Conectores BNC de 75 ou 50 ohms?

 

Por Eng. Claudio de Almeida

 

Veja as fotos ao lado. Elas mostram a diferença entre conectores BNC com 75 ohms de impedância, que devem ser usados em sistemas de CFTV, e conectores BNC com 50 ohms de impedância, que  eram utilizados nas antigas redes de computadores 10Base2.

 

Repare que no conector BNC macho de 75 ohms não existe o dielétrico interno (parte branca) e no conector fêmea ele é menor, ou também inexistente.

 

Agora verifique os conectores BNC macho que você  costuma comprar e os conectores  BNC fêmea dos DVRs e câmeras que você instala.

 

 

Eles são de 75 ou 50 ohms?

 

Se eles são de 50 ohms, você está introduzindo problemas de casamento de impedância nas suas instalações, pois se a impedância das câmeras, DVRs e cabos é de 75 ohms, os conectores também devem ser.

 

Infelizmente, acredito que você vai descobrir que está utilizando os conectores errados, de 50 ohms.

 

Por que estou dizendo isso?

 

- Porque observei que a maioria dos DVRs  e câmeras do mercado são fabricados com conectores de 50 ohms de impedância;

 

- Porque visitei várias lojas da Santa Ifigênia e distribuidores pelo Brasil e descobri que, salvo pouquíssimas exceções, eles têm para oferecer apenas os conectores de 50 ohms;

 

- Porque pesquisei no site do Ali Babá alguns fornecedores asiáticos  de conectores e vi que poucos têm conectores de 75 ohms, mas o pior de tudo é que muitos desconhecem o que estão vendendo, oferecem conectores de 50 ohms como sendo de 75 ohms!!

 

Qual é a diferença entre resistência e impedância?

 

Essa é uma coisa que todo mundo confunde, porque tanto a resistência (R) quanto a impedância (Z) são medidas em ohms.

 

Veja abaixo o circuito equivalente de um conector:

 

 

Multímetros não medem impedância Você já se perguntou por que ao medir com um multímetro um metro de cabo que tem 75 ohms de impedância, o valor lido não é 75 ohms? E se você medir 10 m de cabo e 100 metros de cabo, os valores medidos serão diferentes (maiores). Porque o multímetro está medindo a resistência do cabo e não a impedância. Quanto mais longo for o cabo, maior a resistência. Se você pegar uma tabela de cabos, verá que a resistência para cada bitola é informada em ohms/km ou ohms/100 m. A resistência é medida aplicando-se uma tensão DC no dispositivo a ser medido. Então mede-se a corrente que passa pelo dispositivo quando submetido à essa tensão. Dividindo-se a tensão aplicada pela corrente medida, obtêm-se a resistência do dispositivo que está sendo medido  (Lei de ohm, R = V/I). É assim que um multímetro faz as medições de resistência.Quando passamos pelo conector uma tensão DC:

 

- A resistência Rs é muito pequena, quase zero;

 

-  A indutância L também é desprezível;

 

- A resistência oferecida pelo capacitor C é praticamente infinita, pois sob uma tensão DC ele vai operar como um circuito aberto.

 

- A resistência Rp é obtida medindo-se com as pontas de um multímetro entre o pino central e a carcaça do conector e também será muito alta.

 

Sendo assim, qualquer um dos conectores, de 50 ou 75 ohms, é transparente para Tensões DC.

 

Porém, quando submetido a uma tensão AC, como um sinal de vídeo, deve-se considerar também a indutância e a capacitância

do circuito acima.

 

A soma da resistência com a indutância e a capacitância é o que constitui a impedância do conector.

 

Repare agora que os dois conectores, de 75 e 50 ohms, são parecidos; o que muda é o dielétrico interno, sendo a parte branca no conector de 50 ohms e o ar no conector de 75 ohms. Essa diferença de dielétrico faz com que eles tenham capacitâncias diferentes, o que  causa a diferença de impedância entre eles.

 

A impedância característica de um dispositivo, seja ele câmera, conector, cabo, DVR, etc., é definida como Zo, sendo que:

 

 

Casamento de impedância

 

Por que é importante que a impedância de cada componente de um sistema seja a mesma?

 

Para que 100 % do sinal de vídeo seja transmitido para o DVR, sem reflexão, é necessário que a câmera, o DVR e o cabeamento (cabo + conectores) tenham a mesma impedância.

 

Quando se conecta dois dispositivos com impedâncias diferentes, uma parte do sinal é refletida e retorna à origem.

 

Imagine um quadro de imagem enviado por uma câmera, que tem 75 ohms de impedância, conectada a um cabo coaxial com 50 ohms de impedância.

