Cos’è un microfono a condensatore? (Risposta dettagliata + esempi)

Fondamentalmente, ci sono due tipi principali di microfoni al mondo di cui la maggior parte delle persone inclini all’audio è a conoscenza: dinamici e a condensatore. Il termine condensatore copre una gamma sorprendentemente ampia di microfoni, quindi la sua definizione è molto ampia.

Cos’è un microfono a condensatore? Un microfono a condensatore è un trasduttore attivo che converte le onde sonore(energia dell’onda meccanica) in segnali audio(energia elettrica) attraverso il movimento di un diaframma in una capsula basato su condensatori a carica fissa e principi elettrostatici.

Questa è la definizione più elementare e lascia molte domande senza risposta…

Come funzionano esattamente i condensatori? Quali sono i diversi tipi di microfoni a condensatore e quali sono alcuni esempi di ciascun tipo? I condensatori funzionano meglio in determinate situazioni? In che modo i microfoni a condensatore sono diversi dalla dinamica?

Questo articolo fornirà risposte a ciascuna di queste domande presentando altre informazioni importanti che ti aiuteranno a comprendere i microfoni a condensatore!

Cos’è un microfono a condensatore?

Come abbiamo appena discusso, la definizione più elementare di microfono a condensatore è la seguente: un trasduttore microfono attivo(richiede alimentazione per funzionare) con una capsula a condensatore che utilizza principi elettrostatici per convertire il suono in audio.

Come con tutti i tipi di microfoni, i condensatori richiedono un diaframma per interagire e approssimare il movimento delle onde sonore.

Quindi, mentre ci sono innumerevoli esempi di microfoni a condensatore, condividono un principio di funzionamento di base. Con questo principio derivano alcuni componenti chiave condivisi dai microfoni a condensatore:

• Capsula basata su condensatori a piastre parallele
• Un diaframma(o più) che funge da piastra del condensatore.
• Una piastra posteriore(o più) che funge da altra piastra del condensatore.
• un convertitore di impedenza
• Circuiti per consentire all’energia elettrica di caricare correttamente e/o alimentare i componenti attivi.

Sebbene in qualche modo tecnico, questo è il modo più semplice per descrivere un microfono a condensatore generale con una quantità di informazioni di base.

I microfoni a condensatore sono spesso scelti per le loro ampie risposte in frequenza; alta sensibilità; risposte transitorie accurate; e la qualità generale del suono. Naturalmente, alcuni condensatori superano gli altri e, con l’ampia varietà di microfoni a condensatore sul mercato, è incredibilmente difficile trovare un elenco di generalità che descriva tutti i microfoni a condensatore.

Tuttavia, per imparare davvero cos’è un microfono a condensatore, dobbiamo studiare come funziona un microfono a condensatore.

Come funzionano i microfoni a condensatore?

Esistono innumerevoli tipi specifici di microfoni a condensatore, ognuno con le proprie caratteristiche uniche. Pertanto, questa sezione, sebbene molto istruttiva, tratterà solo le generalità di come funzionano tutti i microfoni a condensatore ed eviterà microfoni e tipi di condensatore specifici(questo è per più avanti nell’articolo).

I microfoni a condensatore, come tutti i microfoni, sono trasduttori che funzionano per convertire l’energia delle onde meccaniche(onde sonore) in energia elettrica(segnali audio). I microfoni a condensatore, in particolare, lo fanno sulla base di principi elettrostatici, di cui parleremo tra poco.

Cominciamo con il componente più universale di qualsiasi microfono: il diaframma.

Il diaframma di un microfono a condensatore è una sottile membrana mobile collegata alla capsula del microfono attorno al suo perimetro. Si muove in base alla differenza di pressione sonora tra la sua parte anteriore e quella posteriore. In altre parole, il diaframma del condensatore si muove in base alle onde sonore a cui è sottoposto.

Questa è una parte essenziale del trasduttore del microfono a condensatore.

Le capsule microfoniche a condensatore sono essenzialmente progettate come condensatori a piastre parallele. Il termine «condensatore» è in realtà un termine obsoleto per un condensatore.

Il diaframma mobile funge da piastra frontale sul condensatore. Ancora una volta, è essenziale che il diaframma possa muoversi. L’altra piastra, nota come piastra posteriore, è fissa.

Quindi, in che modo un diaframma mobile in un condensatore a piastre parallele crea un segnale audio? Iniziamo a rispondere a questa domanda discutendo il primo principio elettrostatico:

V = Q • C

La tensione attraverso un condensatore a piastre parallele è uguale al prodotto della carica elettrica attraverso le piastre e la capacità del condensatore.

