Какой выбрать микрофон: Динамический, Конденсаторный и другие
Рано или поздно все задаются вопросом «Как найти лучшее?». Без сомнения, если вы ищите микрофон, вам наверняка захочется иметь лучший из лучших. Но все не так просто: не бывает хороших и плохих микрофонов, существуют разные микрофоны для разных ситуаций.
В чем же разница?
Классифицировать микрофоны можно во множество групп, однако, 2 основных параметра – диаграмма направленности и принцип действия. Диаграмма направленности показывает, как микрофон реагирует на звук, поступающий с разных направлений. Всенаправленный микрофон (также известен как микрофон с круговой направленностью) способен захватывать звук, поступающий с любого угла. Микрофон с направленностью «восьмерка» будет чувствителен к звуку, поступающему с фронтальной и тыловой сторон капсюля. Микрофон с кардиоидной направленностью наилучшим образом захватывает звук, поступающий с фронтальной плоскости.
Считается, что всенаправленные микрофоны обладают самым естественным звучанием.
Это объясняется тем, что расстояние до источника звука не является решающим фактором. Микрофоны с направленностью восьмерка и кардиоида, наоборот, известны своим эффектом близости или «резким увеличением НЧ». То есть, когда такой микрофон расположен близко к источнику звука, он будет усиливать низкие частоты. В каких-то случаях это полезно (особенно при записи звуков, которые надо «уплотнить»), в каких-то не очень, т. к. может привести к перегрузкам.
По принципу действия микрофоны тоже делятся на несколько групп, их мы и рассмотрим ниже.
Динамические микрофоны
Динамические микрофоны зачастую используют мембрану, к которой крепится металлическая катушка таким образом, что вокруг нее образуется магнитное поле. Когда мембрана реагирует на звук, в катушке создается электрический сигнал.
Минусом является большой вес катушки, что влечет за собой медленную реакцию микрофона, соответственно, ослабевает реакция на высокие частоты и резкие импульсные звуки с быстрой атакой.
По этой причине данные микрофоны редко используют для акустической записи. Основным применением для них является озвучка и запись «бочек», малого барабана, гитарных кабинетов, медных духовых, живого вокала и подобные сигналы, где больше требуется высокая перегрузочная устойчивость микрофона, чем яркие и выразительные высокие частоты.
Динамические микрофоны, как правило, имеют кардиоидную направленность и ее различные вариации — суперкардиоида, гиперкардиоида. Так же бывают всенаправленные динамические микрофоны, в основном они используются для записи репортажей и интервью. Большинство динамических микрофонов – устройства пассивные, внешнее питание им не нужно.
Конденсаторные микрофоны
Конденсаторные микрофоны имеют не меньшую популярность. Они задействуют пластиковую мембрану (или из другого материала) с покрытием из тонкого слоя золота или подобного металла. Мембрана имеет обмотку и крепится к заряженной обкладке для создания конденсатора с переменной емкостью.
По мере реакции на звуковые волны, емкость капсюля изменяется и появляется изменение напряжения, соответствующее акустическому сигналу. Обладая высоким сопротивлением и низким выходным уровнем, конденсаторные микрофоны используют активную схему для усиления сигнала и предоставляют сопротивление, достаточное для подключения к иным устройствам. То есть, им необходим внешний источник питания. Некоторые имеют собственный БП, в основном это ламповые конденсаторные микрофоны, но большинство работает от фантомного питания +48В, которое является стандартом на микшерных пультах и предусилителях.
Таким образом, обладая подобными характеристиками, конденсаторные микрофоны более чувствительны к высоким частотам и отлично передают звуки с быстрой атакой.
Конденсаторные микрофоны делятся на 2 категории: с большой и маленькой мембранами. Многие студийные конденсаторные микрофоны с большой диафрагмой используют круговую обкладку с мембранами на каждой стороне. Такой подход обеспечивает обеим мембранам кардиоидную направленность, а при объединении сигнала с фронтальной и задней мембран, создается всенаправленная диаграмма или «восьмерка», именно поэтому такие микрофоны предлагают переключаемые диаграммы направленности.
Микрофоны с маленькими мембранами обладают отличным дизайном и фиксированной диаграммой направленности. Некоторые производители используют родной съемный капсюль, который можно при необходимости заменить на капсюль с другой направленностью. В плане звучания микрофон с маленькой мембраной характеризуется более четким звуком, направленные микрофоны сохраняют естественное качество звука, даже если его источник находится в стороне.
