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Capita spesso di notare un piccolo cilindro di ferrite lungo i cavi di alimentazione, USB, video o dati, di solito piazzato vicino a una delle due estremità. Molti lo chiamano affettuosamente “salsicciotto”, ma dentro non c’è niente di elettronico. Nessun circuito, nessun trasformatore, nessun dispositivo che protegge dalle sovratensioni. Si tratta di un nucleo di ferrite, e il suo compito è uno solo, cioè limitare la propagazione delle interferenze elettromagnetiche ad alta frequenza.
La presenza di questo elemento non vuol dire che il cavo sia più veloce, più potente o migliore di un altro. Il suo lavoro è preciso e circoscritto, ostacola le correnti di disturbo che potrebbero percorrere il conduttore trasformandolo in una piccola antenna, senza però intralciare in modo apprezzabile l’alimentazione o il segnale che deve passare. Per capire chi ce l’ha e chi no, serve distinguere il comportamento elettrico del segnale utile da quello dei disturbi, tenere conto della frequenza in gioco e guardare il cavo come parte di un sistema più ampio fatto di dispositivo, connettori, schermature, circuito stampato e alimentatore.
Cos’è davvero quel cilindro sul cavo
La ferrite è un materiale ceramico con proprietà magnetiche, ottenuto mescolando ossidi di ferro con altri elementi come manganese, zinco o nichel. La differenza rispetto a molti metalli sta nella resistività elettrica elevata, che riduce la formazione di correnti parassite interne e la rende perfetta per lavorare alle alte frequenze. Nei filtri per cavi assume di solito la forma di un anello, di un cilindro cavo oppure di due semigusci racchiusi in un contenitore di plastica. Il cavo passa attraverso il foro centrale e, dal punto di vista elettromagnetico, forma una spira che attraversa il nucleo.
Il materiale modifica l’impedenza vista dalle correnti ad alta frequenza. Alle basse frequenze e in corrente continua l’effetto è quasi nullo, ma salendo con la frequenza l’impedenza cresce e frena le componenti indesiderate. Una parte dell’energia elettromagnetica viene immagazzinata temporaneamente nel campo magnetico, un’altra si dissipa in calore. Le potenze in gioco nell’uso normale sono comunque bassissime, e il riscaldamento resta impercettibile.
C’è poi il motivo per cui il cavo può comportarsi come un’antenna. Un conduttore non trasporta solo il segnale voluto, può anche raccogliere disturbi dall’ambiente o portare fuori le interferenze prodotte dai circuiti collegati. Dentro un alimentatore switching, un computer o un monitor avvengono transizioni rapidissime di tensione e corrente, e i fronti di commutazione contengono armoniche che si spingono su frequenze molto alte. Anche un segnale digitale in apparenza lento genera disturbi, perché conta soprattutto la rapidità con cui passa da un livello logico all’altro. Quando questi disturbi raggiungono un cavo esterno, una parte dell’energia si disperde nello spazio sotto forma di onde. Nello spazio libero un disturbo a 100 MHz corrisponde a una lunghezza d’onda di circa 3 metri, quindi anche un cavo di poche decine di centimetri può diventare elettricamente rilevante.
Perché alcuni cavi ce l’hanno e altri no
La posizione del cilindro non è casuale. Compare spesso a pochi centimetri dal connettore, perché per bloccare il disturbo prodotto dal dispositivo conviene mettere il nucleo il più vicino possibile al punto in cui il cavo esce dall’apparecchio. Se il tratto tra connettore e ferrite è troppo lungo, rischia di irradiare prima ancora di incontrare il filtro. Quando invece il problema è un’interferenza esterna che entra nel dispositivo, il nucleo va posizionato vicino all’ingresso. Ecco perché certi cavi ne hanno uno solo e altri due.
L’assenza del salsicciotto non significa cavo scadente. Un cavo ben schermato confina meglio i campi, a patto che la schermatura sia collegata come si deve ai connettori e al telaio. Molti dispositivi integrano i filtri direttamente sul circuito stampato. Nei collegamenti Ethernet, per esempio, il filtraggio è spesso già presente vicino alla porta di rete, con piccoli trasformatori e componenti nascosti dentro il modulo del connettore RJ45. Anche USB, HDMI e DisplayPort possono usare filtri miniaturizzati accanto al connettore, e in quei casi un grande nucleo esterno sarebbe inutile o addirittura dannoso per il margine del segnale.
Vale la pena ricordare che non sempre quel rigonfiamento contiene solo ferrite. Nei cavi USB-C attivi ci sono a volte piccoli circuiti che identificano le caratteristiche del cavo, i cosiddetti E-Marker, oppure componenti che rigenerano il segnale sulle lunghe distanze. Nei cavi video può nascondersi un convertitore, in quelli ottici attivi le estremità ospitano i componenti che trasformano il segnale elettrico in luce. Guardando la forma qualche indizio si intuisce, il filtro di ferrite è di solito un cilindro semplice e uniforme lungo il cavo, mentre i moduli elettronici stanno vicino al connettore e appaiono più larghi o rettangolari. Certezze dall’esterno, però, non se ne hanno.
Il punto è questo, la ferrite non aumenta la potenza, non velocizza la trasmissione, non protegge dai fulmini e non migliora audio o video. Oppone poca resistenza al segnale utile ma frena parecchio i disturbi ad alta frequenza che scorrono nello stesso verso su più conduttori, le cosiddette correnti di modo comune. Sono proprio quelle a far comportare il cavo come un’antenna. Il salsicciotto, insomma, è una soluzione passiva, economica e tecnicamente raffinata per tenere sotto controllo il comportamento elettromagnetico di un cavo.
