Linea bilanciata
La linea bilanciata (o anche simmetrica), è quella linea di trasmissione a doppia fase (o a fase opposta) per cui il segnale originario può essere estrapolato all'arrivo (dal circuito di ingresso), eliminando, per cancellazione di fase, gli eventuali rumori assorbiti durante il trasporto.[1] In elettrotecnica, indica una connessione atta a trasportare segnali elettrici, sia analogici che digitali, caratterizzata da una più alta immunità ai disturbi, rispetto ad una linea non bilanciata (detta, sbilanciata o coassiale o normale a due connessioni).
La condizione simmetrica della linea, prevede tre conduttori, di cui due per il trasporto dello stesso segnale, ma di fase invertita (+/- volt) o in controfase, ed uno come comune ad entrambi (massa), usato come riferimento di zero volt, spesso collegato alla messa a terra o allo schermo principale dello strumento. Sul cavo della linea bilanciata, la connessione di massa è costituito da uno schermo a calza di fili in rame intrecciati (quindi flessibili) che avvolge i due conduttori twistati interni (come nei cavi coassiali).
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 funzionamento
Il bilanciamento della linea è tipicamente ottenuto utilizzando un particolare trasformatore o un amplificatore differenziale. Entrambi prelevano il segnale originale e lo trasformano in un doppio segnale, di cui uno con polarità inversa all'altro. La linea bilanciata è infatti costituita da tre conduttori, di cui uno in comune ad entrambi i segnali. Al termine della trasmissione, il segnale viene "sommato" (nel circuito analogo di ingresso), così da annullare automaticamente eventuali componenti di rumore assorbito, per l'effetto di cancellazione di fase: i disturbi di modo comune, che percorrono i due conduttori nello stesso verso, danno origine a due flussi uguali ma di segno opposto. Anche un amplificatore differenziale, amplifica la differenza tra i due segnali, pertanto raggiunge lo stesso scopo.
In teoria, il circuito di bilanciamento dovrebbe ottenere la totale eliminazione dei disturbi assorbiti, ma nella pratica ciò non avviene a causa dell'imperfetta simmetria dei circuiti reali. Tuttavia, sono in grado di ottenere una fortissima attenuazione, più che sufficiente nei casi pratici, adatti anche all'audio.
Audio
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 nelle 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 che, usando segnali a livello di linea ed essendo posizionati vicino al mixer, captano disturbi in minima quantità.
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.
Video
I segnali video vengono di solito trasportati da cavi coassiali con connettori BNC o RCA. Si tratta quindi di linee sbilanciate.
Telefonia
Un doppino telefonico è composto da una coppia bilanciata e non schermata.
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- ^ Marco De Angelis, Differenza tra Bilanciato e Sbilanciato, su Audio D'Istruzione, 19 giugno 2018. URL consultato il 27 gennaio 2023.