 

Uma parte do sinal desse quadro de imagem será refletido e retornará à câmera.  A parte refletida do sinal se encontrará com  o sinal de vídeo relativo ao próximo quadro de imagem e, por ter polaridade invertida, irá cancelar parte desse sinal.

 

O gráfico ao lado mostra o que acontece com o sinal de vídeo ao passar de um dispositivo com 75 ohms para outro com 50 ohms. Repare como parte do sinal é refletida.

 

Explicando a reflexão de uma forma mais didática: Quando você atira uma pedra num lago, o impacto com a água  formará ondas circulares a partir do ponto onde a pedra atingiu a água.

 

 

Quando uma dessas ondas atingir a margem, ela será refletida de volta em direção à origem, atenuando e deformando as ondas que ainda estão sendo geradas pelo impacto da pedra.

 

 

É isso que acontece com o sinal de vídeo quando encontra um meio com impedância diferente; uma parte do sinal será refletida de volta à origem.

 

Coeficiente de reflexão e perda de retorno

 

O coeficiente de reflexão (CR) pode ser medido pela fórmula abaixo:

 

CR= Z1 - Z2 / Z1 + Z2

 

O coeficiente de reflexão determina quanto do sinal está sendo refletido. Quando há casamento de impedância, o coeficiente de reflexão é zero, sendo 1 o valor máximo que ele pode ter.

 

Para 75 e 50 ohms temos:

 

CR = 75 - 50 / 75 + 50 => CR = 25 / 125 => CR = 0,2

 

A perda de retorno, em decibéis, pode ser medida pela fórmula abaixo:

 

Perda de retorno = -20 log (CR)

 

Esse valor significa quantos decibéis o sinal refletido está atenuado em relação ao sinal original. Quanto maior a atenuação do sinal refletido, melhor. Se a impedância estiver casada (os dois dispositivos com a mesma impedância), a perda de retorno tenderá ao infinito, praticamente inexistente, pois 100 % do sinal será transmitido ao destino.

 

Com  CR = 0,2, o sinal refletido estará com uma atenuação de 13,98 dB em relação ao sinal original, um valor considerável, acima do limite aceitável, que é igual ou superior à 20 dB.

 

Balun, o conversor de impedância

 

Antigamente, as televisões utilizavam uma fita paralela para conexão de antena. Essa fita tinha uma impedância de 300 ohms. Quando começou a se utilizar cabos coaxiais com 75 ohms de impedância para fazer a ligação da antena de VHF, era comum utilizar-se  baluns 75 - 300 ohms para conectar a antena de UHF. Esses baluns também eram utilizados na conexão dos primeiros videogames.

 

 

 

Função semelhante fazem os baluns de vídeo - UTP: São transformadores de impedância de 75 para 100 ohms.

 

Permitem transmitir o sinal de saída de vídeo de uma câmera, que apresenta 75 ohms de impedância, por cabos UTP, que têm uma impedância de 100 ohms. No lado DVR, o balun é utilizado invertido, convertendo a impedância de 100 ohms do cabo UTP para os 75 ohms de impedância da entrada de vídeo do DVR.

 

 

Conclusão

 

Os prejuízos causados pelo não casamento de impedância são:

 

- Atenuação do sinal transmitido. Parte do sinal de vídeo enviado pela câmera não chegará ao seu destino;

 

- O sinal refletido retornará até a câmera, onde será novamente refletido e enviado juntamente com o novo quadro de imagem até o DVR. O resultado disso é o famoso 'fantasma' na imagem;

 

- Ou,  por estar com a fase invertida, o sinal refletido poderá cancelar parte do sinal do próximo quadro de imagem.

 

Portanto, o casamento de impedância é muito importante e deve-se garantir que todos os componentes de um sistema de CFTV estejam com a mesma impedância.

 

Perda de retorno no cabeamento Não adianta utilizar conectores BNC de 75 ohms se o cabo coaxial escolhido não conseguir manter uma impedância de 75 ohms ao longo do seu comprimento. O que define a impedância de um cabo é basicamente seu dielétrico, que deve ter uma espessura constante. Uma forma de se perceber isso é passando a mão pela superfície do cabo; o diâmetro deve permanecer constante, sem calombos ou depressões. Se o cabo não for rejeitado nesse primeiro teste, verifique nas especificações do fabricante qual é a perda de retorno informada. Deve ser maior ou igual a 20 dB. Se as especificações do cabo não informarem a perda de retorno, pergunte ao fabricante. Se ele não souber informar, procure outro cabo. De outro fabricante. Esse mesmo raciocínio pode ser empregado na escolha de um cabo UTP..

Fonte: Wikipedia

 

Ago/2015

Set/2015

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