Cavi bilanciati e sbilanciati: le differenze

Il passaggio del segnale audio (possibile grazie alle proprietà conduttive del rame) da un punto A ad un punto B, o da un punto B a un punto C (o a qualsiasi altra lettera dell’alfabeto 😉 ), avviene principalmente in due modi: simmetricamente o asimmetricamente. Nomi che non vi dicono nulla? Allora li chiameremo con le loro varianti “audio”: cavi bilanciati e sbilanciati 😉 Ci sono un sacco di miti, leggende e credenze attorno al segnale audio (c’è chi sostiene di poter udire differenze anche usando auricolari In-Ear !!). Per chiarirvi le idee, abbiamo affrontato l’argomento in modo molto più semplice.

L’invenzione del cavo simmetrico (o bilanciato) fu inventato per risolvere un problema fondamentale nella trasmissione sonora: le interferenze esterne (ad esempio le interferenze elettriche) presenti all’esterno del cavo. Eliminare le interferenze alla radice non era fisicamente possibile, quindi è stato necessario trovare una soluzione per escluderle: duplicare il segnale prima che venga trasmesso attraverso il cavo, e inviarlo su due binari separati.
Importante: uno dei due segnali viene invertito di fase. Questo processo è chiamato “bilanciamento“, ed è illustrato nel seguente diagramma:

Arrivati alla fine del cavo, però, i due segnali in questione non possono essere semplicemente accoppiati e mischiati assieme, poichè si annullerebbero a vicenda per via della fase inversa di uno dei due. È infatti a questo punto che la fase di uno dei due viene ripristinata e miscelata col segnale originale. Ma quindi dove avviene la magia? Il rumore di fondo o interferenza viene catturata da entrambi i segnali. Quando avviene la “desimmetrizzazione“, il segnale a fase invertita si annulla a vicenda con quello a fase regolare, e voilà… Il rumore viene annullato! In matematica, il tutto si rappresenterebbe così: x+ (-x) = 0

Come potete vedere, quindi, i cablaggi bilanciati sono un ottima soluzione per minimizzare le interferenze e ottenere buona qualità audio, soprattutto in caso di lunghe distanze e presenza di apparecchi elettronici lungo il percorso effettuato dal cavo. Purtroppo però, il classico “hum” dei 50Hz non può essere rimosso, visto che è un rumore generato dalla massa dell’impianto elettrico, e in quanto tale non “annullabile” tramite le inversioni di fase. Ma questa è una altra storia…

Affinchè il segnale bilanciato venga trasmesso correttamente, è fondamentale disporre di apparecchiatura adatta ad entrambi gli estremi del cavo in questione. Ad esempio il segnale prodotto dai microfoni è quasi sempre bilanciato, poichè ha un livello d’uscita moderatamente basso e vulnerabile ai rumori esterni prima di entrare nel pre-amplificatore. Il segnale dei comuni strumenti elettrici, invece, è quasi sempre sbilanciato. Fortunatamente, le moderne interfacce audio permettono di trattare il segnale a seconda della tipologia tramite i controlli di Line/Instrument. Spesso gli ingressi di linea sono disegnati come XLR, accettando quindi connessioni bilanciate, ma permettono di collegarvi anche cavi TRS/Jack e quindi segnali sbilanciati. Non è possibile disporre del segnale bilanciato in presenza di semplici collegamenti “TS”, mancando il contatto addizionale che trasmette il segnale invertito di cui parlavamo poco fa. Situazioni di questo genere sono rare e normalmente si riscontrano usando interfacce audio a basso costo, poichè il produttore risparmia sul costo dei componenti necessari per la circuiteria.

Non temete: se per sbaglio vi capita di abbinare cavi e/o strumentazione bilanciata ad apparecchiatura che funziona solamente con collegamenti sbilanciati, non c’è rischio di danneggiare nulla. La peggior cosa che può capitarvi è di non riuscire a sentire alcunchè.

Incredibilmente, si parla di segnale bilanciato e sbilanciato anche per il mondo del digitale, dove l’interferenza o rumore può essere ancora più invasiva in quanto non permettere all’interfaccia usata di “leggere” correttamente il segnale. I formati coassiali S/PDIF e i formati AES/EBU non si differenziano tanto nel formato trasmesso quanto nelle differenze fisiche: il primo utilizza i connettori sbilanciati (“RCA”), mentre l’AES/EBU si presenta con il classico connettore tripolare tipico dei cavi bilanciati XLR.

Per concludere

La trasmissione bilanciata è la scelta preferita per ottenere dei routing di segnale il più possibile esenti da problemi. Nel mondo dei microfoni è l’unica trasmissione possibile, mentre in altri ambiti viene sempre preferita fintanto che sia possibile disporre di equipaggiamento compatibile (connettori XLR o TRS). Quando si ha a che fare con cablaggi molto lunghi (parliamo di decine di metri, ad esempio), ricorrere ai cavi bilanciati è praticamente d’obbligo. Inoltre, i cavi bilanciati sono in grado di fornire l’alimentazione richiesta da microfoni o Boxes DI attive (phantom power). Per riassumere: tutto ciò che gravita intorno al mondo della microfonazione richiede cavi bilanciati.

Per i chitarristi e bassisti, invece, raramente viene utilizzato il cavo bilanciato. Il funzionamento della chitarra o del basso elettrico, dei pedali e dell’amplificatore si basa da sempre sul segnale sbilanciato. Quando le distanze diventano un problema, poi, si preferisce usare un Buffer. Solamente quando la microfonazione dell’amplificatore o del cabinet è necessaria entrano in gioco i cavi bilanciati, necessari per collegare i microfoni posti davanti ai coni al mixer.

I tastieristi normalmente utilizzano cavi sbilanciati, considerando che i cablaggi per loro sono spesso estremamente semplici e corti. Inoltre, molte tastiere possiedono solamente l’uscita di tipo TS. Per distanze più lunghe viene usata una DI-Box, che richiede in questo caso un cavo bilanciato in uscita che va verso il mixer.