¿Qué es un micrófono de estado sólido? (Con ejemplos de micrófono)
La electrónica de estado sólido está en todas partes en nuestra vida diaria. Lo más probable es que esté leyendo esto en un dispositivo de estado sólido. Si está usando el micrófono dentro de ese dispositivo (teléfono celular, computadora portátil, tableta, etc.), ¡también está usando un micrófono de estado sólido!
¿Qué es un micrófono de estado sólido? Un micrófono de estado sólido es un micrófono activo (uno que requiere energía eléctrica para funcionar) que funciona con componentes electrónicos de estado sólido. En otras palabras, un micrófono que tiene circuitos basados en dispositivos semiconductores como transistores (FET, JFET, etc.), diodos y circuitos integrados.
En este artículo, analizaremos los micrófonos de estado sólido con gran detalle y veremos una variedad de ejemplos de micrófonos de estado sólido.
Micrófonos de estado sólido
Los micrófonos de estado sólido, como su nombre indica, están diseñados con electrónica de estado sólido.
El término de estado sólido (o FET, que significa transistor de efecto de campo) se usa a menudo para diferenciar estos micrófonos activos de sus homólogos de micrófonos de tubo activos.
Los micrófonos de estado sólido utilizan transistores como convertidores de impedancia en lugar de tubos de vacío. El resultado es que los micrófonos de estado sólido son menos costosos de fabricar; menos frágiles y requieren menos energía que los micrófonos de tubo.
Estos micrófonos funcionan de la siguiente manera:
La cápsula del micrófono (transductor) convierte las ondas sonoras en señales de audio eléctricas. Sin embargo, estas señales suelen tener un nivel demasiado bajo y una impedancia demasiado alta.
La electrónica de estado sólido toma esta señal relativamente pobre y la convierte en una señal de micrófono adecuada para la salida del micrófono. Lo hacen con convertidores de impedancia basados en transistores y circuitos integrados.
Electrónica de estado sólido
La electrónica de estado sólido significa efectivamente «electrónica de semiconductores».
Entonces, la electrónica de estado sólido incluye los siguientes componentes electrónicos semiconductores:
Cada uno de los componentes anteriores incluye muchos subtipos diferentes. Hay mucho que saber sobre cada componente y cada componente podría tener su propio artículo.
Dicho esto, analicemos cada uno de los tipos generales de dispositivos electrónicos de estado sólido y sus funciones en los micrófonos de estado sólido.
Diodos
Cuando escuchamos el término «diodo», normalmente pensamos en un tubo de vacío simple, pero también hay muchos diodos de estado sólido.
Los micrófonos de tubo, sin embargo, utilizan tubos de vacío de triodo (o tubos con más de 3 electrodos) como convertidores de impedancia. Los micrófonos de estado sólido, de manera similar, utilizan transistores con al menos 3 terminales como convertidores de impedancia.
Los diodos de estado sólido todavía se pueden usar en micrófonos de estado sólido (en los circuitos internos), aunque no se usan como convertidor de impedancia principal.
Transistores
Los transistores son dispositivos semiconductores que se utilizan para amplificar o cambiar señales electrónicas y energía eléctrica.
Aunque hay muchos tipos de transistores, los transistores MOS son probablemente los más conocidos. Los transistores MOS han sido esenciales en el desarrollo de la electrónica digital por su naturaleza binaria de encendido/apagado (1 y 0).
Hay micrófonos digitales en el mercado (micrófonos analógicos con convertidores de analógico a digital integrados) que se basan en transistores MOS para convertir y emitir señales de audio digital de manera efectiva.
Sin embargo, es el transistor de efecto de campo (FET) el que es de particular importancia para los micrófonos de estado sólido.
Los FET, y en particular los JFET (transistores de efecto de campo de puerta de unión), actúan como convertidores de impedancia en micrófonos de estado sólido. Es la tecnología FET la que efectivamente aleja a los fabricantes de micrófonos de la electrónica de tubo de vacío hacia la electrónica de estado sólido menos costosa y más duradera.
Circuitos integrados (CI)
Un circuito integrado es un conjunto de circuitos electrónicos en un pequeño chip electrónico plano de material semiconductor (generalmente silicio).
Muchos micrófonos de estado sólido más grandes tienen circuitos integrados en su diseño para amplificar y afectar la señal antes de que la señal salga del micrófono.
Los circuitos integrados a menudo proporcionan almohadillas opcionales y filtros de paso alto en micrófonos activos que tienen estas opciones.
Historia de los micrófonos de estado sólido
Se podría decir que el primer dispositivo electrónico de estado sólido se inventó alrededor de 1904. Se trataba de un diodo semiconductor rudimentario conocido como detector de bigotes de gato.
Dicho esto, la electrónica de estado sólido solo alcanzó popularidad con el primer transistor en funcionamiento en 1947. La invención del transistor, por Bell Laboratories, marcó un gran paso adelante en el ámbito de la electrónica y la tecnología en general.
Como ocurre con la mayoría de los avances en tecnología, pasó algún tiempo antes de que la industria del audio comenzara a utilizar tecnología de estado sólido. El primer micrófono de estado sólido fue inventado en 1965 por el fabricante de micrófonos alemán Schoeps. Este micrófono se llamó CMT 20.
El término «estado sólido» proviene del hecho de que la electricidad fluye a través de sólidos en lugar de gases (como fue el caso de los tubos de vacío, que son anteriores al transistor de estado sólido).