Микрофон с большой мембраной обладает другими достоинствами, в частности, низким уровнем шума и очень «сочной» передачей относительно близких звуков (вокал, акустические инструменты).
Также стоит отметить такую подгруппу микрофонов как электретные. По сути, это «младший брат» конденсаторных микрофонов, там тоже используется схема с неподвижной обкладкой конденсатора. Источником полярного напряжения является предварительно заряженный электрет, который сохраняет свой заряд в течении большого количества времени.
Несмотря на то, что данным капсюлям не требуется фантомное питание, такие микрофоны все же нуждаются в минимальном напряжении примерно 1 — 5 V для питания встроенных схем на полевых транзисторах.
Плюсы электретных микрофонов в их очень маленьком размере (большинство петличных микрофонов и гарнитур являются электретными) и относительно небольшой цене.
Минусы — электрет через несколько лет начинает терять заряд, что сказывается на мощности выходного сигнала.
Ленточные микрофоны
В ленточных микрофонах задействована тонкая полоска металлической фольги, которая закреплена между магнитами. Лента реагирует на окружающие акустические колебания, в результате чего образуется соизмеримый ток. Сама по себе лента очень тонкая, поэтому ленточные микрофоны очень хрупкие. Что отличает ленточные микрофоны от динамических и конденсаторных – очень точная направленность «восьмерка», которая в состоянии довести до впечатляющего уровня отклонения нежелательных звуков со стороны. У данного микрофона нет впечатляющих высоких частот, но они ценятся своей «бархатной» передачей остального частотного диапазона. Используются для записи струнных, медных, а также инструментов и вокала, в которых надо избавиться от излишней «кусачести» ВЧ.
Электроакустика (Сапожков М. А.)
Электроакустика (Сапожков М. А.)
ОглавлениеПредисловиеГлава 1. ЗВУКОВОЕ ПОЛЕ В НЕОГРАНИЧЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ 1.2. ЛИНЕЙНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 1.3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 1.4. ПЛОСКАЯ ВОЛНА 1.5. СФЕРИЧЕСКАЯ ВОЛНА 1.6. ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ВОЛНА Глава 2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СЛУХА 2.2. ВОСПРИЯТИЕ ПО ЧАСТОТЕ 2.3. ПОРОГ СЛЫШИМОСТИ 2.4. ВОСПРИЯТИЕ ПО АМПЛИТУДЕ 2.5. УРОВНИ 2.6. ГРОМКОСТЬ И УРОВЕНЬ ГРОМКОСТИ ЗВУКА 2.7. ЭФФЕКТ МАСКИРОВКИ 2.8. ГРОМКОСТЬ СЛОЖНЫХ ЗВУКОВ 2.9. ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВОГО ВОСПРИЯТИЯ 2.10 НЕЛИНЕЙНЫЕ СВОЙСТВА СЛУХА 2.11. БИНАУРАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ Глава 3. АКУСТИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ 3.2. ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН 3.3 СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ 3.4. ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН И СПЕКТРЫ 3.5. ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА 3.6. ПЕРВИЧНЫЙ РЕЧЕВОЙ СИГНАЛ 3.7. ВТОРИЧНЫЙ СИГНАЛ 3.8. ШУМЫ И ПОМЕХИ 3.9. ЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ 3.10. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ 3.  11. ПЕРЕХОДНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ3.12. ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ИСКАЖЕНИЙ Глава 4. ЭЛЕКТРОМЕХАНОАКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ 4.2. МЕТОД ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ АНАЛОГИЙ 4.3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 4.4. АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 4.5. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Глава 5. МИКРОФОНЫ 5.2. АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОФОНОВ 5.3. ДИНАМИЧЕСКИЕ (КАТУШЕЧНЫЕ) МИКРОФОНЫ 5.4. ЛЕНТОЧНЫЕ МИКРОФОНЫ 5.5. КОНДЕНСАТОРНЫЕ И ЭЛЕКТРЕТНЫЕ МИКРОФОНЫ 5.6. ПЬЕЗОМИКРОФОНЫ 5.7. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МИКРОФОНЫ 5.8. УГОЛЬНЫЕ МИКРОФОНЫ 5.9. ЛАРИНГОФОНЫ Глава 6. ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ И ТЕЛЕФОНЫ 6.2. ДИФФУЗОРНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ 6.3. ДИФФУЗОРНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ 6.5. РУПОРНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ 6.6. РУПОРНЫЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ 6.7. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ 6.8. ГРОМКОГОВОРЯЩИЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 6.9. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ 6.10. ТЕЛЕФОНЫ Глава 7. АКУСТИКА ПОМЕЩЕНИЙ 7.  