Cable cuádruple estrella - Star quad cable
El cable estrella-cuádruple es un cable de cuatro conductores que tiene una geometría cuadrupolo especial que proporciona inmunidad magnética cuando se usa en una línea balanceada . Se utilizan cuatro conductores para llevar los dos tramos de la línea equilibrada. Los cuatro conductores deben estar a la misma distancia de un punto común (generalmente el centro de un cable). Los cuatro conductores están dispuestos en una estrella de cuatro puntas (formando un cuadrado). Los puntos opuestos de la estrella están conectados entre sí en cada extremo del cable para formar cada pata del circuito balanceado.
Los cables cuádruples en estrella a menudo usan elementos de relleno para mantener los centros de los conductores en una disposición simétrica de cuatro puntos alrededor del eje del cable. Todos los puntos de la estrella deben estar a distancias iguales del centro de la estrella. Cuando los puntos opuestos están conectados entre sí, actúan como si fueran un solo conductor ubicado en el centro de la estrella. Esta configuración coloca el centro geométrico de cada uno de los dos tramos del circuito equilibrado en el centro de la estrella. Para un campo magnético, ambas patas del circuito equilibrado parecen estar en el centro exacto de la estrella. Esto significa que ambas ramas del circuito balanceado recibirán exactamente la misma interferencia del campo magnético y se producirá una señal de interferencia de modo común . Esta señal de interferencia de modo común será rechazada por el receptor balanceado.
La inmunidad magnética del cable cuádruple en estrella es una función de la precisión de la geometría del cuadrante en estrella, la precisión del equilibrio de impedancia y la relación de rechazo de modo común del receptor balanceado. El cable estrella-cuádruple normalmente proporciona una reducción de 10 dB a 30 dB en la interferencia inducida magnéticamente.
Ventajas
Cuando se usa un cable en estrella-cuádruple para una sola línea balanceada , como aplicaciones de audio profesional y telefonía de dos hilos , dos conductores no adyacentes terminan juntos en ambos extremos del cable y los otros dos conductores también terminan juntos. La interferencia captada por el cable llega como una señal de modo común prácticamente perfecta, que se elimina fácilmente mediante un transformador de acoplamiento o un amplificador diferencial . Los beneficios combinados de la torsión, la señalización diferencial y el patrón de cuadrupolo brindan una excelente inmunidad al ruido, especialmente ventajosa para aplicaciones de bajo nivel de señal como cables de micrófono largos, incluso cuando se instalan muy cerca de un cable de alimentación. Es particularmente beneficioso en comparación con el par trenzado cuando las fuentes de campo magnético de CA están muy cerca, por ejemplo, un cable de escenario que puede apoyarse contra un transformador de potencia en línea.
Desventajas
La desventaja es que el quad en estrella, al combinar dos conductores, generalmente tiene más capacitancia que un cable de audio similar trenzado y blindado de dos conductores. La alta capacitancia provoca una pérdida creciente de altas frecuencias a medida que aumenta la distancia. La pérdida de alta frecuencia se debe al filtro RC formado por la impedancia de salida del conductor del cable y la capacitancia del cable. En algunos casos, puede producirse un aumento de la distorsión en el controlador del cable si tiene dificultades para impulsar la capacitancia del cable más alta.
La capacitancia de un cable quad-star de 4 conductores es aproximadamente igual a la capacitancia de un cable estándar de 2 conductores aproximadamente 1,5 veces más largo. El aumento de la capacitancia del cable cuádruple en estrella no suele ser un problema con tramos de cable cortos, pero puede ser un problema para tramos de cable largos. Por ejemplo, un cable en estrella-cuádruple de 8 m (25 pies) tiene una capacitancia de 150 pF / m para una capacitancia total de 1200 pF para toda la longitud del cable. Con una impedancia de fuente de 150 ohmios y una capacidad de carga de 1200 pF, la respuesta de frecuencia de este circuito RC es de -0,02 dB a 20 kHz. Si el cable fuera de 80 m en lugar de 8 m, entonces la respuesta de frecuencia sería -0,2 dB a 20 kHz y -3 dB a 88 kHz.
Otras aplicaciones del cable cuádruple en estrella
Si bien la discusión anterior se centra en evitar que entre ruido (por ejemplo, en un cable de micrófono), la misma configuración cuadrupolo estrella- cuadrupolo es útil para cable de altavoz de audio, para cableado de energía eléctrica de fase dividida e incluso para línea de transmisión cuádruple en estrella de cable abierto .
En estos casos, el propósito de la configuración cuádruple en estrella se invierte. La geometría estrella-cuádruple cancela los campos magnéticos producidos por los dos pares de conductores. Esta cancelación reduce las emisiones magnéticas del cable. Para que funcione correctamente, el cable debe estar conectado de la misma manera que en el ejemplo anterior del cable del micrófono. Los cables en lados opuestos de la estrella deben estar en cortocircuito en cada extremo del cable. Esto significa que se requieren 4 conductores para un circuito de dos hilos. Además, este esquema solo funciona si los dos pares de conductores llevan corrientes iguales y opuestas.
Si también se necesita un conductor de tierra, debe agregarse de manera que no interfiera con la geometría estrella-cuádruple. También debe agregarse en una configuración geométrica que exponga el conductor de tierra a la misma interferencia de los cuatro conductores estrella-cuádruple. La solución más común es envolver el quad estrella con un conductor de tierra cilíndrico.
El cable estrella-cuádruple se puede utilizar para dos circuitos, como telefonía de cuatro hilos y otras aplicaciones de telecomunicaciones, pero no proporcionará inmunidad magnética en esta aplicación. En esta configuración, cada par utiliza dos conductores no adyacentes. Debido a que los conductores están siempre a la misma distancia entre sí, la diafonía se reduce en relación con los cables con dos pares trenzados separados . Cada conductor de un par ve una capacitancia igual en ambos cables del otro par. Esto cancela la diafonía capacitiva entre los dos pares. La geometría también cancela la interferencia magnética entre los dos pares.