Cabos USB fazem diferença no áudio? Quando eles têm boa qualidade?

Cabos USB geralmente são vistos como meros acessórios para permitir a transferência de dados e alimentação de energia de baterias ou fontes de dispositivos eletrônicos. Costuma-se olhar especificações como as velocidades de transmissão de dados e capacidade de carregamento de energia, além da robustez dos materiais, para uma durabilidade maior. Porém, quando se utiliza um cabo USB para áudio, as necessidades são outras.

Antes de tudo, é importante saber como um cabo USB é utilizado no áudio, como é a construção e quais componentes são importantes para aplicações relacionadas ao áudio. A partir daí, é possível começar a entender os motivos pelos quais há diferença de performance entre cabos USB.

Como um cabo USB é utilizado no áudio?

Os cabos USB são utilizados em sistemas de áudio para transmitir dados entre um dispositivo reprodutor, também chamado de “transporte”, e um DAC (Digital to Analog Converter). O equipamento responsável pela reprodução das músicas pode, por exemplo, ser um PC, um Digital Audio Player (DAP), um streamer ou um CD Player.

Como é a construção de um cabo USB?

Um cabo USB utiliza quatro fios. São eles:

• Fio de alimentação de energia: conhecido como “VBUS”, possui capa vermelha e tem uma alimentação positiva de 5 volts (+5V).
• Fio terra: conhecido como “GND”, possui capa preta e tem alimentação neutra (0V).
• Fio de dados positivo: conhecido como “D+”, tem capa verde e possui sinal diferencial [1].
• Fio de dados negativo: conhecido como “D-”, tem capa branca e possui sinal diferencial.

[1] Sinal diferencial é quando um sinal é transmitido por dois cabos com tensões opostas e complementares.

Cabo USB de boa qualidade: O que ele deve fazer para sistemas de áudio digital?

Cabos USB de boa qualidade para sistemas de áudio digital devem:

• Evitar erros na transmissão de dados.
• Oferecer proteção contra ruídos EMI e RFI.
• Prevenção de interferências entre os condutores de dados e de energia.
• Proporcionar um encaixe firme.
• Ter melhor estabilidade de sinal comparado aos cabos USB convencionais.

Quais características um bom cabo USB para áudio deve ter?

Para que um cabo USB seja bom para áudio, você deve procurar modelos que tenham as seguintes características:

• Blindagem
• Condutores de cobre OFC ou OCC
• Conectores/plugues USB com carcaça metálica
• Encaixe firme, sem folga
• Fios de dados trançados e balanceados
• Separação física dos fios de dados e de energia

Como é feita a blindagem de cabos USB?

A blindagem de cabos USB pode ter feita das seguintes formas:

• Blindagem geral: envolve os 4 condutores do cabo USB com uma folha de alumínio (aluminum foil) e cobre trançado (braided shielding).
• Par trançado blindado por folha (foiled twisted pair ou FTP): blindagem do par de condutores de dados, envolvendo-os individualmente com uma folha de alumínio.

É possível ter tanto a blindagem geral quanto a blindagem do par trançado dos condutores de dados, mas o mais comum é ter apenas a blindagem geral, chamada de “double shielded” (blindagem dupla).

Para que serve a blindagem?

A blindagem dos cabos USB serve para evitar o seguinte:

• Interferência por acoplamento capacitivo
• Interferências EMI e RFI
• Ruído digital de clock

O acoplamento capacitivo ocorre quando há proximidade física de condutores, fazendo com que o ruído de alta frequência salte de um condutor para outro. Isso pode ser amenizado através da utilização de materiais dielétricos como, por exemplo, o teflon, ou inserção de um material plástico em forma de “X”.

As interferências eletromagnéticas (EMI) e de radiofrequência (RFI) podem causar ruídos no áudio, conforme foi explicado no artigo “Como eliminar ruídos, chiados, interferências no áudio de fones e caixas”.

O ruído digital de clock ocorre quando há um erro no tempo de leitura da amostra digital (sample) dos dados da música, que é chamado de “jitter”.

O que é o clock no áudio digital? Quando surge o jitter?

O clock é utilizado no processo de conversão do sinal digital em analógico de um DAC, tendo como função determinar os momentos em que os dados digitais dos arquivos de áudio serão processados, transmitidos e convertidos para sinal analógico. Cada momento de processamento é considerado um “pulso”. Se esse pulso varia, gera-se o “jitter”, que é a oscilação desse tempo de processamento dos dados.

Por que é importante um cabo ter condutores de cobre OFC ou OCC?

Quanto maior a pureza do cobre, menor será a possibilidade de instabilidade na transmissão dos sinais de dados e de energia dos condutores do cabo USB.

O que é OFC e OCC?

OFC significa “Oxygen-free copper” ou “cobre livre de oxigênio”. Trata-se de condutores de cobre um nível de oxigênio no metal de 0,001% ou menos. Isso melhora a condutividade do cabo.

OCC significa “Ohno Continuous Casting”, um método de fundição que permite a geração de metais com alto nível de pureza. Isso permite uma resistência na condução de energia ainda menor que a proporcionada por cabos OFC.

Por que utilizar conectores/plugues USB com carcaça metálica?

Ao utilizar conectores/plugues metálicos em cabos USB, você melhora a blindagem contra interferências EMI e RFI.

Qual a importância de se ter cabos USB com conexão firme?

Cabos USB com conexão firme previnem que ocorram a perda de dados e a oscilação da transmissão de energia, além de evitar a geração de ruídos no áudio.

Quais as vantagens de se utilizar fios trançados e balanceados?

Ao trançar condutores de mesmo comprimento e impedância (balanceados), você minimiza interferências EMI, RFI e de modo comum, além de minimizar o acoplamento capacitivo.

Por que separar fisicamente os fios de dados dos de energia nos cabos USB?

Ao separar fisicamente os fios de dados dos condutores de energia nos cabos USB, você evita a transferência de ruídos presentes no fio de energia e no fio terra para o par de fios utilizados para a transmissão de dados.

Como separar os fios de dados dos de energia?

Há três formas de separar os fios de dados dos de energia. São elas:

• Utilizar material plástico em formato de “X” para separar internamente o par de condutores de dados do condutor de energia e do fio terra.
• Colocar materiais dielétricos (exemplo: teflon) internamente, separando os condutores de energia dos de dados.
• Fazer uma divisão no cabo USB de formas a fazer com que ele tenha dois conectores/plugues, sendo um para energia e o outro para transmissão de dados, onde o primeiro deverá ser conectado a uma bateria (power bank) o segundo no DAC.

Cabos de boa qualidade fazem diferença no áudio?

Sim, cabos USB bem construídos fazem diferença no áudio, pois evitam diversos tipos de interferências e inconsistências na transmissão dos sinais de energia e de dados. Quando um cabo USB não é bem-feito, isso se reflete no áudio na forma de ruídos, estalos e distorções no som.