1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА В ОГРАНИЧЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ7.2. АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОМЕЩЕНИЯХ 7.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОМЕЩЕНИЯ 7.4. ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ 7.5. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ Глава 8. СТУДИИ ЗВУКОВОГО И ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ 8.2. АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТУДИЙ 8.3. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ СТУДИЙ 8.4. ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТУДИЙ И КОМНАТ ПРОСЛУШИВАНИЯ Глава 9. ОЗВУЧЕНИЕ И ЗВУКОУСИЛЕНИЕ 9.2. ОСОБЕННОСТИ ОЗВУЧЕНИЯ ОТКРЫТЫХ ПРОСТРАНСТВ 9.3. СОСРЕДОТОЧЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОЗВУЧЕНИЯ 9.4. ЗОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ 9.5. ОСОБЕННОСТИ ОЗВУЧЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ 9.6. СОСРЕДОТОЧЕННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОМЕЩЕНИЙ 9.7. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ 9.8. ЗВУКОУСИЛЕНИЕ 9.9. ГРОМКОГОВОРЯЩАЯ СВЯЗЬ Глава 10. ПОНЯТНОСТЬ И РАЗБОРЧИВОСТЬ РЕЧИ 10.2. ФОРМАНТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ 10.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ ДЛЯ ТРАКТОВ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ 10.4. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ Глава 11. АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ 11.  2. ЗВУКОМЕРНЫЕ КАМЕРЫ11.3. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА И АКУСТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 11.4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АППАРАТУРЫ И ПОМЕЩЕНИЙ |
| Конденсаторные микрофоны
Поддержка дома
Каковы различия между микрофонами, которые предлагает Audio-Technica? (Часть 3 – Конденсаторные микрофоны)
Ответ: Последние две недели наш Вопрос недели был посвящен теме типов микрофонов, и мы рассмотрели как динамические, так и ленточные микрофоны с подвижной катушкой. На этой неделе мы закончим с конденсаторными микрофонами. Конденсаторные микрофоны бывают двух видов: конденсаторные электретные и конденсаторные со смещением постоянного тока. Разница между ними заключается в том, что конденсатору со смещением постоянного тока требуется внешний источник питания для обеспечения поляризующего напряжения, в то время как в электретном конденсаторе используется предварительно поляризованная диафрагма или задняя пластина.
Большинство используемых сегодня конденсаторных микрофонов являются электретными.
Как в электретных, так и в конденсаторных микрофонах со смещением постоянного тока используется тонкая полимерная диафрагма и фиксированная задняя пластина, которые действуют как противоположные стороны конденсатора. Изменение давления воздуха (звук) перемещает диафрагму и изменяет емкость цепи, тем самым вызывая изменение электрического напряжения. Мембраны с малой массой, используемые в конденсаторных микрофонах Audio-Technica, обеспечивают более низкий уровень механического шума. Конденсаторные микрофоны используются во многих приложениях для записи и вещания, поскольку они обеспечивают естественное, чистое, четкое, детальное и прозрачное воспроизведение источника звука. Конденсаторные также могут быть намного меньше, чем динамические элементы, что делает их идеальным выбором для петличных и других миниатюрных микрофонов. Компания Audio-Technica также впервые применила инновационную конструкцию сотовой диафрагмы, которая позволяет увеличить площадь поверхности для повышения производительности микрофона.
Внутренняя схема согласования импеданса на полевых транзисторах конденсаторных микрофонов требует дополнительной мощности, которую микрофоны получают разными способами. Некоторые микрофоны используют питание от батареи, некоторые — питание смещения, но большинство используют то, что обычно называют «фантомным питанием». Эта мощность поступает в виде внешнего постоянного напряжения, часто предоставляемого устройством, к которому подключен микрофон. Это может быть аудиоконсоль, интерфейс записи или устройство, подобное одноканальному источнику фантомного питания AT8801. Дополнительную подробную информацию о фантомном питании можно найти в нашем Вопросе недели о силовых модулях.
Мы надеемся, что эта серия статей о различных типах микрофонов окажется для вас полезной.