• V = tensione ai capi delle piastre.
• Q = carica elettrica tra le piastre.
• C = capacità del condensatore a piastre parallele.

Si noti che questa equazione è ideale e che alcune inefficienze causano perdite di tensione, carica e capacità. Tuttavia, questa equazione, in teoria, è vera.

Pertanto, le capsule del condensatore(condensatore) devono essere caricate per funzionare correttamente. Più in particolare, una capsula condensatore deve contenere una carica il più fissa possibile. Questo è il motivo per cui tutti i microfoni a condensatore sono attivi(richiedono alimentazione per funzionare) e perché le capsule hanno un’impedenza estremamente elevata(per interrompere il consumo di carica elettrica).

Questa carica(nota anche come «bias») viene fornita esternamente tramite un metodo di alimentazione o internamente tramite materiale electret posizionato strategicamente nella capsula. I microfoni a condensatore polarizzati esternamente ottengono la loro carica da alimentazione phantom, alimentatori esterni, T-power, batterie o un altro metodo di alimentazione. I microfoni electret sono prepolarizzati con materiale electret caricato quasi permanentemente.

Con un carico costante, qualsiasi variazione di capacità provocherà una variazione inversamente proporzionale della tensione attraverso le piastre. Questo ci porta al nostro secondo principio elettrostatico.

C = ε ₀(A/d)

La capacità di una capsula del condensatore è uguale al prodotto della costante dielettrica e al rapporto tra l’area delle piastre e la distanza tra le piastre.

• C = capacità del condensatore a piastre parallele.
• ε ₀ = costante dielettrica.
• A = area dei piatti.
• d = distanza tra i piatti.

Questa equazione è anche un’idealità, quindi le inefficienze causano perdite in alcuni fattori.

La costante dielettrica e l’area delle piastre sono costanti. Pertanto, possiamo semplificare l’equazione per indicare che la capacità della capsula del microfono è inversamente proporzionale alla distanza tra le piastre.

Combinando ciò che sappiamo dalle due equazioni elettrostatiche, deduciamo che la tensione ai capi della capsula dipende dalla distanza tra le piastre della capsula. Quindi un diaframma che si muove avanti e indietro attorno alla sua posizione di riposo causerebbe una tensione CA attraverso le piastre.

Come discusso, il diaframma si muove secondo le onde sonore. Pertanto, il microfono rappresenta le onde sonore come una tensione CA(nota anche come segnale audio). In altre parole, la capsula del microfono a condensatore è un trasduttore.

Tuttavia, il «segnale» prodotto dalla capsula ha un’impedenza molto alta(un sottoprodotto del mantenimento di una carica costante attraverso le piastre) e richiede un convertitore di impedenza da utilizzare dal microfono e oltre il microfono. Esistono alcuni metodi per eliminare l’impedenza(valvole e transistor) di cui parleremo a breve.

Oltre a questo, esistono diversi circuiti e design di uscita che un condensatore può utilizzare per trattare ulteriormente il segnale prima che venga emesso.

Ecco come funziona un microfono a condensatore, in generale!

capsula microfonica a condensatore

La capsula del microfono a condensatore si riferisce all’intero elemento trasduttore del microfono. È costituito dalla configurazione a membrana e condensatore della piastra posteriore e dall’involucro che la tiene insieme.

Diamo un’occhiata a un semplice diagramma che rappresenta la capsula del microfono a condensatore:

In questo grafico semplificato, vediamo il diaframma e la piastra posteriore con i fili elettrici che escono da essi. Questi cavi prelevano efficacemente il segnale prodotto dalle cartucce e lo inviano al convertitore di impedenza.

Si noti che nei microfoni electret, ci sarebbe materiale electret sul diaframma o sulla piastra posteriore(o il materiale electret formerebbe il diaframma). Si noti inoltre che il guscio della capsula e la piastra posteriore sono spesso progettati con fori acustici per consentire la variazione della pressione sonora sul retro del diaframma(questa configurazione del gradiente di pressione consente vari schemi polari).

Diamo un’occhiata ad alcuni esempi di capsule a condensatore:

Ha guidato HF6

La Rode HF6 è una singola capsula a condensatore cardioide a diaframma largo. Ha un diaframma da 1″. È anche terminato sul bordo, il che significa che i cavi elettrici vengono prelevati dal bordo dell’alloggiamento anziché dal centro del diaframma/della piastra posteriore.

L’HF6 è la capsula della famosa Rode NT1. Questo microfono è un condensatore a elettrete, quindi la sua capsula è prepolarizzata anziché polarizzata esternamente.

