Che cos’è un microfono a tubo e come funzionano i microfoni a tubo?
Se sei stato coinvolto nella musica o nell’audio per un po’ di tempo, probabilmente hai sentito parlare di apparecchiature a valvole, compresi i microfoni a valvole.
Che cos’è un microfono a tubo e come funzionano i microfoni a tubo? Un microfono a tubo si riferisce a qualsiasi microfono attivo(di solito un condensatore a diaframma largo) che utilizza un tubo a vuoto(di solito un triodo) come convertitore di impedenza. I microfoni a tubo passano i segnali della loro capsula attraverso un tubo(e altri componenti) prima che il segnale venga emesso.
In questo articolo, discuteremo in dettaglio di esempi di microfoni a valvole, valvole a vuoto e microfoni a valvole.
Cos’è un microfono a tubo?
Un microfono a tubo, come suggerisce il nome, è qualsiasi microfono che abbia un tubo a vuoto nel suo design. Ovviamente, questa è una risposta molto semplice a questa domanda.
La funzione del tubo a vuoto è di fungere da convertitore di impedenza e amplificatore per il segnale del microfono. I microfoni a condensatore a tubo hanno capsule a condensatore che emettono segnali audio a bassa ampiezza con alta impedenza. Il compito della valvola a vuoto è aumentare efficacemente questo segnale abbassando l’impedenza in modo che il segnale possa viaggiare all’interno del resto dei circuiti del microfono e attraverso la connessione di uscita.
Poiché le valvole a vuoto sono dispositivi elettronici attivi(richiedono alimentazione per funzionare), sono attivi anche i microfoni a valvole. I requisiti di alimentazione per le valvole a vuoto sono relativamente elevati, quindi i microfoni a valvole sono progettati con unità di alimentazione esterne che forniranno la potenza necessaria.
I microfoni a tubo sono generalmente condensatori a diaframma largo. Tuttavia, ci sono alcuni condensatori a tubo a diaframma piccolo e persino alcuni microfoni a tubo a nastro sul mercato.
Cos’è un tubo a vuoto?
Un tubo a vuoto(noto anche come tubo elettronico o valvola) è un dispositivo elettronico che controlla il flusso di corrente all’interno di uno spazio tra gli elettrodi quando viene applicata una tensione.
I tubi a vuoto del microfono sono costituiti da un contenitore esterno(vetro o materiale ceramico). All’interno di questo contenitore c’è un vuoto dove non c’è aria. È essenziale che non ci sia ossigeno all’interno del tubo in modo che il dispositivo non bruci.
All’interno del tubo ci sono degli elettrodi che provocano il flusso di elettroni e quindi producono una corrente elettrica.
Il design più semplice del tubo a vuoto è il diodo, inventato nel 1904. Ha i 2 elettrodi più importanti in qualsiasi tubo a vuoto: il catodo e l’anodo.
Il catodo è il terminale/elettrodo negativo del tubo e l’anodo è il terminale/elettrodo positivo.
Il catodo viene riscaldato direttamente(l’alimentatore riscalda il catodo stesso) o indirettamente(il tubo a vuoto è progettato con un riscaldatore separato elettricamente isolato).
Quando il calore viene applicato al tubo, il catodo inizia a emettere elettroni. Gli elettroni sono caricati negativamente, quindi il catodo li respinge e, allo stesso tempo, l’anodo li attrae.
Quindi applicando la giusta potenza per ascoltare la valvola a vuoto, generiamo una corrente elettrica. Si prega di notare che il tubo deve essere a vuoto, altrimenti l’ossigeno all’interno del tubo brucerebbe il riscaldatore e il tubo a vuoto non funzionerebbe.
Con questa spiegazione di base fuori mano, diamo un’occhiata al tubo del triodo.
Il tubo a vuoto di base utilizzato in un microfono a tubo è il triodo. I triodi hanno un terzo elettrodo chiamato griglia(noto anche come griglia di controllo) che è collegato alla capsula del microfono.
