diafonía

La diafonía ocurre cuando una señal eléctrica destinada a un conductor o ruta de circuito se filtra a un conductor o ruta de circuito adyacente, creando ruido o interferencia que degrada la calidad de la señal. En haces de cables, PCB y cadenas de señal, la energía se acopla capacitiva o inductivamente desde el conductor activo a conductores inactivos o activados de manera diferente cercanos, forzando variaciones de voltaje o corriente no deseadas en circuitos que deberían permanecer aislados.

La gravedad depende de la proximidad física, la frecuencia, la adaptación de impedancias y el blindaje. Las señales analógicas de baja frecuencia pueden tolerar una diafonía leve; las señales digitales de alta velocidad o los circuitos de medición de precisión no pueden. El cableado de par trenzado reduce el acoplamiento capacitivo al equilibrar la exposición al campo eléctrico. El par trenzado blindado añade un conductor exterior conectado a tierra. El cable coaxial concentra la señal en un conductor central y devuelve la corriente en un blindaje circundante, ofreciendo un rechazo más fuerte. En las PCB, la diafonía empeora cuando las pistas corren paralelas con un espaciado cercano, especialmente si transportan señales a diferentes niveles de voltaje o conmutan en diferentes momentos.

Donde la diafonía es más importante

En telecomunicaciones y transmisión de datos, la diafonía se manifiesta como diafonía de extremo cercano (NEXT), donde la señal interferente entra en el conductor víctima cerca del transmisor, y diafonía de extremo lejano (FEXT), que entra cerca del receptor. Los cables telefónicos en haces apretados sufrieron históricamente una diafonía severa hasta que los estándares de par trenzado y, posteriormente, de par trenzado sin blindaje (UTP) la redujeron a niveles aceptables para la voz y las primeras velocidades de datos. Ethernet sobre UTP a 1 Gbps y superior requiere un cuidadoso equilibrio y control de impedancia para mantener la diafonía por debajo de los umbrales reglamentarios.

En los sistemas de audio analógico, la diafonía entre canales produce señales fantasma audibles, típicamente medidas en decibelios de atenuación entre un canal excitado y uno no excitado. En la instrumentación de medición, la diafonía entre canales de entrada analógicos puede corromper la adquisición de datos si los canales se muestrean casi simultáneamente o si los voltajes de modo común son grandes. Los sistemas de medición multiplexados deben cambiar de canal lo suficientemente rápido como para que la señal del canal anterior no permanezca en la entrada.

Las estrategias de mitigación incluyen la separación física, el blindaje, el filtrado, la terminación de impedancia y la señalización diferencial. Los pares diferenciales cancelan el ruido de modo común y los campos externos simétricamente, lo que los convierte en el estándar para trabajos digitales de alta velocidad y analógicos sensibles. Las impedancias de la fuente y la carga deben coincidir con la impedancia característica del cable o la pista para evitar reflexiones que amplifiquen los efectos de la diafonía. Los planos de tierra en PCB multicapa proporcionan rutas de retorno de baja impedancia y reducen las áreas de bucle que acoplan energía a las pistas cercanas.