AKG-CK12

L’AKG CK12 è forse la migliore(e sicuramente una delle più influenti) testine al mondo. Questa capsula a doppio diaframma, multi-diaframma e terminata sul bordo è stata introdotta per la prima volta nel 1953 nel design del leggendario AKG C12. Da allora, il design CK12 è stato utilizzato per innumerevoli altri microfoni, sebbene il prodotto originale sia difficile da eguagliare o battere in termini di qualità.

I microfoni che utilizzano le capsule CK12 sono spesso progettati con schemi polari selezionabili a 9 e specifiche di frequenza e risposta ai transienti incredibili. I più notevoli tra questi microfoni sono la famiglia di microfoni AKG C 414 e la linea di microfoni Ela M di Telefunken.

I diaframmi originali CK12 placcati in oro erano in plastica Styroflex da 10 micron. AKG ha deciso di cambiare il calibro del diaframma in Mylar da 9 micron per migliorare la durata, quindi ha cambiato i diaframmi in Mylar da 6 micron per migliorare la risposta(una volta che la tecnologia era disponibile).

Il CK12 non ha solo due diaframmi, ma anche due piastre posteriori. Queste piastre posteriori sono leggermente distanziate per migliorare la risposta in frequenza di fascia alta quando i segnali del diaframma vengono combinati.

In origine, questi anelli di tensione erano realizzati in ottone e venivano fissati mediante viti. AKG in seguito ha cambiato questa specifica in nylon con un meccanismo di blocco dell’attrito.

Neumann K67

La Neumann K67 è un’altra grande capsula a condensatore multi-pattern a doppio diaframma top di gamma. Questa capsula, a differenza delle altre, è rifinita al centro. I loro diaframmi sono spruzzati in oro e le capsule sono state introdotte per la prima volta nel microfono Neumann U 67 nel 1960. Il K67 è stato originariamente progettato come un’alternativa multi-pattern alle capsule K47 di Neumann di grande successo(dal Neumann U 47).

Il K67 è progettato con doppi diaframmi e un’unica piastra posteriore condivisa. Tuttavia, nella produzione, ciascun diaframma è teso alla propria piastra posteriore e quindi questi sistemi ugualmente sintonizzati vengono uniti alle loro piastre posteriori per formare una piastra posteriore coesa.

La cartuccia K67 è stata progettata per utilizzare diaframmi in film di poliestere spruzzato con oro invece del PVC delle cartucce originali M7 e K47.

Neumann KK84

Il Neumann KK84 è un esempio di una piccola capsula del condensatore a diaframma. Questa capsula cardioide a membrana singola è progettata per il KM 184 ad indirizzamento superiore.

Per ottenere la direzionalità cardioide, la piastra posteriore è scolpita con una serie di fessure invece dei fori passanti standard presenti sulla maggior parte dei diaframmi. Il diaframma stesso è una pellicola Mylar di poliestere spruzzata d’oro.

convertitore di impedenza

Si noti che il convertitore di impedenza è talvolta chiamato preamplificatore del microfono interno. Sebbene il convertitore di impedenza possa aumentare molto bene la tensione del segnale della cartuccia, non è un vero preamplificatore perché non applica guadagno a un segnale di ingresso.

Come accennato, affinché la capsula del microfono a condensatore mantenga una carica fissa, deve avere un’impedenza estremamente elevata. L’elevata impedenza della capsula previene le perdite di carica elettrica a scapito di uno scarso trasferimento del segnale. Pertanto, se vogliamo utilizzare il segnale dalla capsula del microfono, abbiamo bisogno di un convertitore di impedenza(IC) subito dopo la capsula per ridurre l’impedenza del segnale.

Ancora una volta, l’impedenza elettrica impedisce il flusso dei segnali AC. Un’impedenza maggiore significa che il segnale del microfono avrà più difficoltà a viaggiare attraverso un cavo di segnale e alla fine si degraderà prima di raggiungere il dispositivo previsto in un circuito(soprattutto durante i cavi più lunghi). Questo è il motivo per cui il convertitore di impedenza deve venire subito dopo la capsula per garantire una minima perdita di segnale tra la capsula e l’IC.

I convertitori di impedenza sono così importanti e necessari nei microfoni a condensatore che questi microfoni sono spesso descritti dai loro tipi di circuiti integrati.

In generale, ci sono 2 tipi di convertitori di impedenza:

Convertitori di impedenza del tubo a vuoto

Un tubo a vuoto(noto anche come tubo elettronico o valvola) è un dispositivo elettronico che controlla il flusso di corrente elettrica tra gli elettrodi quando la tensione viene applicata su questi elettrodi. Questo processo avviene all’interno di un vuoto sigillato.