Il segnale connesso alla rete funge essenzialmente da modulatore del flusso di corrente tra catodo e anodo. Quando il segnale CA dalla capsula raggiunge il picco, aumenta anche il flusso tra il catodo e l’anodo. Quando il segnale CA dalla capsula raggiunge il punto più basso, lo fa anche il flusso dal catodo all’anodo.
Con questa funzionalità, un segnale ad alta impedenza di basso livello dalla capsula del microfono può pilotare un segnale di bassa impedenza di livello relativamente alto tra il catodo e l’anodo.
In questo modo, il tubo a vuoto del triodo funge da amplificatore e convertitore di impedenza all’interno del design del microfono.
- H: riscaldatore
- K: catodo
- R: anodo
- G: porta
Come funzionano i microfoni a tubo?
Poiché i microfoni a valvole sono generalmente condensatori a diaframma largo, daremo un’occhiata più da vicino a come funzionano i microfoni a condensatore a valvole. Alla fine di questa sezione, toccheremo i bizzarri microfoni a tubo a nastro per il confronto. Entro la fine di questa sezione, dovresti capire come funzionano i microfoni a valvole.
microfoni a condensatore a tubi
I microfoni a condensatore a tubo sono progettati con quanto segue:
Discutiamo ciascuno di questi in breve prima di metterli tutti insieme per spiegare come funzionano i microfoni a valvole in modo olistico.
capsula del condensatore
Una capsula a condensatore è il componente trasduttore del microfono. È costituito da uno(o due) diaframmi ed è progettato per convertire la variazione della pressione sonora attraverso il diaframma in segnali audio per l’uscita dal microfono.
Le capsule del condensatore convertono l’energia in base a principi elettrostatici. Possiamo pensare a una capsula del condensatore come a un condensatore a piastre parallele con una piastra posteriore fissa e una piastra frontale mobile(questo è il diaframma).
Questo «condensatore»(noto come condensatore in Inghilterra, da cui il nome) richiede una carica per funzionare correttamente. Con i microfoni a tubo, le capsule sono quasi sempre polarizzate esternamente e questa tensione di polarizzazione di solito proviene dall’alimentatore.
Una volta che la capsula/condensatore mantiene la sua carica quasi permanente, funzionerà correttamente.
Quando il diaframma si muove(in base alla variazione della pressione sonora), la distanza tra le piastre parallele cambia e nella capsula si verifica una variazione coincidente della capacità.
Poiché la capsula ha una carica elettrica costante, qualsiasi variazione di capacità provoca una variazione di tensione inversamente proporzionale attraverso la capsula. Questa tensione viene prelevata dalla cartuccia ed è effettivamente il segnale audio dalla cartuccia.
Il «segnale audio» della capsula è una riproduzione del suono sotto forma di tensione CA. Tuttavia, questo segnale è di scarsa qualità: ha un’ampiezza bassa e un’impedenza estremamente alta.
tubo vuoto
Il tubo a vuoto di un microfono a tubo deve essere «almeno» un triodo, il che significa che deve avere almeno 3 elettrodi. Ciò gli consente di agire efficacemente come convertitore di impedenza e amplificatore.
La griglia del tubo a vuoto è in grado di ricevere il segnale di impedenza estremamente elevata dalla capsula. Questo segnale nella rete è in grado di pilotare un «segnale» di qualità superiore tra il catodo e l’anodo del triodo.
In questo modo possiamo pensare alla griglia come all’»ingresso» del tubo e al catodo-anodo come all’»uscita» del tubo. Con questo pensiero semplificato, vediamo che il tubo funge bene da convertitore di impedenza e amplificatore ed è necessario per il corretto funzionamento del microfono.
