Che cos’è un microfono a stato solido? (con esempi di microfoni)

L’elettronica a stato solido è ovunque nella nostra vita quotidiana. Molto probabilmente lo stai leggendo su un’unità a stato solido. Se stai usando il microfono all’interno di quel dispositivo(cellulare, laptop, tablet, ecc.), stai usando anche un microfono a stato solido!

Che cos’è un microfono a stato solido? Un microfono a stato solido è un microfono attivo(che richiede alimentazione elettrica per funzionare) alimentato da un’elettronica a stato solido. In altre parole, un microfono dotato di circuiti basati su dispositivi a semiconduttore come transistor(FET, JFET, ecc.), diodi e circuiti integrati.

In questo articolo, esamineremo i microfoni a stato solido in dettaglio e analizzeremo una varietà di esempi di microfoni a stato solido.

microfoni a stato solido

I microfoni a stato solido, come suggerisce il nome, sono progettati con elettronica a stato solido.

Il termine stato solido(o FET, che sta per transistor ad effetto di campo) viene spesso utilizzato per differenziare questi microfoni attivi dalle loro controparti con microfono a tubo attivo.

I microfoni a stato solido utilizzano transistor come convertitori di impedenza anziché tubi a vuoto. Il risultato è che i microfoni a stato solido sono meno costosi da produrre; meno fragili e richiedono meno potenza dei microfoni a valvole.

Questi microfoni funzionano come segue:

La capsula del microfono(trasduttore) converte le onde sonore in segnali audio elettrici. Tuttavia, questi segnali sono spesso di livello troppo basso e di impedenza troppo alta.

L’elettronica a stato solido prende questo segnale relativamente scarso e lo converte in un segnale microfono adatto per l’uscita del microfono. Lo fanno con convertitori di impedenza basati su transistor e circuiti integrati.

elettronica a stato solido

Elettronica a stato solido significa effettivamente «elettronica a semiconduttore».

Quindi, l’elettronica a stato solido include i seguenti componenti elettronici a semiconduttore:

Ciascuno dei componenti di cui sopra include molti diversi sottotipi. C’è molto da sapere su ogni componente e ogni componente potrebbe avere il proprio articolo.

Detto questo, discutiamo ciascuno dei tipi generali di elettronica a stato solido e il loro ruolo nei microfoni a stato solido.

diodi

Quando sentiamo il termine «diodo», di solito pensiamo a un semplice tubo a vuoto, ma ci sono anche molti diodi a stato solido.

I microfoni a tubo, tuttavia, utilizzano tubi a vuoto a triodo(o tubi con più di 3 elettrodi) come convertitori di impedenza. I microfoni a stato solido, allo stesso modo, utilizzano transistor con almeno 3 terminali come convertitori di impedenza.

I diodi a stato solido possono ancora essere utilizzati nei microfoni a stato solido(nei circuiti interni), sebbene non vengano utilizzati come convertitore di impedenza principale.

transistor

I transistor sono dispositivi a semiconduttore utilizzati per amplificare o commutare segnali elettronici ed energia elettrica.

Sebbene esistano molti tipi di transistor, i transistor MOS sono probabilmente i più conosciuti. I transistor MOS sono stati essenziali nello sviluppo dell’elettronica digitale grazie alla loro natura binaria on/off(1 e 0).

Esistono microfoni digitali sul mercato(microfoni analogici con convertitori analogico-digitali integrati) che si affidano a transistor MOS per convertire ed emettere segnali audio digitali in modo efficace.

Tuttavia, è il transistor ad effetto di campo(FET) ad essere particolarmente importante per i microfoni a stato solido.

I FET, e in particolare i JFET(transistor ad effetto di campo con gate di giunzione), agiscono come convertitori di impedenza nei microfoni a stato solido. È la tecnologia FET che sposta efficacemente i produttori di microfoni dall’elettronica a valvole a vuoto verso l’elettronica a stato solido meno costosa e più durevole.

Circuiti integrati(CI)

Un circuito integrato è un insieme di circuiti elettronici su un piccolo chip elettronico piatto fatto di materiale semiconduttore(solitamente silicio).

Molti microfoni a stato solido più grandi hanno circuiti integrati nel loro design per amplificare e influenzare il segnale prima che il segnale lasci il microfono.

I circuiti integrati spesso forniscono pad opzionali e filtri passa-alto sui microfoni attivi che dispongono di queste opzioni.

Storia dei microfoni a stato solido

Probabilmente, il primo dispositivo elettronico a stato solido fu inventato intorno al 1904. Era un rudimentale diodo a semiconduttore noto come rilevatore di baffi di gatto.

Detto questo, l’elettronica a stato solido ha guadagnato popolarità solo con il primo transistor funzionante nel 1947. L’invenzione del transistor, da parte dei Bell Laboratories, ha segnato un enorme passo avanti nell’elettronica e nella tecnologia in generale.

Come con la maggior parte dei progressi tecnologici, è passato del tempo prima che l’industria audio iniziasse a utilizzare la tecnologia a stato solido. Il primo microfono a stato solido è stato inventato nel 1965 dal produttore tedesco di microfoni Schoeps. Questo microfono è stato chiamato CMT 20.

Il termine «stato solido» deriva dal fatto che l’elettricità scorre attraverso i solidi piuttosto che i gas(come nel caso dei tubi a vuoto, che sono antecedenti al transistor a stato solido).

Dall’invenzione del transistor, molti microfoni attivi sono stati progettati con tecnologia a stato solido anziché con tubi a vuoto. I microfoni a stato solido hanno il vantaggio di essere più economici da produrre; relativamente robusto e più facile da nutrire.

