Почему для работы конденсаторных микрофонов требуется питание, а также ключевые факторы их работы и многое другое.
Конденсаторным микрофонам требуется фантомное питание для работы их внутренних схем. Питание к микрофону подается через двухжильный экранированный кабель и может подаваться либо от автономного устройства, либо от консоли (на каждый микрофонный разъем).
Микрофон получает питание от микшера и отправляет звук на него по тем же проводникам кабеля. Он называется «фантомным», потому что для питания не нужен отдельный кабель; он «прячется» в сигнальных проводниках.
Согласно стандарту DIN 45596, фантомное питание — это положительное напряжение (12–48 В пост. тока) на штырьках 2 и 3 разъема XLR по отношению к контакту 1. Экран кабеля — это обратная линия питания. Напряжение между контактами 2 и 3 отсутствует. Контакт 1 заземлен; контакт 2 соответствует аудиосигналу без полярности, а контакт 3 — аудиосигналу с противоположной полярностью. Кроме того, контакт 1 имеет 0 вольт; контакт 2 имеет положительное напряжение, а контакт 3 имеет то же положительное напряжение, что и контакт 2.
Переключатель фантомного включения/выключения на многих консолях помечен как «+48v», что означает «фантомное питание 48 вольт. На рис. 1 вверху показан микрофон, подключенный к автономному источнику фантомного питания. Внутри фантомного питания (рис. 1, в центре) находятся два одинаковых резистора R. Они подают одинаковое напряжение на контакты 2 и 3 по отношению к заземлению контакта 1. Внутри микрофона фантомное питание снимается с двух одинаковых резисторов (или трансформатора с центральным отводом).
Рисунок 1 внизу показывает, как фантомный ток проходит через микрофонный кабель справа налево:
— Ток выходит из положительной клеммы источника питания постоянного тока и проходит через два одинаковых резистора.
— Ток проходит по микрофонному кабелю к микрофону.
— Ток восстанавливается внутри микрофона и проходит через схему микрофона.
— Ток возвращается к отрицательной клемме источника питания постоянного тока через экран кабеля.
Зачем конденсаторным микрофонам нужно питание
Давайте объясним, почему конденсаторным микрофонам для работы требуется питание. В преобразователе конденсаторного микрофона ( рис. 2 ) проводящая диафрагма и прилегающий металлический диск (задняя пластина) заряжаются статическим электричеством, образуя две пластины конденсатора.
Когда звуковые волны ударяются о диафрагму, они изменяют расстояние между пластинами. Это изменяет емкость и генерирует электрический сигнал, подобный входящей звуковой волне. Диафрагму и бэкплейт можно заряжать двумя способами:
— Внешним напряжением (от фантомного питания). Такое расположение называется «внешнее смещение» или «истинный конденсатор».
— С помощью постоянно заряженного электретного материала в диафрагме или на задней пластине. Это называется «внутренним смещением» или «электретным конденсатором».
Выход конденсаторного микрофонного капсюля имеет чрезвычайно высокий импеданс, поэтому он очень чувствителен к шуму. Чтобы снизить этот импеданс до полезного значения, к выходу капсюля подключена схема преобразователя импеданса.
Эта схема необходима независимо от того, является ли капсюль электретным или неэлектретным. Для питания преобразователя требуется постоянное напряжение, и это напряжение подается от источника фантомного питания. Иногда добавляются другие транзисторы, чтобы дать микрофону балансный выход, и эти компоненты также работают от фантомного питания.
Напротив, динамический микрофон не нуждается в питании, потому что в нем нет активной электроники. Он генерирует собственное электричество, как громкоговоритель наоборот. В динамическом микрофоне с подвижной катушкой ( рис. 3 ) катушка провода прикреплена к диафрагме.
Эта звуковая катушка подвешена в магнитном поле. Когда звуковые волны вибрируют диафрагму и прикрепленную к ней катушку, катушка вибрирует в магнитном поле и генерирует электрический сигнал, аналогичный поступающей звуковой волне. Провода звуковой катушки припаяны к контактам XLR 2 и 3 внутри микрофона.
В ленточном микрофоне ( рис. 4 ) диафрагма представляет собой тонкую металлическую фольгу или ленту. Звуковые волны вибрируют ленту в магнитном поле и генерируют соответствующие электрические сигналы. Плоские выводы припаяны к контактам XLR 2 и 3 внутри микрофона.