I tubi a vuoto del microfono richiedono almeno 3 elettrodi(il che rende i tubi «triodi»). Sono costituiti da un contenitore esterno(vetro o ceramica). C’è un vuoto all’interno del contenitore senza aria presente. È essenziale che non ci sia ossigeno nel tubo in modo che il dispositivo non bruci durante il processo di invio di correnti elettriche.

All’interno del tubo ci sono degli elettrodi che provocano il flusso di elettroni e quindi producono una corrente elettrica. Il tubo del triodo(il livello di base di un tubo del microfono) ha tre elettrodi. Di seguito è riportato un semplice diagramma con gli elettrodi elencati di seguito:

• H: riscaldatore
• K: catodo
• R: anodo
• G: porta

Un tubo del microfono richiede alimentazione per funzionare. Questa potenza è generalmente fornita da un alimentatore esterno e viene utilizzata per riscaldare il riscaldatore del tubo a vuoto.

Una volta che diventa abbastanza caldo, l’elettrodo negativo del tubo, il catodo, inizierà a emettere elettroni(che sono caricati negativamente). Questi elettroni saranno respinti dal catodo negativo e attratti dall’anodo positivo. Ciò provoca un flusso di elettroni(corrente elettrica) tra il catodo e l’anodo!

Questa corrente ha un’impedenza relativamente bassa rispetto all’uscita della capsula. È anche costante a meno che non venga applicato un segnale all’elettrodo della griglia. È qui che le cose si fanno interessanti.

Puoi pensare alla griglia come all’ingresso del tubo del triodo. Ha un’impedenza di ingresso incredibilmente alta ed è in grado di accettare il segnale ad alta impedenza dalla testina.

La griglia funge quindi da modulatore, consentendo a quantità variabili di elettroni di fluire tra il catodo e l’anodo. La corrente alternata(segnale audio) emessa dal tubo a vuoto viene modulata dal segnale proveniente dalla capsula. Questo, in effetti, consente al tubo a vuoto di convertire l’impedenza del segnale e persino aumentare la tensione(livello) del segnale audio.

Convertitori di impedenza del transistor ad effetto di campo

I transistor hanno sostituito le valvole a vuoto praticamente in ogni disciplina elettronica. Sebbene molti microfoni a valvole siano apprezzati per il loro carattere(clipping, distorsione, ecc.), la maggior parte dei microfoni a condensatore oggi sul mercato utilizza transistor come convertitori di impedenza.

I transistor sono più precisi; minore; più economici e richiedono meno potenza rispetto alle loro controparti a valvole.

Il tipico convertitore di impedenza FET si basa su un transistor ad effetto di campo, e più specificamente un transistor ad effetto di campo con gate di giunzione.

Un JFET è un dispositivo elettronico attivo con tre terminali. Utilizza materiale semiconduttore(ossia silicio drogato) e utilizza tensione/corrente su una coppia di terminali per controllare la tensione/corrente su un’altra coppia di terminali. Diamo un’occhiata a un semplice diagramma di un JFET seguito da un elenco dei suoi terminali:

• S = sorgente
• D = scarico
• G = porta

Per alimentare correttamente un JFET, è necessario applicare una tensione esterna(tramite polarizzazione o alimentazione phantom) attraverso la sorgente e lo scarico. Il segnale di tensione CA della capsula viene quindi applicato attraverso il gate e la sorgente.

La gate source può essere pensata come un ingresso ad alta impedenza in grado di accettare il segnale ad alta impedenza dalla capsula microfonica. Questo source drain può essere considerato come l’uscita a bassa impedenza che spesso ha anche un’ampiezza maggiore.

Il segnale «in» ad alta impedenza controlla quindi efficacemente il segnale «out» a bassa impedenza, consentendo al FET/JFET di convertire l’impedenza del segnale della capsula in modo appropriato.

Requisiti di alimentazione del microfono a condensatore

I microfoni a condensatore sono tutti attivi indipendentemente dal fatto che abbiano capsule prepolarizzate(microfoni electret) o meno. Questo è vero perché tutti i microfoni a condensatore richiedono un convertitore di impedenza che è un dispositivo intrinsecamente attivo.

Inoltre, molti microfoni a condensatore hanno circuiti stampati con componenti attivi integrati.

Quindi i microfoni a condensatore potrebbero richiedere alimentazione per polarizzare le loro capsule e far funzionare i loro PCB, ma tutti i condensatori richiedono alimentazione per i loro convertitori di impedenza.