Alimentazione corretta dei microfoni a stato solido

Parlando di alimentazione di microfoni a stato solido, ci sono diversi modi in cui i microfoni a stato solido possono essere alimentati. I microfoni a stato solido generalmente ottengono la potenza di cui hanno bisogno dai seguenti metodi.

potere fantasma

L’alimentazione phantom è standardizzata come +48 volt CC fornita attraverso le 2 linee audio di un cavo audio bilanciato.

L’alimentazione phantom è solitamente fornita da preamplificatori microfonici, sebbene sul mercato siano disponibili anche alimentatori phantom separati. L’alimentazione phantom viene generalmente fornita sui pin 2 e 3 di un cavo XLR(rispettivamente i conduttori audio positivo e negativo).

Grazie al modo in cui funzionano i cavi bilanciati, l’alimentazione phantom viene effettivamente inviata al microfono senza influire affatto sul segnale audio.

polarizzazione CC

La polarizzazione CC è una tensione CC(in genere compresa tra 1,5 e 9 volt) che viaggia lungo un singolo conduttore audio.

Il DC-Biasing è un metodo popolare per fornire alimentazione a microfoni lavalier miniaturizzati a stato solido sbilanciati. Viene spesso fornito da trasmettitori lavalier wireless(alimentati a batteria).

Le tensioni relativamente basse degli alimentatori di polarizzazione CC riservano questo metodo di alimentazione principalmente ai convertitori di piccola impedenza(JFET) dei microfoni mini electret lav. Questi convertitori di impedenza a stato solido non richiedono molta potenza per funzionare, quindi la polarizzazione CC è un metodo appropriato.

batterie

Alcuni microfoni a stato solido sono alimentati a batteria. Questi microfoni hanno spesso la possibilità di alimentare il microfono direttamente con una delle altre tecniche menzionate in questo articolo.

T-Power(potenza AB)

T-Power è stato uno dei primi metodi per alimentare microfoni a condensatore a stato solido attraverso i loro cavi audio. L’alimentazione phantom, che è molto più sicura, da allora ha sostituito l’alimentazione T come tecnica standard per l’alimentazione dei microfoni.

T-power applica 12 volt CC attraverso resistori da 180 Ω tra il cavo audio positivo(pin 2) e il cavo audio negativo(pin 3). Questi 12 volt di differenza di potenziale tra i pin 2 e 3 potrebbero assorbire una corrente elevata su questi pin, causando probabilmente danni permanenti ai microfoni dinamici ea nastro.

collegare l’alimentazione

Plug-in-power(PiP) è un metodo meno noto per alimentare i microfoni a stato solido.

PiP viene spesso utilizzato per alimentare microfoni electret di livello consumer progettati per il collegamento ad apparecchiature audio di consumo come registratori portatili e schede audio per computer.

È una sorgente a bassa corrente che fornisce +5 volt CC. La corrente viene inviata attraverso un cavo sbilanciato, utilizzando il manicotto/schermo come ritorno.

PiP funziona in modo simile alla polarizzazione CC in quanto funziona su una linea sbilanciata ed è generalmente utilizzato solo per alimentare i convertitori di impedenza di microfoni con bassi requisiti di alimentazione.

Esempi di microfoni a stato solido

Trovo sempre più facile conoscere un certo tipo di microfono guardando degli esempi. Diamo quindi un’occhiata ad alcuni esempi di microfoni a stato solido:

Neumann U 87AI

Il Neumann U 87 AI è un esempio di un «vero» microfono a condensatore a grande diaframma a stato solido.

Il Neumann U 87 AI ha un convertitore di impedenza basato su transistor posizionato immediatamente dopo la sua capsula polarizzata esternamente.

Dispone inoltre di circuiti integrati che forniscono opzioni per un filtro passa alto e un pad.

DPA 4006A

Il DPA 4006A è un esempio di microfono a elettrete a stato solido con diaframma piccolo.

Il 4006A ha un convertitore di impedenza basato su transistor posizionato immediatamente dopo la sua capsula microfonica a elettrete. È dotato di un circuito integrato per modellare ulteriormente il segnale audio prima che venga emesso.

Sanken COS-11D

Il Sanken COS-11D è un esempio di microfono lavalier miniaturizzato a stato solido.

Il Sanken COS-11D ha un convertitore di impedenza JFET a stato solido alimentato da polarizzazione CC.

yeti blu

Il Blue Yeti è un esempio di microfono USB(digitale) a stato solido.

Il Blue Yeti non ha solo un convertitore di impedenza dopo i suoi molteplici driver. Richiede anche la tecnologia a stato solido nel suo convertitore analogico-digitale per emettere correttamente un segnale audio digitale.

Domande correlate

Cos’è un microfono a tubo? Un microfono a tubo è un microfono attivo che utilizza l’elettronica del tubo a vuoto(piuttosto che l’elettronica a stato solido) per amplificare e convertire efficacemente l’impedenza del segnale della capsula del microfono. I microfoni a tubo sono noti per il loro carattere, che aggiunge saturazione al segnale del microfono. Spesso richiedono anche alimentatori esterni.

Cos’è un microfono a condensatore? Un microfono a condensatore è un tipo di trasduttore per microfono attivo che converte il suono in audio utilizzando principi elettrostatici. I condensatori possono essere progettati come elettronica a stato solido o valvolare e sono generalmente più precisi e sensibili dei microfoni dinamici.