Вы можете подключить динамический или ленточный микрофон к фантомному источнику питания, не повредив микрофон. Это связано с тем, что провода звуковой катушки или ленты не подключены к контакту 1, поэтому через них не может протекать ток от фантомного источника питания. Однако, если есть какой-либо дисбаланс в фантомном напряжении, подаваемом на контакты 2 и 3, ток будет течь через звуковую катушку микрофона или ленту (которая подключена к контактам 2 и 3).
Или, если один из выводов катушки или шлейфа случайно замкнут на заземленный корпус микрофона, через катушку или шлейф будет протекать ток. По этой причине лучше отключать фантомное питание для динамических и ленточных микрофонов.
Использование автономного источника питания
Вы можете купить источник фантомного питания у продавца микрофонов или в Интернете. Некоторые расходные материалы питаются от сети переменного тока, некоторые от аккумуляторов, а некоторые и то, и другое. Одни могут питать один микрофон, другие — несколько одновременно.
В любом случае, вы подключаете питание последовательно с микрофонным кабелем. Блок питания имеет входные и выходные разъемы типа XLR, по одной паре на канал.
Подсоедините микрофонный кабель к микрофону и входному разъему источника питания. Подключите другой микрофонный кабель между выходным разъемом источника питания и микрофонным входом микшера. Если вам нужно преобразовать конденсаторный микрофон с низким Z в несимметричный с высоким Z с помощью трансформатора/адаптера, подключите микрофон к автономному фантомному источнику питания, прежде чем преобразовывать его в несимметричный с высоким Z.
Меры предосторожности при использовании
Не подключайте микрофон к входу с уже включенным фантомом, иначе вы услышите громкий хлопок. Если у вас нет выбора (например, во время живого концерта), выключите микрофонный канал при подключении микрофона.
Убедитесь, что напряжение фантома соответствует вашим микрофонам. Некоторые микрофоны начинают искажать или терять уровень, если напряжение фантома падает значительно ниже 48 вольт.
Чтобы измерить фантомное напряжение на микрофонном входе микшера, возьмите вольтметр постоянного тока и измерьте его между контактами 1 и 2 XLR. Сделайте то же самое между контактами 1 и 3.
Помните о фантомном провале напряжения. Микрофоны потребляют ток через резисторы фантомного питания, и этот ток вызывает падение напряжения E = IR на каждом резисторе. Чем больше потребляемый ток микрофона, тем сильнее падает фантомное напряжение на разъеме микрофона. Потребляемый ток обычно указывается в паспорте микрофона.
Блоки питания рассчитаны на общее количество миллиампер, которое они могут обеспечить. Убедитесь, что общий потребляемый ток всех микрофонов, подключенных к источнику питания, не превышает номинальный ток источника питания.
Избегайте наличия фантома в коммутационном отсеке, потому что кто-то, скорее всего, подключится и вызовет щелчок. Если вам нужно подключиться к разъему с фантомом на нем, отключите звук входного модуля, к которому подключен микрофон, или уменьшите его фейдер. В любом случае следует избегать патчей на уровне микрофона.
Некоторые расходные материалы для фантомов издают гудение при подключении разъема, соединяющего оболочку с землей.
Поскольку экран кабеля несет возврат постоянного тока, убедитесь, что экран и его паяные соединения надежно закреплены. В противном случае вы можете ожидать потрескивания, особенно при перемещении кабеля.
Некоторые микрофоны работают либо от внутренних батарей, либо от внешнего фантомного питания. В большинстве конструкций подключение микрофона к фантому автоматически отключает батарею от цепи. В противном случае батарея сильно разгрузит фантомное питание. Если это происходит, извлеките аккумулятор.
Если конденсаторный микрофон не работает из-за низкого напряжения питания фантома после подключения микрофона, попробуйте выполнить следующие действия:
— Поставить фантом от лучше регулируемой консоли.
— Используйте микрофон с меньшим потреблением тока или с более низкими требованиями к фантомному напряжению.
— Добавить стабилизатор напряжения к напряжению питания.
#фантомное питание #микрофон #конденсаторный микрофон #ленточный микрофон #динамический микрофон
