Eliminando ruído em interfaces de áudio USB: causas, truques e soluções reais

Quando você conecta uma interface de áudio, sintetizador ou qualquer outro dispositivo musical via USB ao seu computador e começa a ouvir zumbidos, estalos ou interferências, é uma sensação frustrante. É um problema muito mais comum do que parece., e não faz distinção entre marcas ou faixas: acontece com interfaces, controladores, sintetizadores e praticamente qualquer equipamento que receba energia ou dados via USB.

A raiz do problema quase sempre está na forma como a energia e os dados trafegam juntos pelo cabo USB. No mesmo cabo, a linha 5V (e terra) coexiste com D+ e D-, e a energia fornecida pelo computador não foi projetada com áudio de alta fidelidade em mente, mas sim com mouses, teclados, memória e outros periféricos de baixa demanda. É por isso que os ruídos da atividade interna do computador (CPU, ventoinhas, conversores de comutação) e de outros dispositivos conectados se infiltram. A seguir, aprenderemos tudo sobre Como remover ruído da interface de áudio USB. 

Por que o ruído USB aparece em equipamentos de áudio

Dentro de um cabo USB padrão, há quatro condutores: vermelho (5 V), preto (terra), branco (dados-) e verde (dados+). A chave é que a linha de 5 V que vem do computador geralmente está “suja”, com ruídos espúrios sobrepostos, causados ​​pelo próprio equipamento e seus periféricos. Essa sujeira se conecta ao sistema de áudio, gerando zumbidos, chiados ou interferências que às vezes variam dependendo da carga do processador ou até mesmo da velocidade da ventoinha.

Esse fenômeno não é exclusivo de nenhuma marca em particular: mais cedo ou mais tarde, muitos usuários acabarão vivenciando isso. O mais frustrante é que isso estraga a experiência e a qualidade., especialmente em ambientes de gravação, ao vivo ou monitoramento crítico, onde o zumbido não é mais aceitável.

Além disso, há um agravante: alguns ruídos aumentam ao tocar em partes metálicas, cordas ou até mesmo no chão, dependendo de como as massas são referenciadas. Se o sistema “perceber” seu corpo, ele pode variar o nível de umidade., algo que se encaixa com os típicos 50/60 Hz e seus harmônicos quando há loops de aterramento ou diferenças de potencial entre os equipamentos.

Como se não bastasse, alguns cabos incluem anéis de ferrite como padrão e não fazem milagres: Ferrites ajudam com interferência de alta frequência, mas pouco podem fazer para resolver o zumbido de baixa frequência causado por fontes de alimentação/aterramentos. Portanto, embora contribuam, raramente resolvem esses casos sozinhos.

Por que um hub energizado nem sempre resolve o problema

Uma reação comum é intercalar um hub USB com sua própria fonte de alimentaçãoFaz sentido pensar nisso: se o hub “fornecer” energia, talvez o ruído do computador pare de entrar. O problema é que muitos hubs mantêm a energia do host ignorada. com o resto do barramento, de modo que os 5V “sujos” ainda estejam presentes e o ruído persista.

Isso significa que um hub energizado nunca funciona? Não necessariamente. Se você já tem um, experimente porque às vezes ajuda, mas é melhor não subestimar isso. Muitos modelos não isolam a fonte de alimentação do host e, mesmo que tenham uma fonte de alimentação externa, não cortam o caminho por onde o ruído pode se infiltrar.

A solução do cabo Y: separando dados e energia

A alternativa mais direta é separar fisicamente a energia dos dados, de modo que o computador apenas “converse” com o dispositivo, mas não o alimente. Isso é possível com um cabo Y USB compatível com áudio., com três conectores: um vai para o computador (dados sem 5V), outro para uma fonte de alimentação (PWR) e o terceiro para sua interface/sintetizador.

Nestes cabos, o sinal que vai para o computador deve transportar exclusivamente D+ e D- (verde e branco), deixando o fio vermelho de 5V desconectado. Observe a rotulagem: geralmente mostra “PC” e “PWR” para diferenciar o que vai de cada lado. Nem todos os conectores tipo Y do mercado são adequados: muitos são projetados para outros usos e mantêm a energia conectada onde ela não deveria.

