Circuito fantasma

En telecomunicaciones e ingeniería eléctrica , un circuito fantasma es un circuito eléctrico derivado de cables dispuestos adecuadamente, con uno o más caminos conductores que constituyen un circuito en sí mismos y, al mismo tiempo, actúan como un conductor de otro circuito.

Un grupo fantasma se compone de tres circuitos derivados de dos circuitos monocanal para formar un circuito fantasma . En este caso, el circuito fantasma es un tercer circuito derivado de dos pares de cables dispuestos adecuadamente, denominados circuitos laterales, donde cada par de cables constituye un circuito en sí mismo y, a la vez, actúa como conductor del tercer circuito. Los circuitos laterales dentro de los circuitos fantasma pueden acoplarse a sus respectivas caídas de tensión mediante transformadores con toma central , generalmente llamados bobinas repetidoras . Las tomas centrales se encuentran en el lado de línea de los circuitos laterales. La corriente del circuito fantasma se divide uniformemente mediante las tomas centrales. Esto elimina la diafonía del circuito fantasma hacia los circuitos laterales.

El uso de líneas fantasma aumentó el número de circuitos en rutas de larga distancia a principios del siglo XX sin necesidad de instalar más cables. Este uso disminuyó con la adopción de sistemas de transmisión por portadora .

En teoría, es posible crear un circuito fantasma a partir de otros dos circuitos fantasma, y ​​así sucesivamente en una pirámide, con un máximo de 2n-1 circuitos derivados de n circuitos originales. Sin embargo, generalmente no es práctico crear más de un nivel de circuitos fantasma. El aislamiento entre el circuito fantasma y los circuitos secundarios depende de un equilibrio preciso de la línea y los transformadores. Un equilibrio imperfecto produce diafonía entre el circuito fantasma y los circuitos secundarios, y este efecto se acumula a medida que se añaden más niveles de circuitos fantasma. Incluso niveles bajos de diafonía son inaceptables en los circuitos de telecomunicaciones analógicas, ya que la diafonía del habla sigue siendo inteligible incluso a niveles muy bajos.

Los micrófonos de condensador tienen circuitos convertidores de impedancia ( amplificadores de corriente ) que requieren alimentación; además, la cápsula de cualquier micrófono de condensador que no sea de electreto ni de radiofrecuencia requiere que se le aplique un voltaje de polarización . Desde mediados o finales de la década de 1960, la mayoría de los micrófonos de condensador profesionales balanceados para grabación y radiodifusión han utilizado alimentación fantasma. ^{[ 1 ]} Esta puede ser proporcionada por fuentes de alimentación externas de CA o baterías, pero hoy en día suele estar integrada en la mesa de mezclas, la grabadora o el preamplificador de micrófono al que están conectados los micrófonos.

El circuito más común utiliza +48 V CC alimentados a través de un par de resistencias de 6,8 kΩ emparejadas para cada canal de entrada. Esta configuración ha sido estandarizada por la IEC y la ISO , junto con una configuración menos común que utiliza +12 V CC y resistencias de alimentación de 680 Ω.

En la práctica, la alimentación fantasma permite utilizar los mismos cables blindados de dos conductores tanto para micrófonos dinámicos como para micrófonos de condensador, sin dañar los micrófonos balanceados que no están diseñados para consumirla, ya que el balance del circuito impide que fluya una cantidad sustancial de corriente continua a través del circuito de salida de dichos micrófonos.

La señalización de CC simple se puede lograr en una línea de telecomunicaciones de forma similar a la alimentación fantasma de micrófonos. Un interruptor conectado a la toma central del transformador en un extremo de la línea puede accionar un relé conectado de forma similar en el otro extremo. El retorno se realiza a través de la conexión a tierra. Esta configuración se puede utilizar para controlar equipos de forma remota.

Desde la década de 1950 hasta aproximadamente la de 1980, el uso de señales fantasma en circuitos portadores troncales estrella-cuadrada fue un método popular para obtener un circuito de audio de alta calidad para transmisiones. El sistema portador de telecomunicaciones FDM multiplexado generalmente no utilizaba la banda base del cable, ya que resultaba complicado separar las bajas frecuencias con filtros. Por otro lado, se podía formar una señal fantasma de audio unidireccional a partir de los dos pares (señales de ida y vuelta) que componen el cable estrella-cuadrada.

La configuración fantasma sin carga consiste en una configuración fantasma de líneas cargadas (un circuito equipado con bobinas de carga ). La idea no es crear circuitos adicionales, sino cancelar o reducir considerablemente el efecto de las bobinas de carga instaladas en una línea. Esto se debe a que las líneas cargadas tienen una frecuencia de corte definida y puede ser necesario ecualizar la línea a una frecuencia superior, por ejemplo, para que un circuito sea apto para su uso por una emisora. Idealmente, la carga se eliminaría o reduciría para una conexión permanente, pero esto no es factible para instalaciones temporales, como las requeridas para transmisiones en exteriores . En su lugar, se pueden utilizar dos circuitos en una configuración fantasma para reducir considerablemente la inductancia insertada por las bobinas de carga y, por lo tanto, el efecto de carga.

Funciona porque las bobinas de carga utilizadas en líneas balanceadas tienen dos devanados, uno para cada rama del circuito. Ambos están enrollados sobre un núcleo común y los devanados están dispuestos de tal manera que el flujo magnético inducido por ambos tiene la misma dirección. Ambos devanados inducen una fuerza electromotriz (fem) entre sí, además de su propia autoinducción . Este efecto aumenta considerablemente la inductancia de la bobina y, por lo tanto, su eficacia de carga. Por el contrario, cuando el circuito está en configuración fantasma, las corrientes en los dos conductores de cada par tienen la misma dirección y el flujo magnético se cancela. Esto tiene precisamente el efecto opuesto y la inductancia se reduce considerablemente.

Esta configuración se usa con mayor frecuencia en los dos pares de un cable en estrella cuádruple . No resulta tan eficaz con otros pares de cables. La diferencia en la trayectoria de los dos pares puede fácilmente desequilibrar la señal y provocar diafonía e interferencias .

Esta configuración también se conoce como "pares agrupados". Sin embargo, "pares agrupados" también puede referirse a la conexión directa de dos líneas en paralelo, que no constituye un circuito fantasma y no reduce la carga.

• Circuito puente : un concepto estrechamente relacionado; el funcionamiento de un circuito fantasma depende de que sea una especie de puente equilibrado.
• Retorno a tierra de un solo cable : transmisión de energía mediante un solo cable y la tierra como conductor de retorno.