Ejecución de la señal de audio analógica de banda base a través del cable cat 5 [cerrado]

Su pregunta es imposible de responder cuantitativamente, ya que se desconoce el nivel y el tipo de interferencia a lo largo del cable, y no nos ha dicho cómo termina el final.

Busque la resistencia por unidad de longitud del cable que desea usar. A partir de eso podrás calcular la resistencia en serie con tu señal. No olvide que la señal hace un viaje de ida y vuelta, por lo que la longitud total del cable es el doble de la longitud del cable.

Todo lo dicho, el envío de audio de terminación única a través de un largo cable no blindado me parece una muy mala idea.

Mi primera reacción sería enviar los datos digitalmente. Para eso está destinado el cable cat 5. Puede enviar fácilmente unos pocos Mbit / s sobre un par. Para poner esto en perspectiva, las muestras de 16 bits a una velocidad de 50 kHz (mejor que la calidad del CD) son solo 800 kbit / s.

Digital te da una cierta inmunidad al ruido directamente. También permite un fácil rechazo del modo común en el extremo receptor, mediante el uso de optoaisladores o transformadores de pulso.

Mi segunda opción sería usar un par del cable cat 5 para enviar audio diferencial. Yo haría el voltaje más alto de lo que sugieres. Eso lo hace más grande en relación con el ruido inevitable en el camino. Un pequeño transformador de audio en el receptor es una manera fácil de eliminar el ruido de modo más común, y eso también elimina la necesidad de que un tercer cable lleve tierra.

  

¿Qué ocurrirá si la señal de entrada es diferencial? (por ejemplo, 0.5Vpp   señal en cada línea diferencial)?

Cuando se envía una señal analógica de un lugar a otro, el mayor obstáculo al que se enfrenta es generalmente la interferencia. Para minimizar el levantamiento, debe hacer que la impedancia de cada cable diferencial sea la misma. El resultado es que cuando aparece la interferencia, el mismo voltaje de interferencia se desarrolla por igual en ambos cables.

Esto se denomina equilibrar las impedancias y conduce al término "una transmisión equilibrada". No significa que tenga que enviar señales de manera diferente, aunque esto ayuda porque duplica la amplitud de la señal, lo que da como resultado una mejora de 6 dB en la relación señal / ruido.

Para equilibrar la impedancia en cada cable, los cables tienen que ser muy similares en su construcción y, por supuesto, el par trenzado es la solución habitual, pero la impedancia de conducción también debe ser la misma tanto para el cable caliente como para el retorno. cable. Por ejemplo, si está conduciendo la línea con un amplificador operacional, es usual poner (digamos) 600 ohmios en serie con el cable caliente y la misma impedancia en serie con el cable de retorno.

Esto asegura que la interferencia induzca el mismo voltaje no deseado en cada cable.

En el extremo receptor, el amplificador de entrada debe ser diferencial y presentar una impedancia balanceada a tierra; de lo contrario, también podría desequilibrar la tensión de interferencia en un cable con respecto al otro y el amplificador diferencial no podría cancelarlo adecuadamente. en su salida: -

Este método también resuelve el problema de un potencial de tierra diferente entre el transmisor y el receptor, posiblemente debido a las corrientes de tierra del equipo de la planta localizada.

  

¿Puede haber algún cambio en la frecuencia?

No habrá cambio de frecuencia, pero puede haber una atenuación relativa de algunas frecuencias con respecto a otras debido a la compleja impedancia de entrada que presenta cualquier cable en el audio, especialmente en cables largos como los de los teléfonos.

  

¿Cuánto voltaje de señal puede caer?

No habrá mucha atenuación para la banda base de audio en un cable de 50 m, pero, en caso de duda, el cable se puede modelar y las cifras de atenuación se pueden adquirir mediante simulación.

Olvídese de las señales de terminación única: 50 m es una distancia tan larga que cualquier conexión a tierra en ambos extremos a la vez hace un enorme bucle de recolección de interferencias. Los zumbidos y los zumbidos estropean totalmente las señales si solo son unos pocos cientos de milivoltios.

Consulte las especificaciones de Cat5: enlace

Todos los fenómenos de onda en frecuencias de audio y longitud de cable de 50 m son despreciables. Se puede pensar en un par como filtro RC de paso bajo que tiene una resistencia de 10 Ohm y C = 2500pF. Solo no afecta prácticamente a nada, pero la resistencia de la fuente en el extremo de transmisión de la señal afectará radicalmente. Si hay varios kOhms en el extremo de transmisión, obtendrá una pérdida de agudos. Solo se pueden tolerar 1500 ohmios para el audio de banda completa de 20 kHz. 4kHz permite 7500 ohmios, pero cuanto mayor es la resistencia, más sensible es el sistema para recolectar zumbidos y otros ruidos.

Cuánto hay campos de interferencia en su entorno operativo. No puedo decirlo. Un cable de alimentación de CA de lado a lado con su cable puede causar problemas si la resistencia de terminación en ambos extremos es alta. Debes hacer algunas pruebas.

Las otras preguntas señalan los efectos eléctricos, pero también quiero mencionar que hay productos comerciales que hacen exactamente esto con buenos resultados. Las palabras clave para buscar son "cat5 audio balun". Por ejemplo, aquí hay uno destinado a las aplicaciones de audio profesionales que pueden funcionar hasta 1900ft / 500m: enlace . Si estás buscando hacer algo similar, los diseños de estas cosas serían un buen punto de partida.

Aquí hay un poco de matemáticas, para inyectar un voltaje desde un campo magnético. Asumiremos que el espaciado del cable de su señal / masa dentro del CAT5 es de 2 mm. Asumiremos un cable de alimentación sencillo (no caliente / retorno) ubicado a 10 cm de distancia. Y asumiremos que el cable de alimentación es impulsado por una línea eléctrica PURE 60Hz, por lo tanto no hay picos, no hay diodos rectificadores en los bordes, solo un pecado puro de 60Hz, a 1 amp. Por cierto, dI / dT es de 377 amps / segundo.

¿Qué se inducirá para la orientación del CAT5 en el peor de los casos en comparación con el cable de alimentación? Usa la fórmula

Vinduce = [MU0 * MUr * Área / (2 * pi * Distancia)] * dI / dT

que podemos reescribir para MU0 = 4 * pi * 1e-7 Henry / meter y para MUr = 1 (para aire, vacío, cobre, aluminio) como

Vinduce = 2e-7 * Área / Distancia * dI / dT

Al insertar números, nos encontramos

Vinduce = [2e-7 H / meter * (50 metros * 2 mm) / 100mm] * 377

Vinduce = 2e-7 * 377 = 754e-7 voltios

= 75 microVolts

= 0.075 miliVolts

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Si su cable de alimentación (de nuevo, esto es solo UN HILO, no el HOT + RETURN estándar de reducción de campo) tiene picos, por ejemplo, en un horno de microondas donde los 2,000 voltios internos tienen una velocidad de giro rápida y, por lo tanto, rectificador los diodos pueden encenderse en 100nanosegundos, por lo que dI / dT puede ser de 10 amps pico / 100nanoSec o 10 ^ 8 amp / s, su interferencia será de 100,000,000 / 377 o 200,000X peor.