Se você tem um Y e não nota melhora, há um teste claro: Corte o fio vermelho na parte que vai para o computadorAo remover esses 5 V do host, você garante que o dispositivo não seja alimentado pela porta, eliminando assim esse caminho de ruído. A partir daí, você alimentará o dispositivo a partir de uma fonte separada.

Como fazer seu próprio cabo (DIY) passo a passo

Se você é um entusiasta do "faça você mesmo", pode converter um cabo de extensão USB macho/fêmea em um cabo de dados sem energia para seu computador e também adicionar uma entrada extra para injetar 5 V limpos no dispositivo. A vantagem do "faça você mesmo" é que você escolhe conectores e comprimentos de acordo com sua preferência., e você sabe exatamente o que está conectado e o que não está.

Ao abrir o cabo, você verá uma malha de fios e uma folha metálica. Ambos funcionam como blindagem. Dentro, você encontrará os quatro condutores importantes: vermelho (5 V), preto (terra), branco (D-) e verde (D+). O trabalho consiste em “quebrar” os 5V no trecho em direção ao computador: Não conecte o vermelho nesse lado e deixe passar somente os dados.

Para preservar sua fiação normal, é melhor usar um cabo de extensão barato. Com tesoura e fita isolante você tem o suficienteRemova cuidadosamente a capa, separe a malha e a folha metálica, identifique os fios e corte o fio vermelho onde ele toca. Isole bem as pontas para que nada fique exposto ou possa ser tocado.

E a missa (negra)? Há nuances aqui. A transmissão USB é balanceada em dados, mas o aterramento é a referênciaEm muitos casos, é melhor mantê-lo. Se o loop persistir ou o ruído não diminuir, você pode tentar não conectar o fio preto ao computador como um "elevador de aterramento" (semelhante ao encontrado em muitas caixas DI). No entanto, a menos que seja absolutamente necessário, geralmente é preferível manter o aterramento comum.

Quando o computador não fornecer mais 5 V, ele precisará de energia de algum lugar. É aqui que entra o terceiro conector do Y.: Conecte 0 V e 5 V de uma fonte de alimentação externa aos fios preto e vermelho da seção que leva ao dispositivo. Você pode canibalizar um cabo USB para obter o conector macho que irá para a fonte de alimentação e emendá-lo/soldá-lo onde for apropriado.

Soldar ou torcer fios? Soldar é melhor, mas se você não for proficiente, um bom envoltório com uma camada generosa de fita isolante pode te tirar de uma situação difícil. Certifique-se de que as emendas sejam robustas, de preferência protegidas com filme termoencolhível, e que você não introduza curtos-circuitos ou perdas críticas de blindagem.

Cabos comerciais e armadilhas comuns ao comprá-los

Alguns fabricantes incluem esses cabos “dados em uma ponta e energia na outra” em seus produtos, e também há opções em lojas e mercados. O grande obstáculo é que a descrição muitas vezes não é clara., e uma boa parte dos Y's no mercado mantém os 5V em ambos os braços porque sua finalidade é “somar” a corrente, não separá-la.

Ao comprar, procure especificações que indiquem que uma extremidade, a que vai para o host, não tem energia conectada. Se você vir que o “host” está rotulado como somente dados ou “sem energia”, isso é um bom sinal.Mesmo assim, verifique com atenção, pois o que o vendedor oferece nem sempre corresponde ao que você realmente recebe.

Outra armadilha comum é encontrar um produto que seja, na verdade, um hub e não um cabo. Um hub adiciona lógica e compatibilidade entre: Isso pode funcionar, mas sua interface/sintetizador pode não funcionar via hub e exigir um host direto (especialmente com muitos dispositivos de áudio/MIDI). E se usar um conector típico de celular no lado "host", pode não funcionar com seu computador.

Isolador USB: uma alternativa eficaz com proteção adicional

Além do cabo Y, existe uma solução muito eficaz: isoladores USB. Eles agem como uma barreira galvânica entre o computador e o dispositivo., cortando o caminho do ruído e, no processo, oferecendo proteção contra picos de energia e outros sustos elétricos.