Каждый тип микрофона можно использовать для разных целей, поэтому не бойтесь просто использовать свои уши, чтобы определить, какой микрофон лучше всего звучит для вас. Однако, если вам нужна помощь в определении того, какой микрофон Audio-Technica лучше всего соответствует вашим потребностям, обратитесь в наш отдел аудиорешений.
Возвращайтесь в следующий четверг, когда мы рассмотрим еще один вопрос недели.
Поддержка дома
Полное руководство по электретным конденсаторным микрофонам – Мой новый микрофон
Вы когда-нибудь использовали микрофон в электронном устройстве, в студии или в кино? Скорее всего, это был электретный конденсаторный микрофон. Эти микрофоны широко распространены в нашей повседневной жизни, и о них стоит знать.
Что такое электретный конденсаторный микрофон? ECM — это тип преобразователя конденсаторного микрофона, что означает, что он работает на электростатическом принципе.
Конденсаторные микрофонные капсюли, по сути, работают как конденсаторы и требуют почти постоянного заряда, обеспечиваемого электретным материалом (сочетание электричества и магнита) внутри капсюля.
В этом полном руководстве мы дадим дальнейшее определение электретным конденсаторным микрофонам (ECM), рассмотрев их конструктивные характеристики, принципы работы, области применения и, конечно же, несколько примеров электретных микрофонов.
Содержание
- Что такое электретный конденсаторный микрофон?
- Что такое электретный материал?
- Немного истории об электретных конденсаторных микрофонах
- Типы электретных микрофонов
- Как работают электретные конденсаторные микрофоны?
- Применение электретных конденсаторных микрофонов
- Примеры электретных конденсаторных микрофонов
- Вопросы по теме
Что такое конденсаторный микрофон?
Электретный конденсаторный микрофон, как следует из названия, относится к типу конденсаторных микрофонов.
Основное различие между ECM и «обычным» конденсаторным микрофоном заключается в способе поляризации (зарядки) конденсаторного капсюля микрофона.
Как мы рассмотрим в следующем разделе, как работают электретные конденсаторные микрофоны? Конденсаторные капсулы действуют как конденсаторы с параллельными пластинами и требуют фиксированного заряда на своих пластинах для правильной работы.
Поляризационное напряжение, которое вызывает фиксированный заряд на пластинах, обычно подается внешними средствами (как правило, через фантомное питание или внешний источник питания с полевыми транзисторами и ламповыми конденсаторами соответственно).
Однако есть и другой способ снабжения пластин фиксированным зарядом, а именно, как вы, наверное, догадались, добавление электретного материала в конструкцию капсюля.
Таким образом, электретные конденсаторные микрофоны используют электретный материал в своих диафрагмах для поддержания «квазипостоянного» заряда на пластинах.
Это высвобождает ресурсы, так что методы питания могут использоваться более эффективно для питания преобразователей импеданса, печатных плат и других активных компонентов внутри микрофона.
Что такое электретный материал?
Так что же это за волшебный, постоянно заряженный электретный материал, который мы обсуждали?
Электретный материал – это любой диэлектрический материал, обладающий квазипостоянным электрическим зарядом или дипольной поляризацией. Эти материалы создают постоянные внутренние и внешние электрические поля и могут эффективно заряжать другие электрические компоненты, такие как конденсаторы.
Как уже упоминалось, термин «электрет» происходит от электростатического и магнитного. Электреты, по сути, являются электростатическим эквивалентом постоянного магнита.
Электретные материалы обычно обладают высоким электрическим сопротивлением и химической стабильностью и сохраняют свой электрический заряд в течение длительного периода времени (сотни лет).
Электреты обычно изготавливают путем плавления диэлектрического материала и затвердевания этого материала в сильном электростатическом поле. Полярные молекулы естественным образом выравниваются в этом электростатическом поле, пока материал плавится, и остаются в этом положении, пока материал затвердевает, создавая постоянное электростатическое смещение.
В микрофонах электретным материалом обычно является политетрафторэтилен (ПТФЭ) в виде пленки или растворенного вещества.
Немного истории об электретных конденсаторных микрофонах
Первые электретные конденсаторные микрофоны действительно были грубыми. Первый электретный микрофон был разработан в 1920 году (Йогучи из Японии), но только в 1961 году электретные микрофоны можно было эффективно использовать в готовых к продаже продуктах.