Senza un convertitore di impedenza subito dopo la capsula del condensatore, il segnale dalla capsula si degraderebbe a un livello inutilizzabile prima di viaggiare attraverso il cavo del microfono fino a un preamplificatore del microfono.
alimentatore
I tubi a vuoto richiedono molta energia elettrica per funzionare. I requisiti di alimentazione sono superiori a quelli che possono essere forniti dall’alimentazione phantom o da altri «metodi di alimentazione del cavo audio».
I microfoni a tubo, quindi, richiedono alimentatori esterni per fornire la corrente elettrica necessaria per i componenti attivi.
Inoltre, le capsule a condensatore dei microfoni a tubo sono solitamente polarizzate esternamente(come menzionato sopra). Gli alimentatori agiscono anche per polarizzare queste capsule.
Infine, potrebbero esserci o meno circuiti attivi altrove nel circuito del microfono. Le unità di alimentazione sarebbero anche progettate per alimentare in modo efficiente questi componenti.
circuito interno
Oltre alla capsula, al tubo e al trasformatore, i microfoni a tubo avranno altri componenti elettrici. L’altro circuito interno del microfono è costituito da componenti passivi e talvolta attivi che consentono un flusso elettrico e una protezione adeguati all’interno del microfono. Questo circuito interno è anche responsabile di qualsiasi elaborazione speciale del segnale richiesta all’interno del microfono.
trasformatore di uscita
Infine, un trasformatore di uscita è spesso incluso nel design del condensatore a tubi.
I trasformatori step-down aiutano a ridurre ulteriormente l’impedenza del segnale del microfono prima che venga inviato attraverso l’uscita del microfono. Ancora più importante, tuttavia, i trasformatori di uscita bilanciano il segnale del microfono e proteggono il microfono dalla tensione CC che può essere inviata al jack di uscita del microfono.
L’aspetto olistico dei microfoni a condensatore a valvole
Diamo un’occhiata a un semplice diagramma di un microfono a condensatore a tubi per aiutarci a visualizzare come funzionano:
Come si vede sopra, le onde sonore colpiscono il diaframma del condensatore, provocando il movimento del diaframma.
Finché la capsula del condensatore è polarizzata, questo movimento del diaframma farà sì che un segnale audio corrispondente venga emesso dalla capsula.
L’unità di alimentazione(alimentatore CC) polarizza efficacemente la capsula del condensatore. Alimenta anche il tubo a vuoto. Questo alimentatore è spesso collegato all’uscita del microfono a tubo. Queste connessioni sono solitamente XLR a 5 pin(o XLR con ancora più pin).
Il segnale di basso livello ad alta impedenza proveniente dalla capsula viene utilizzato dal tubo per modulare un segnale di basso livello ad alta impedenza.
Questo segnale di qualità superiore è passato attraverso ulteriori circuiti interni all’interno del microfono prima di raggiungere il trasformatore di uscita. Il trasformatore di uscita bilancia efficacemente il segnale e lo invia all’uscita del microfono.
Per l’uscita microfonica, il segnale dal microfono viene trasmesso ad un preamplificatore microfonico(o all’alimentatore) tramite un cavo microfonico.
Una rapida occhiata ai microfoni a tubo a nastro
Dal momento che ci sono microfoni a tubo a nastro sul mercato, dovrebbero essere discussi qui. Diamo un’occhiata a un semplice diagramma di un microfono a tubo piatto:
Come possiamo vedere, le onde sonore colpiscono il diaframma del nastro e il diaframma/elemento del nastro produce un segnale audio corrispondente.
Questo segnale è generalmente di livello molto basso. Un trasformatore step-up con un rapporto di spire elevato aumenterà efficacemente la tensione del segnale a scapito dell’aumento dell’impedenza del segnale a livelli molto alti.
Questo segnale ad alto livello e ad alta impedenza viene quindi inviato alla griglia di un tubo a vuoto e utilizzato per modulare un segnale di qualità superiore.
Il segnale di uscita risultante dal tubo viene inviato attraverso il trasformatore step-down di uscita per un corretto bilanciamento prima dell’uscita.
