Atenuación en altas frecuencias por capacitancia del cable
Calcula la frecuencia de corte (-3 dB) por la capacitancia del cable interactuando con la impedancia de la fuente.
Fórmula
f_c = 1 / (2π × Z_s × C_total)
Cómo Funciona
Los cables de audio no balanceados (cables de guitarra, cables RCA, cables de conexión TS) tienen una capacitancia significativa por metro, normalmente de 80 a 150 pF/m. Esta capacitancia de cable, combinada con la alta impedancia de fuente de los instrumentos pasivos (pastillas de guitarra: 100 kΩ — 1 MΩ, pastillas de graves pasivas: 50 a 500 kΩ), forma un filtro RC de paso bajo simple. La frecuencia de corte de −3 dB es f_c = 1/ (2π × Z_source × C_total), donde C_total = capacitancia_por_metro × longitud. Por encima de f_c, las frecuencias de agudos y de presencia se atenúan a -20 dB/década (atenuación de primer orden), lo que reduce la calidad luminosa y fluida de la señal del instrumento. Los cables largos con conductores de alta capacitancia pueden desprenderse entre 5 y 10 kHz, lo que atenúa notablemente el tono. Los cables balanceados y los preamplificadores de búfer (pastillas activas, búferes de guitarra) tienen una impedancia de fuente baja y, en esencia, son inmunes a este efecto.
Ejemplo Resuelto
Impedancia de la fuente de captación de guitarra: 250 kΩ. Cable: 100 pF/m, 5 m de largo. Capacitancia total: c_Total = 100 × 5 = 500 pF = 500 × 10～²² F Frecuencia de corte: f_c = 1/ (2π × 250.000 × 500 × 10-1-²²) = 1/ (2π × 1,25 × 10-5.4) = 1/ (7,85 × 10-5.4) = 1273 Hz Disminución a 20 kHz: ΔdB = −20·log( √ (1 + (f/f_c) ²)) a 20 kHz = −20·log( √ (1 + (20000/1273) ²)) ≈ −23,9 dB A 1273 Hz, la señal ya está 3 dB por debajo y 20 kHz está muy disminuida. Al cambiar a un cable de baja capacitancia (60 pF/m) con 5 m, se obtiene C = 300 pF y f_c = 2122 Hz, una disminución que sigue siendo significativa para una guitarra pasiva.
Consejos Prácticos
- ✓Usa un pedal amortiguador de guitarra (JFET de ganancia unitaria o búfer de amplificador operacional con entrada de 1 MΩ, impedancia de salida de <1 kΩ) en el extremo del cable para instrumentos. Esto reduce la impedancia efectiva de la fuente a casi cero, lo que hace que la capacitancia del cable sea irrelevante.
- ✓Las especificaciones de capacitancia en las hojas de datos de los cables se muestran como pF/m (o pF/ft). Busque valores inferiores a 75 pF/m para aplicaciones de guitarra: esto duplica la frecuencia de corte en comparación con un cable de 150 pF/m con la misma impedancia de fuente.
- ✓El «pico de presencia» en la frecuencia de resonancia de la inductancia de captación y la capacitancia del cable es una característica tonal deliberada de muchas guitarras eléctricas. Algunos músicos utilizan la capacitancia del cable de forma intencionada para moldear su tono; al cambiar la longitud o la capacitancia del cable, se cambia la frecuencia de resonancia.
Errores Comunes
- ✗Suponiendo que el problema es solo con cables largos, incluso un cable de 3 m con 100 pF/m = 300 pF combinado con una fuente de captación de 500 kΩ tiene f_c ≈ 1060 Hz. En el caso de las fuentes pasivas de alta impedancia, los cables cortos siguen provocando una considerable caída de volumen.
- ✗Haciendo caso omiso del bote de tonos de la guitarra, el condensador de control de tono (normalmente de 22 a 47 nF) ya está bajando intencionalmente los agudos. La capacitancia del cable se suma a esto. En los ajustes de tono bajo, el efecto de capacitancia del cable queda enmascarado; en el tono máximo (brillante), es totalmente audible.
- ✗Pensando que los cables balanceados no tienen capacitancia, los cables balanceados también tienen capacitancia (normalmente de 30 a 100 pF/m), pero como funcionan con una impedancia de fuente baja (150 a 600 Ω), el f_c resultante está en el rango de MHz y es completamente inaudible.
Preguntas Frecuentes
¿Por qué mi guitarra suena mejor conectada directamente a una interfaz que a través de un cable?
Las entradas a nivel de instrumento en las interfaces de audio suelen tener una impedancia de entrada de 1 MΩ o superior, y el recorrido del cable es muy corto (o mediante una conexión directa). Esto preserva más contenido de alta frecuencia que un cable largo que va a un amplificador con una entrada de 1 MΩ. La impedancia de la interfaz combinada con la capacitancia del cable sigue formando un filtro RC, solo que a una frecuencia de corte mucho mayor.
¿La capacitancia del cable afecta a los cables de micrófono balanceados (XLR)?
Insignificantemente. Las salidas de micrófono tienen impedancias de fuente de 50 a 200 Ω. Incluso con 50 m de cable a 100 pF/m = 5000 pF se obtiene un f_c = 1/ (2π × 150 × 5×10) ≈ 212 kHz, muy por encima de la banda de audio. La capacitancia equilibrada del cable solo es importante para las interfaces de audio digital (AES/EBU) a velocidades de señalización de megahercios.
¿Cómo evitan las pastillas activas la pérdida de capacitancia del cable?
Los captadores activos (EMG, Fishman) incluyen un preamplificador incorporado con una impedancia de salida de 10 a 100 Ω, lo que reduce la impedancia de la fuente entre 1000 y 10 000 veces. Esto empuja la frecuencia de reducción de la capacitancia del cable a un rango de megahercios, por lo que es completamente inaudible independientemente de la longitud del cable.
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