Desde la invención del transistor, muchos micrófonos activos se han diseñado con tecnología de estado sólido en lugar de con tubos de vacío. Los micrófonos de estado sólido tienen la ventaja de ser más baratos de fabricar; relativamente robusto y más fácil de alimentar.
Alimentación adecuada de micrófonos de estado sólido
Hablando de alimentar micrófonos de estado sólido, hay varias formas en que se pueden alimentar los micrófonos de estado sólido. Los micrófonos de estado sólido generalmente obtienen la energía que necesitan de los siguientes métodos.
Poder fantasma
La alimentación fantasma está estandarizada como +48 voltios CC que se suministra a través de las 2 líneas de audio de un cable de audio balanceado.
La alimentación fantasma generalmente se suministra mediante preamplificadores de micrófono, aunque también hay fuentes de alimentación fantasma independientes disponibles en el mercado. La alimentación fantasma generalmente se suministra en los pines 2 y 3 de un cable XLR (los conductores de audio positivo y negativo, respectivamente).
Debido a la forma en que funcionan los cables balanceados, la alimentación fantasma se envía de manera efectiva al micrófono sin afectar la señal de audio en absoluto.
Polarización de CC
La polarización de CC es un voltaje de CC (normalmente entre 1,5 y 9 voltios) que viaja por un solo conductor de audio.
DC-Biasing es un método popular para suministrar energía a micrófonos lavalier de estado sólido desbalanceados en miniatura. La mayoría de las veces es suministrada por transmisores lavalier inalámbricos (que funcionan con baterías).
Los voltajes relativamente bajos de las fuentes de polarización de CC reservan este método de alimentación principalmente para los pequeños convertidores de impedancia (JFET) de los micrófonos mini electret lav. Estos convertidores de impedancia de estado sólido no necesitan mucha potencia para funcionar, por lo que la polarización de CC es un método apropiado.
Pilas
Algunos micrófonos de estado sólido funcionan con batería. Estos micrófonos suelen tener la opción de alimentar el micrófono directamente con una de las otras técnicas mencionadas en este artículo.
T-Power (potencia AB)
T-Power fue uno de los primeros métodos para alimentar micrófonos de condensador de estado sólido a través de sus cables de audio. La alimentación fantasma, que es mucho más segura, ha reemplazado desde entonces a la potencia T como la técnica estándar de alimentación de micrófonos.
T-power aplica 12 voltios CC a través de resistencias de 180 Ω entre el cable de audio positivo (patilla 2) y el cable de audio negativo (patilla 3). Estos 12 voltios de diferencia de potencial entre los pines 2 y 3 podrían generar una alta corriente en estos pines, lo que probablemente causaría daños permanentes a los micrófonos dinámicos y de cinta.
Energía enchufable
Plug-in-power (PiP) es un método menos conocido para alimentar micrófonos de estado sólido.
PiP se utiliza a menudo para alimentar micrófonos electret de nivel de consumidor diseñados para conectarse a equipos de audio de consumo, como grabadoras portátiles y tarjetas de sonido de computadora.
Es una fuente de baja corriente que suministra +5 voltios CC. La corriente se envía a través de un cable desequilibrado, utilizando el manguito/blindaje como retorno.
PiP funciona de manera similar a la polarización de CC en el hecho de que funciona en una línea no balanceada y generalmente se usa solo para alimentar los convertidores de impedancia de micrófonos con bajos requisitos de energía.
Ejemplos de micrófonos de estado sólido
Siempre me resulta más fácil aprender sobre un determinado tipo de micrófono mirando ejemplos. Así que echemos un vistazo a algunos ejemplos de micrófonos de estado sólido:
Neumann U 87 AI
El Neumann U 87 AI es un ejemplo de un micrófono de condensador de diafragma grande “verdadero” de estado sólido.
El Neumann U 87 AI tiene un convertidor de impedancia basado en transistores colocado inmediatamente después de su cápsula polarizada externamente.
También tiene circuitos integrados que brindan opciones para un filtro de paso alto y una almohadilla.
DPA 4006A
El DPA 4006A es un ejemplo de un micrófono electret de estado sólido de diafragma pequeño.
El 4006A tiene un convertidor de impedancia basado en transistores colocado inmediatamente después de su cápsula de micrófono electret. Cuenta con un circuito integrado para dar forma aún más a la señal de audio antes de su salida.
Sanken COS-11D
El Sanken COS-11D es un ejemplo de micrófono lavalier en miniatura de estado sólido.
El Sanken COS-11D tiene un convertidor de impedancia JFET de estado sólido alimentado por polarización de CC.
Yeti azul
El Blue Yeti es un ejemplo de un micrófono USB (digital) de estado sólido.
El Blue Yeti no solo tiene un convertidor de impedancia después de sus múltiples diafragmas. También requiere tecnología de estado sólido en su convertidor de analógico a digital para emitir correctamente una señal de audio digital.
preguntas relacionadas
¿Qué es un micrófono de tubo? Un micrófono de tubo es un micrófono activo que utiliza electrónica de tubo de vacío (en lugar de electrónica de estado sólido) para amplificar y convertir de manera efectiva la impedancia de la señal de la cápsula del micrófono. Los micrófonos de tubo son conocidos por su carácter, que agregan saturación a la señal del micrófono. También suelen requerir fuentes de alimentación externas.
¿Qué es un micrófono de condensador? Un micrófono de condensador es un tipo de transductor de micrófono activo que convierte el sonido en audio mediante principios electrostáticos. Los condensadores pueden diseñarse como de estado sólido o con electrónica de tubo y generalmente son más precisos y sensibles que los micrófonos dinámicos.
