif juntamente com  o sinal de áudio.
Conclusão
Para que o nosso sistema possa ser considerado balanceado  necessitaremos que os cabos utilizados contenham duas vias + malha. No  entanto, possuir os cabos certos não nos assegura que o sistema é  balanceado. Se os equipamentos não permitirem conexões balanceadas, isto  é, não possuírem ampdifs em seus terminais de entrada e saída, o cabo  pode estar montado corretamente mas o sistema não será balanceado. Sendo  assim, para que o sistema seja balanceado, necessitamos de cabos e  equipamentos que suportem essa tecnologia.
Vale destacar, também, que o balanceamento é uma técnica utilizada  para melhorar a qualidade do sinal de áudio, protegendo-o de ruídos  induzidos nas linhas de transmissão. No entanto, essa tecnologia não é  capaz de eliminar ruídos causados por soldas mal feitas, cabos sem  manutenção, potenciômetros com problemas, etc.
Para esses problemas, a velha e eficiente manutenção preventiva é o  melhor remédio. Enrolar e armazenar corretamente os cabos, trocar  periodicamente os conectores, manter os equipamentos em lugar seco e  livre de poeira são boas atitudes que colaborarão, sem sombra de  dúvidas, para uma sonorização livre de ruídos.
Abraços balanceados.
  David Fernandes Tecnólogo de Telecomunicações  Membro da Audio Engineering Society (AES)  david@audiocon.com.br(27) 8815-9947