Точнее, это был электретный микрофон из фольги, изобретенный в 1961 Джеймсом Уэстом и Герхардом Сесслером из Bell Laboratories.
Первый ранний электретный микрофон был произведен в 1938 году компанией Bogen Company и был известен как No-Voltage Velotron.
К сожалению, в то время электретная технология была грубой (мягко говоря), и хотя эти микрофоны работали, вскоре электретный материал начал терять свой заряд и делать микрофон неэффективным.
Первым успешным электретным конденсаторным микрофоном, появившимся на рынке, стал Sony ECM-22P.68.
Sony ECM-22P Sony упоминается в следующих статьях My New Microphone:
• 11 лучших брендов AV-ресиверов в мире
• 14 лучших брендов наушников в мире
• 13 лучших брендов наушников В мире
• 9 лучших брендов автомобильных стереосистем в мире
• 11 лучших брендов портативных/полевых аудиомикшеров/рекордеров
• 11 лучших брендов звуковых панелей на рынке
• 8 лучших брендов портативных Bluetooth-динамиков на рынке
Даже на заре появления коммерчески доступных электретных микрофонов технология была в лучшем случае несовершенной. Фактически, в то время появился термин «настоящий конденсаторный», чтобы отличать превосходные конденсаторные микрофоны с внешней поляризацией от их электретных аналогов.
С тех пор электретная технология прошла долгий путь, и сегодня она используется во многих студийных конденсаторных микрофонах профессионального уровня и даже в измерительных микрофонах.
Чтобы узнать больше об истории микрофонов, прочитайте мою статью История микрофонов: кто и когда изобрел каждый тип микрофона?
Типы электретных микрофонов
Существует 3 основных способа добавления электретного материала в ECM для обеспечения постоянного заряда. Вот эти 3 типа электретов:
- Фольгированный электрет
- Задний электретный
- Фронтальный электретный
Что такое электретный конденсаторный микрофон с фольгой? В электретном конденсаторном микрофоне с фольгой в качестве диафрагмы используется пленка из электретного материала, а не отдельная пластина диафрагмы, покрытая электретным материалом (как передний электрет). Электреты из фольги являются наиболее распространенными, но электретными микрофонами самого низкого качества, поскольку электретные пленки плохо работают в качестве диафрагм.
Что такое задний электретный конденсаторный микрофон? Задний электретный микрофон — это конденсаторный микрофон с постоянно заряженным капсюлем из-за того, что электретный материал закреплен на его неподвижной задней панели. Отсутствие закрепления электретного материала на передней пластине (диафрагме) повышает точность диафрагмы, а электрет более долговечен, поскольку он неподвижен.
Что такое передний электретный конденсаторный микрофон? Передний электретный конденсаторный микрофон — это электретный микрофон без задней панели. Скорее, конденсатор образован диафрагмой и внутренней поверхностью капсюля микрофона. Электретная пленка прикреплена к внутренней передней крышке микрофона, а диафрагма подключена к входу полевого транзистора.
Бытовая электроника и электронные модули управления проектами также поставляются с различными типами выходных разъемов. К ним относятся:
- Штыревой
- Клеммный
- Проводной
Штыревой ECM имеет несбалансированные выводы микрофона.
ECM клеммного типа немного более универсальны, и их клеммы доступны для подключения к различным цепям.
Клемма ECMСигналы ECM проводного типа передаются по проводу и могут быть расположены дальше от предназначенных для них печатных плат.
ECM проводного типаКак работают электретные конденсаторные микрофоны?
Теперь, когда мы поняли, что такое электретные микрофоны, давайте более подробно рассмотрим, как они работают.
Мы начнем с простой и базовой схемы конденсаторного микрофонного капсюля с тыльным электретом и преобразователя импеданса для справки в этом разделе:
Как и все микрофоны, ECM имеют диафрагмы, которые реагируют на внешние звуковые волны (изменения звукового давления). Это движение диафрагмы преобразуется в совпадающий микрофонный сигнал, который затем выводится микрофоном.
Но помимо этих основ нужно знать гораздо больше!
Электростатические принципы, лежащие в основе датчика ECM
Сначала давайте обсудим электростатические принципы, лежащие в основе работы ECM.
Обратите внимание, что эти принципы одинаковы для всех конденсаторных микрофонов.
Начнем с того, что капсюль конденсаторного микрофона по сути представляет собой конденсатор с плоскими пластинами.