In questo caso, il microfono a nastro è effettivamente attivo, sebbene l’elemento trasduttore rimanga passivo.
Perché un produttore dovrebbe prendersi la briga di inserire un tubo in un microfono a nastro? Bene, avere un amplificatore a valvole interno in un tipo di microfono notoriamente di basso livello è interessante. La risposta definitiva è probabilmente perché la tecnologia lo rende possibile e i microfoni a tubo a nastro sono davvero fantastici.
Esempi di microfoni a tubo
È sempre una buona idea guardare degli esempi quando si apprende un nuovo argomento, specialmente quando quell’argomento è un particolare tipo di microfono.
Diamo un’occhiata a 5 esempi di microfoni a tubo:
AKG C 12VR
L’AKG C 12 VR è descritto come una versione migliorata del leggendario microfono AKF C 12(prodotto tra il 1953 e il 1960).
L’AKG C 12 VR, come il suo predecessore, utilizza una capsula del condensatore CK 12 a doppio diaframma multi-pattern e un tubo a vuoto 6072A.
Dispone di 9 schemi polari selezionabili tra cui scegliere, che possono essere controllati a distanza dall’unità di alimentazione. L’alimentatore si collega tramite un grande connettore Tuchel a 12 pin.
Telefunken ELA M 251 E
Il Telefunken ELA M 251 E è il secondo clone in questa sezione sugli esempi di microfoni a tubo. In questo caso si tratta del clone dell’originale e leggendario microfono omonimo, il Telefunken ELA M 251 E.
Come l’AKG C 12 sopra menzionato, l’ELA M 251 E è progettato con una capsula CK 12 a doppia membrana di alta qualità e un tubo a vuoto 6072A.
Questo microfono è dotato di 3 opzioni di pattern polare(cardioide, bidirezionale e omnidirezionale) che possono essere controllate tramite un interruttore sul corpo del microfono sotto l’headbay.
Rhode NTK
Il Rode NTK è un microfono a valvole rilasciato più di recente.
Questo microfono a tubo è un originale Rode e presenta la capsula cardioide con terminazione sul bordo «HF2» brevettata da Rode insieme a un tubo a vuoto Sovtek 6922.
A differenza degli altri esempi di microfoni, l’NTK è senza trasformatore e utilizza un circuito di uscita bilanciato basato su transistor, cosa insolita per un microfono a valvole.
Bottiglia blu
Il Blue Bottle è un esempio di microfono a tubo con capsule modulari. Questo microfono è vagamente basato sul primo microfono a tubo prodotto, il Neumann CMV3(che era/è meglio conosciuto come «la bottiglia»).
La bottiglia Blue è progettata con un tubo a vuoto pentodo EF86 in modalità triodo e un alimentatore a tubo 9610. È dotato di 8 diversi pod modulari progettati da Blue e funzionerà anche con alcuni modelli di pod modulari Neumann e Violet Designs.
Royer R-122V
Il Royer R-122V è un esempio di microfono a tubo piatto.
Questo microfono utilizza un tubo a vuoto pentodo subminiaturizzato JAN 5840W(cablato come un triodo).
Domande correlate
Che cos’è un microfono FET? Un microfono FET è un microfono attivo a stato solido che utilizza un transistor a effetto di campo come convertitore di impedenza anziché un tubo a vuoto. La maggior parte dei microfoni a condensatore sul mercato sono microfoni FET, sebbene i produttori in realtà specifichino solo che un microfono ha un FET per distinguerlo da un microfono a tubo simile.
Cos’è un microfono a nastro? Un microfono a nastro è un tipo di microfono dinamico(funziona secondo il principio dell’induzione elettromagnetica) che utilizza un diaframma sottile, conduttivo e ondulato a forma di nastro. I microfoni a nastro generalmente catturano l’audio in modo fluido e preciso, ma sono relativamente fragili.
