Linea bilanciata

Una linea bilanciata o simmetrica in elettrotecnica indica una connessione atta a trasportare segnali elettrici sia analogici che digitali e caratterizzata da una immunità ai disturbi superiore rispetto a una linea non bilanciata. Viene definita simmetrica in quanto i due conduttori e i relativi morsetti di collegamento sono nelle medesime condizioni elettriche rispetto alla terra.

In alcune applicazioni, un terzo morsetto costituisce il collegamento di schermo, ovvero una calza costituita da fili metallici intrecciati che avvolge i fili della linea.

Si distingue dalla linea sbilanciata o asimmetrica, che è invece quella in cui i due conduttori non sono nelle medesime condizioni elettriche (come ad esempio un conduttore coassiale, nel quale il conduttore esterno risulta collegato a terra), perciò non captano i disturbi nello stesso modo.

Principio di funzionamentoModifica

 
Modello di linea bilanciata

Il bilanciamento è tipicamente ottenuto terminando i due conduttori su un trasformatore o su un amplificatore differenziale, in maniera che le componenti elettriche comuni ai due conduttori si annullino. Il trasformatore può essere a presa centrale, così che i disturbi di modo comune, che percorrono i due conduttori nello stesso verso, diano origine sul trasformatore a due flussi uguali (ma di segno opposto). Il trasformatore può anche non avere la presa centrale, poiché i disturbi di modo comune, avendo la stessa ampiezza e fase ai due capi del trasformatore, non generano corrente. Anche un amplificatore differenziale amplifica la differenza tra i due segnali, pertanto raggiunge lo stesso scopo. In teoria, si dovrebbe ottenere una totale eliminazione del disturbo; in pratica, poiché una perfetta simmetria è impossibile, non si ottiene un totale annullamento ma, comunque, una fortissima attenuazione.

Il collegamento bilanciato non deve stupire, in quanto è il tipo di collegamento che si fa, ad esempio, collegando semplicemente una lampadina a una batteria: se nessuno dei due conduttori viene collegato a terra, la connessione è bilanciata e la corrente scorre verso la lampadina in un conduttore e ritorna alla batteria nell'altro, senza bisogno d'altro. Il collegamento sbilanciato, viceversa, è stato inventato per poter risparmiare il conduttore di ritorno, necessitando, comunque, di un collegamento di massa. In tal modo, i conduttori necessari sono due anziché tre, permettendo risparmio e minori dimensioni nei circuiti elettronici, nei connettori e nei cavi.

L'accoppiamento tramite un trasformatore può essere fatto anche all'ingresso della linea. In questo modo è possibile minimizzare anche i disturbi di modo comune che percorrono la linea verso la sorgente.

AudioModifica

Nel campo dell'audio professionale si impiegano quasi esclusivamente linee bilanciate, poiché riducono fortemente la captazione di disturbi sia dovuti alla lunghezza delle linee che alle fonti di disturbi a cui possono essere soggette, primi fra tutti i regolatori (o dimmer) delle luci a incandescenza nei concerti all'aperto e nella sale da concerto, nei teatri e negli studi televisivi. Con i corpi illuminanti a LED la situazione è decisamente migliorata, poiché i regolatori sono integrati negli stessi corpi illuminanti, ma disturbi possono comunque propagarsi e irradiarsi dai cavi elettrici che li alimentano. Inoltre, nei mixer entrano molti segnali che vengono miscelati, cioè sommati, e anche i disturbi captati dalle altrettante linee si sommano. Le linee bilanciate vengono usate soprattutto per collegare i microfoni al mixer, talvolta fornendo anche l'alimentazione phantom usando lo stesso cavo. I microfoni, infatti, producono segnali alternati che nella maggior parte dei casi hanno un'ampiezza di poche decine di millivolt e richiedono, poi, una notevole amplificazione, amplificando anche i disturbi presenti. Impianti audio di livello domestico usano di solito, invece, linee sbilanciate. Nelle linee bilanciate dell'audio professionale, il livello nominale di un segnale analogico a livello "di linea" è solitamente +4dBu, pari a circa 1,23Veff, mentre sulle linee sbilanciate degli impianti domestici il livello nominale è -10dBV, pari a circa 316mVeff.

I cavi impiegati nelle linee bilanciate (aventi tipicamente 2 conduttori + schermatura) possono essere impiegati anche per portare un segnale stereofonico usando i due conduttori come i poli caldi di due linee sbilanciate, oppure per trasferire un segnale bidirezionalmente su uno stesso cavo, sempre utilizzando la linea bilanciata come due linee sbilanciate: è questo il caso, molto comune sui mixer, del cablaggio in insert di effetti o compressori.

I connettori adottati sono standardizzati da decenni: per le linee bilanciate si adotta il tipo XLR (anche detto Cannon, dal nome del primo produttore) a tre poli, oppure connettore jack TRS (3 poli tramite Tip, Ring e Sleeve, cioè contatto in punta, sull'anello e sul manicotto), mentre per le linee sbilanciate si usa il tipo RCA oppure connettore jack TS (2 poli tramite Tip e Sleeve). Da notare che collegando insieme il polo freddo e la massa di una linea bilanciata, si ottiene una linea sbilanciata costituita dai due conduttori collegati insieme e dal polo caldo. Questo è di uso molto comune anche in campo professionale per collegare diversi tipi di apparecchiature tra di loro, sarebbe tuttavia più corretto l'uso di un balun o di un traslatore.

VideoModifica

I segnali video vengono di solito trasportati da cavi coassiali con connettori BNC o RCA. Si tratta quindi di linee sbilanciate.

TelefoniaModifica

Un doppino telefonico è composto da una coppia bilanciata e non schermata.

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