Этот конденсатор состоит из подвижной передней пластины (капсульной диафрагмы/мембраны) и неподвижной задней пластины (известной просто как задняя пластина).
Этот конденсатор должен удерживать постоянный заряд между диафрагмой и задней панелью для правильной работы. В ECM этот заряд обеспечивается электретным материалом (либо на диафрагме, на задней пластине, либо где-либо еще в конструкции капсулы).
Когда капсула имеет фиксированный заряд, мы можем использовать следующую электрическую формулу, чтобы понять, как работает капсула:
В = Q • C
- В = напряжение на пластинах.
- Q = электрический заряд между пластинами.
- C = емкость плоского конденсатора.
Звуковой сигнал микрофона начинается с изменения напряжения на обкладках конденсатора капсюля.
Аналоговые аудиосигналы — это, в конце концов, переменное напряжение с частотой от 20 Гц до 20 000 Гц.
Напряжение переменного тока от конденсатора должно быть изменено, прежде чем его можно будет эффективно вывести из микрофона, но преобразователь капсюля является началом сигнала микрофона.
Итак, взглянув на приведенную выше формулу, мы видим, что при фиксированном заряде любое изменение емкости вызовет обратно пропорциональное изменение напряжения. Это означает, что для создания микрофонного сигнала переменного напряжения нам нужно, чтобы емкость конденсатора менялась вверх и вниз (колебалась около заданного значения).
Как можно изменить емкость капсюля конденсаторного микрофона? Давайте посмотрим на другую формулу емкости, чтобы узнать:
C = ε
0 (A/d)- C = емкость плоского конденсатора.
- A = площадь пластин.
- ε 0 = диэлектрическая проницаемость.
- d = расстояние между пластинами.
В приведенной выше формуле есть две константы: диэлектрическая проницаемость и площадь пластин (подвижной диафрагмы и неподвижной задней пластины). Подвижная диафрагма, реагирующая на изменения уровня звукового давления, позволяет изменять расстояние между пластинами (d в приведенном выше уравнении).
Таким образом, перемещая диафрагму, мы изменяем расстояние между пластинами конденсатора.
Согласно нашему второму уравнению, любое изменение расстояния между пластинами конденсатора вызывает пропорциональное изменение емкости конденсатора/капсулы.
Согласно нашему первому уравнению, любое изменение емкости вызывает обратно пропорциональное изменение напряжения на пластинах.
Как мы уже говорили, переменное напряжение на пластинах по сути является нашим микрофонным сигналом. Благодаря электростатическим принципам, упомянутым выше, любые звуковые волны на диафрагме конденсаторного микрофона вызывают совпадающий микрофонный сигнал!
Электретный материал
Что действительно отличает ECM от обычных конденсаторных микрофонов, так это электретный материал.
Как упоминалось ранее, электретный материал обеспечивает фиксированный электрический заряд на конденсаторе с плоскими пластинами. Этот фиксированный заряд, опять же, необходим для правильного функционирования капсул ЕСМ.
Транзистор, преобразующий импеданс
Преобразовательный элемент и электростатические принципы, которые им управляют, довольно умны. Тем не менее, есть одна большая проблема с капсюлями ECM (и конденсаторными микрофонными капсюлями в целом, если уж на то пошло).
Проблема связана с чрезвычайно высоким импедансом на выходе капсюля.
Капсула конденсатора должна поддерживать очень высокий импеданс, чтобы предотвратить утечку накопленного заряда через пластины.
Точно так же необходимо иметь преобразователь импеданса сразу после капсюля, чтобы эффективно принимать аудиосигнал от капсюля ECM. В ECM этот преобразователь импеданса обычно представляет собой JFET (полевой транзистор с переходным затвором).
JFET представляет собой активное электронное устройство с тремя клеммами.
Давайте посмотрим на простую схему полевого транзистора JFET со списком его выводов:
- S = исток
- D = сток
- G = затвор выход капсюля с высоким сопротивлением 900 сигнал отправляется на затвор JFET, где он создает цепь с выводами затвора истока.
- Фильтры верхних частот
- Пассивные аттенюаторы (PAD)
037
- Аналого-цифровые преобразователи
- Measurement microphones
- Studio condenser microphones
- Film microphones (shotgun mics, lavalier mics, etc.)
