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!!

 

Pesquisas e medições comprovaram que para frequências de até 10 MHz, não faz diferença se utilizar conectores de 50 ou 75 ohms.

 

E isso explica porque para câmeras analógicas não fazia nenhuma diferença se utilizar conectores de 50 ohms: Porque o sinal de vídeo de uma câmera analógica não atinge frequências maiores que 10 MHz, sendo que esse limite só era alcançado por uma câmera com 800 linhas de resolução.

 

Porém, os sinais de vídeo de câmeras HD analógicas Full HD podem atingir frequências de até 50 MHz e ainda mais para câmeras 4 K.

 

Por isso agora se tornou extremamente importante que todas as câmeras, DVRs, baluns e cabeamento utilizem conectores BNC com 75 ohms de impedância.

 

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:

 

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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:

 

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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.

 

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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.

 

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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 inferior 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.

 

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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.

 

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Conclusão

 

Os prejuízos causados pelo não casamento de impedância são:

 

- Atenuação do sinal transmitido. O sinal de vídeo enviado pela câmera não chegará ao seu destino com a mesma intensidade que saiu da câmera, pois parte dele será refletida no cabo;

 

- 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..