Durante anos eles foram caros, mas os preços caíram bastante. Existem modelos de diversas marcas, uma recomendada pelos usuários é a da Olimex., que passaram de cerca de € 60 para preços muito mais acessíveis. Se você prefere evitar fazer você mesmo ou precisa de isolamento total, um isolador geralmente é uma aposta segura.

Casos reais: o que eles nos ensinam e como abordar o diagnóstico

Exemplo 1: Uma Focusrite Scarlett 2i2 USB 2.0 conectada via USB-C a um laptop Lenovo P-51. O usuário percebe um zumbido claro de 60 Hz, mais forte ao tocar as cordas e ao colocar o pé descalço no chão de concretoCom um tapete de borracha o ruído diminui, mas não desaparece.

Eles já verificaram a fiação interna da guitarra (sem loops de aterramento visíveis), testaram um dock Anker PowerExpand 7 em 1 (sem cabo de alimentação aterrado) e usaram um iFi iDefender+ sem resultados, também sem uma entrada de alimentação aterrada. É muito difícil encontrar docks USB com aterramento real na fonte., e isso limita sua eficácia nesses casos. Eles também não testaram nenhuma outra tomada ou laptop, devido à falta de capacidade logística.

Pistas que este cenário sugere: se o zumbido aumenta quando você toca nas cordas ou no chão, Existe uma referência de massa “tacanha” ou diferenças potenciaisUm isolador USB ou cabo Y que corta os 5 V do host (e o alimenta por uma fonte limpa e, se aplicável, aterrada) costuma fazer a diferença. Tentar outra tomada em um circuito diferente também é uma dica, embora isso nem sempre seja viável em casa.

Exemplo 2: Um Behringer Pro 800 conectado via USB a um PC, enquanto o áudio vai para uma interface Universal Volt, também via USB. Basta conectar a porta USB do Pro 800, ruído aparece no sistemaOs cabos já têm anéis de ferrite e aterrar o gabinete do PC não adiantou.

Este caso se encaixa no ruído de energia/terra compartilhado “clássico” ao adicionar . A prática recomendada é isolar os 5 V do host para o Pro 800 com um Y somente para dados no computador, além de uma fonte de alimentação separada, ou interpondo diretamente um isolador USB. Ferrites são de pouca ajuda com zumbido de 50/60 Hz; e aterrar o gabinete do PC nem sempre resolve o problema se o caminho do ruído for o próprio barramento USB.

Lista de verificação de ações práticas (da menos para a mais intrusiva)

Antes de começar a fazer você mesmo, há uma ordem lógica de testes. A ideia é isolar a causa com o mínimo esforço possível. e, somente se não ceder, partir para soluções mais “cirúrgicas”.

• Experimente um hub energizado se você já tiver um, conhecendo seus limites. Se o hub não isolar os 5 V do host, pode não ajudar., mas às vezes reduz o ruído.
• Se você tiver um dispositivo USB do tipo “defensor” ou “filtro”, use-o somente com uma fonte de alimentação externa aterrada em sua entrada de energia. Sem terra real, seu efeito pode ser marginal..
• Troque portas e cabos. Algumas portas são menos “barulhentas” do que outras, e um cabo mal blindado piora tudo.
• Se possível, tente outra tomada ou filtro de linha. Circuitos diferentes podem ter menos diferença de potencial entre terras.
• Evite hubs se seu equipamento de áudio/MIDI não for compatível com eles. Existem dispositivos que requerem host direto e falham com intermediários.
• Aplique o cabo Y correto: dados para o PC sem 5 V e alimentação externa para o dispositivo. É a solução mais eficaz e repetível sem entrar em isolamento galvânico.
• Considere um isolador USB quando quiser eliminar o ruído pela raiz. Ele também adiciona proteção contra surtos..

Detalhes técnicos que fazem a diferença

Ao injetar energia externa, use uma fonte estável e de qualidade. Carregadores de celular decentes geralmente são suficientes., mas é melhor que sejam de marcas confiáveis ​​e com boa filtragem. Embora você não precise de uma fonte "audiófila" mística, é importante que ela não adicione mais ruído do que remova.

Ao cortar o fio vermelho do seu Y caseiro, respeite a blindagem e a blindagem. Tente fazer com que a malha e a folha cubram as juntas novamente., e não estenda as seções "ao ar livre" por muito tempo. Menos área de superfície exposta significa menos interferência.