- Consumer electronics (laptops, cellphones, etc)
- Professional medical devices (such в качестве слуховых аппаратов)
- Earthworks M50
- DPA 4006A
- Rode NT1-A
- Sanken COS-11D
- Challenge Electronics CEM
- iPhone
Затвор можно рассматривать как высокоимпедансный вход, способный принимать выходной сигнал капсулы без значительного ухудшения (что было бы в случае, если бы вход был низкоимпедансным).
Для получения дополнительной информации об импедансе микрофона ознакомьтесь с моей статьей Импеданс микрофона: что это такое и почему это важно?
На полевой транзистор JFET подается питание от внешнего источника (обычно фантомное питание или смещение постоянного тока). Это эффективно настраивает клеммы исток-сток так, чтобы через них протекал электрический ток. Этот ток имеет относительно низкий импеданс и может проходить через остальную часть микрофона и конечный микрофонный выход.
Ток между истоком и стоком можно рассматривать как выход JFET (преобразователь импеданса). «Выходное» переменное напряжение, как мы могли догадаться, имеет гораздо меньший импеданс, чем «входной сигнал».
«Входной сигнал» существенно модулирует ток «выходного сигнала». Следовательно, сигнал с высоким импедансом, поступающий на клеммы затвор-исток полевого транзистора, может эффективно модулировать сигнал с низким импедансом на выводах исток-сток. Здесь вступает в игру импеданс.
Обратите внимание, что полевые транзисторы JFET могут также обеспечивать своего рода псевдоусиление между их входом и выходом.
Чтобы узнать больше о транзисторах в микрофонах, ознакомьтесь со статьей на эту тему «Все ли микрофоны оснащены трансформаторами и транзисторами?». (+ Примеры микрофонов).
Дополнительная схема и выход микрофона
В зависимости от конкретного электретного конденсаторного микрофона могут быть дополнительные схемы для прохождения микрофонного сигнала перед выходом из микрофона.
Эти схемы могут включать (но не ограничиваться ими) следующие компоненты:
Чтобы узнать больше о фильтрах высоких частот и прокладках, ознакомьтесь со следующими статьями My New Microphone:
• Что такое фильтр верхних частот для микрофона и зачем его использовать?
• Эквалайзер звука: что такое фильтр верхних частот и как работают HPF?
• Что такое демпфер микрофона и для чего он нужен?
Питание активных компонентов электретных конденсаторных микрофонов
ECM имеют [практически] постоянно заряженные капсулы и не требуют внешнего поляризующего напряжения для нанесения фиксированного заряда на их пластины.
При этом электретные конденсаторные микрофоны по-прежнему являются активными микрофонами.
Их преобразователи импеданса требуют питания (обеспечиваемого внешними средствами) для правильной работы, как и компоненты, упомянутые в разделе выше.
В модулях ECM студийного и измерительного уровня предпочтительным методом питания является фантомное питание, которое подает +48 В постоянного тока на контакты 2 и 3 (относительно контакта 1) симметричного аудиокабеля, подключенного к микрофону.
Для петличных и других миниатюрных ЭБУ предпочтительным методом питания часто является смещение постоянного тока. Этот метод влечет за собой подачу +5 В постоянного тока по аудиопроводу несимметричной линии и обычно обеспечивается переносным беспроводным передатчиком, к которому подключается микрофон lav.
В бытовых устройствах, в которых обычно используются электретные микрофоны, микрофоны питаются от той же батареи, блока питания или сети питания, что и остальная часть устройства.
Имея в виду всю эту информацию, следующая упрощенная схема ECM должна иметь смысл:
Чтобы узнать больше о питании микрофонов с помощью фантомного питания и других методах, ознакомьтесь с моей подробной статьей Что такое фантомное питание и как оно работает с микрофонами?
Применение электретных конденсаторных микрофонов
В начале этой статьи я упомянул, что электретные конденсаторные микрофоны являются одними, если не самыми распространенными микрофонами на Земле.
Итак, давайте взглянем на некоторые типичные ECM:
Применения вышеуказанных типов микрофонов варьируются от телефонных звонков до озвучивания блокбастеров; Hit Records, чтобы помочь людям с нарушениями слуха.
Electret Condenser Microphone Examples
To really learn about electret condenser microphones, we should take a look at some examples:
Earthworks M50
Earthworks M50 — это отличная цена, конденсаторная капсула с микрофоном для сладкой воды Он имеет широкий частотный диапазон от 5 Гц до 50 000 Гц (диапазон человеческого слуха, который стремится воспроизвести большинство EMC, составляет всего 20–20 000 Гц).
Этот микрофон говорит нам о том, что электретные микрофоны с правильной конструкцией могут быть самыми эффективными и невероятно точными преобразователями.
DPA 4006A
DPA 4006A (ссылка для проверки цены на Amazon) в целом является первоклассным микрофоном (не только по сравнению с другими электретными конденсаторными микрофонами).
DPA 4006A DPA 4006 упоминается в следующих статьях My New Microphone:
• 50 лучших микрофонов всех времен
• 11 лучших конденсаторных микрофонов на твердотельных/полевых транзисторах
DPA входит в список 11 лучших брендов микрофонов My New Microphone, которые вы должны знать и использовать.
Этот микрофон-карандаш работает почти так же точно, как измерительный микрофон, но продается иначе. Скорее, 4006A создан для того, чтобы стать незаменимым микрофоном для точного и детального воспроизведения звука в студии.
Чтобы узнать больше о микрофонах-карандашах, ознакомьтесь с моей статьей Что такое микрофоны-карандаши и для чего они используются?
Rode NT1-A
Rode NT1-A (ссылка для проверки цены на Amazon) — один из моих любимых микрофонов.
Я бы назвал этот микрофон «профессиональным» продуктом, находящимся где-то между первоклассным профессиональным и полноценным потребительским уровнем. Я лично использовал этот микрофон во многих профессиональных проектах в своей карьере звукоинженера.
Rode NT1-A представлен в следующих статьях My New Microphone:
• 50 лучших микрофонов всех времен (с альтернативными версиями и клонами)
• 12 лучших конденсаторных микрофонов с большой диафрагмой до $500
• Топ-12 лучших микрофонов до $1000 для записи вокала
• Топ-10 лучших микрофонов до $500 для записи вокала
• Топ-20 лучших микрофонов для подкастинга (все бюджеты)
5 Rode также упоминается в следующих статьях My New Microphone:
• 11 лучших брендов микрофонов, которые вы должны знать и использовать
• 11 лучших брендов микрофонных стоек на рынке
Sanken COS-11D
Sanken COS-11D (ссылка для проверки цены на Amazon) — это петличный микрофон промышленного стандарта для фильмов, телевидения и других средств массовой информации.
Этот микрофон имеет миниатюрный электретный конденсаторный капсюль и работает от постоянного напряжения смещения.
Чтобы узнать больше о миниатюрных петличных микрофонах, ознакомьтесь со следующими статьями My New Microphone:
• Как и куда прикрепить петличный/лацканный микрофон
• Лучшие петличные микрофоны для интервью/новостей/презентаций
• Лучшие петличные микрофоны для актеров
Challenge Electronics CEM-C9745JAD462P2.54R
The Challenge Electronics CEM-C9745JAD462P2.54R (ссылка для проверки цены на Amazon) — один из многих примеров недорогих ECM на рынке. сегодня (это тоже довольно много). Эти небольшие ЭБУ штифтового типа будут очень похожи на то, что мы ожидаем найти в потребительской электронике.
Challenge Electronics CEM-C9745JAD462P2.54RiPhone (2008 г.)
В оригинальном iPhone для записи и передачи звука использовался ECM с непосредственным АЦП.
последующие модели были разработаны с микрофонами MEMS.
С ростом популярности и развития микрофонов MEMS многие производители бытовых устройств отдают предпочтение микрофонам MEMS, а не ECM. Микрофоны MEMS намного меньше по размеру и становятся дешевле в производстве, а в некоторых отношениях превосходят ECM (особенно в бытовых устройствах, таких как мобильные телефоны).
Чтобы узнать больше о микрофонах MEMS, ознакомьтесь с моей статьей Что такое микрофон MEMS (микроэлектромеханические системы)?
Что такое микрофон на полевых транзисторах? Микрофон на полевых транзисторах представляет собой твердотельный активный микрофон, в котором в качестве преобразователя импеданса используется полевой транзистор (полевой транзистор), а не электронная лампа. Микрофоны на полевых транзисторах обычно представляют собой конденсаторные микрофоны, но также могут иметь динамические преобразователи.
Чтобы узнать больше о микрофонах на полевых транзисторах, ознакомьтесь с моими статьями Что такое полевые транзисторы и какова их роль в конструкции микрофонов? и в чем разница между ламповыми и полевыми микрофонами?
Что такое активный микрофон? Активный микрофон — это микрофон, для правильной работы которого требуется питание.