Se você fizer experiências com “ground lift” no fio preto em direção ao computador, faça-o criteriosamente. Em algumas configurações, remover o aterramento comum pode estabilizar o zumbido, mas em outros casos, quebra referências e causa perdas de comunicação. Priorize a manutenção em massa, a menos que sejam fornecidas evidências justificadas.

Verifique os rótulos de qualquer Y que você comprar com muito cuidado. Só porque uma extremidade diz “PWR” não garante que a extremidade “PC” esteja sem 5 V.Procure por indicações explícitas de “somente dados”, “sem energia” ou similares; caso contrário, suponha que os 5 V ainda possam estar presentes.

Erros típicos e como evitá-los

Acreditando que todas as ferrites fixam o zumbido de 50/60 Hz. Não: Ferrites são para alta frequência; útil contra RF, ineficaz contra zumbido da rede elétrica e loops de aterramento.

Compre o primeiro cabo Y e assuma que ele separa a energia. Muitos Y's são projetados para somar corrente de duas portas., não corte a energia do host. Verifique as folhas de dados ou use um multímetro.

Suponha que um hub “alimentado” isola 5 V. A maioria ignora a energia do host. Apenas alguns modelos ou configurações específicas realmente funcionam.

Use um hub quando o equipamento exigir hospedagem direta. Com certos dispositivos de áudio/MIDI, um hub adiciona incompatibilidades e não é uma solução.

Deserdar qualquer acessório porque ele “não fez nada” sem alimentá-lo/aterrar adequadamente. Se um filtro/defensor requer entrada de energia aterrada e você não dá isso a ele, sua margem de manobra despenca.

Sinais de que você está no caminho certo

Se, depois de cortar os 5 V do computador e ligá-lo a partir de uma fonte externa, o ruído cair drasticamente, você identificou a causa raiz. Quando o zumbido varia ao tocar nas cordas ou no chão e depois desaparece com Y ou isolador, geralmente é confirmado que o caminho do ruído era a alimentação/aterramento USB.

Se você conseguir silenciar o sistema sem tocar em mais nada com um isolador USB, você também acertou em cheio. Esses dispositivos funcionam muito bem quando o problema é a referência de aterramento. ou acoplamentos por barramento.

Se um hub energizado não mudar nada ou piorar as coisas, não se surpreenda. Não é a ferramenta ideal para cortar os 5 V do host., é por isso que o cabo Y e o isolador se destacam.

Perguntas frequentes breves

Qualquer carregador de celular pode alimentar o terminal Y? Geralmente sim, desde que forneça 5 V estáveis ​​e mA suficiente. Melhor uma marca confiável com boa filtragem para não reintroduzir ruído.

Posso usar um adaptador Y comprado apenas para dados se meu dispositivo também usar alimentação USB? Sim, desde que você insira 5 V pelo conector PWR. Sem essa energia extra, o aparelho pode não ligar. ou desconectar.

Como posso detectar qual processo está me impedindo de ejetar uma unidade USB “em uso”, mesmo que nada esteja aberto? Contamos tudo para você neste link.

Um Y que "soma" a corrente de duas portas serve? Não para isso. Esses Y fornecem mais amperes, mas não cortam os 5 V do host., que é exatamente o que você precisa evitar.

Um isolador USB é perigoso? Bons modelos são seguros e incluem proteção contra surtos. Verifique as especificações e o limite de corrente para garantir que ele cubra seu equipamento.

E se eu ainda ouvir ruído depois de tudo isso? Verifique se não há outros caminhos de aterramento para áudio analógico (conector, XLR, etc.). Às vezes o loop está nas conexões analógicas, não apenas no USB. Caixas DI com elevação de aterramento podem ajudar nessas áreas.

Se você chegou até aqui, já sabe por que o ruído se infiltra em equipamentos de áudio USB, por que um hub alimentado não é uma panaceia e como separar "energia" de "dados" com um cabo Y ou eliminá-los completamente com um isolador USB. Os casos do Focusrite Scarlett 2i2 em um Lenovo P-51 e do Behringer Pro 800 com um Universal Volt exemplifica perfeitamente o problema e confirma que cortar os 5 V do host ou isolar o barramento são os movimentos que realmente mudam o jogo.