Il punto principale qui è che i microfoni a condensatore richiedono alimentazione, quindi come forniamo questa alimentazione?

Ecco un elenco di metodi di alimentazione del microfono:

potere fantasma

L’alimentazione phantom è un modo molto popolare, standardizzato e sicuro per alimentare i microfoni a condensatore. Fornisce +48 V CC sui pin 2 e 3 di un cavo bilanciato e viene utilizzato principalmente per alimentare microfoni a condensatore per film e da studio.

Alimentatori esterni

Per i microfoni a valvole sono necessari alimentatori esterni, poiché le valvole a vuoto consumano molta energia. Gli alimentatori esterni si collegano alla presa a muro e al microfono e sono progettati specificamente per le esigenze di alimentazione del microfono previsto.

polarizzazione CC

La tensione di polarizzazione è una bassa tensione CC(in genere tra 1,5 e 9,5 volt CC) che corre lungo le linee audio(e ritorno) di un cavo del microfono sbilanciato. Tipicamente utilizzato per alimentare convertitori di impedenza JFET per microfoni miniaturizzati.

T-Power(potenza AB)

È stato uno dei primi metodi per alimentare i microfoni a condensatore direttamente attraverso i cavi audio utilizzando 12 V CC. Da allora, l’alimentazione phantom ha effettivamente sostituito l’alimentazione T come tecnica di alimentazione del microfono standard grazie alla sua potenza e sicurezza superiori.

collegare l’alimentazione

L’alimentazione plug-in è un metodo comune per alimentare microfoni electret di livello consumer che si collegano a apparecchiature audio di consumo(registratori portatili, schede audio per computer, ecc.).

PiP è una sorgente a bassa corrente che fornisce +5 volt CC. Questo metodo invia l’alimentazione attraverso un cavo sbilanciato, utilizzando la guaina/schermatura come ritorno. PiP e DC bias sono quasi gli stessi, sebbene le loro applicazioni siano diverse.

Alimentazione USB

L’alimentazione USB è una tensione di +5 V CC trasportata sul pin 1 del connettore USB.

Nei microfoni a condensatore USB, l’alimentazione USB viene utilizzata per alimentare sia i convertitori di impedenza FET che i convertitori da analogico a digitale(notare che tutte le capsule a condensatore USB sono elettrete prepolarizzate).

batterie

Le batterie a volte sono un’opzione per alimentare un microfono a condensatore.

Tipi di microfoni a condensatore

Come accennato in precedenza nell’articolo, esistono molti tipi di microfoni a condensatore.

I principali fattori da distinguere sono:

• Polarizzazione della capsula: la capsula del microfono è polarizzata in modo permanente con materiale elettrete o richiede una fonte esterna per fornire la carica fissa attraverso le piastre?
• Convertitore di impedenza: il circuito integrato del microfono a condensatore è basato su elettronica a valvole o elettronica a transistor?
• Dimensioni del diaframma: le dimensioni del diaframma giocano un ruolo nel design, nella funzionalità e, in definitiva, nelle specifiche del microfono. Il diaframma è piccolo o grande?

Detto questo, diamo un’occhiata ai «tipi» generali di microfoni a condensatore. Nota che qualsiasi microfono per particelle probabilmente apparterrà a molti tipi diversi.

I tipi di cui parleremo sono i seguenti:

Condensatori a elettrete

I microfoni a condensatore electret hanno materiale electret integrato nelle loro capsule che mantiene una carica elettrica quasi permanente attraverso la piastra. Questi microfoni sono considerati pre-polarizzati e quindi non richiedono un’alimentazione esterna per fornire una tensione di polarizzazione per la capsula.

Il termine «electret» è un portmanteau di «elettrostatico» e «magnete» e funge da fornitore permanente di carica elettrica. Nota che il termine «quasi permanente» è spesso usato per indicare che gli elettrete alla fine perderanno la loro carica, ma con la tecnologia attuale, la carica durerà a lungo.

Nei microfoni, il materiale dell’elettrete è tipicamente plastica di politetrafluoroetilene(PTFE) sotto forma di pellicola o soluto. Questo PTFE fonde e risolidifica in un forte campo elettrico per mantenere la carica elettrica all’interno della sua formazione solida.

Il materiale electret è progettato per fornire la corretta carica elettrica fissa attraverso la capsula del microfono electret.

I microfoni Electret sono spesso anche microfoni FET.

Condensatori «veri» polarizzati esternamente

I condensatori polarizzati esternamente, come suggerisce il nome, richiedono una tensione esterna per polarizzare correttamente le loro capsule.

Il termine «vero» è nato nei primi, più rozzi giorni dei microfoni electret, quando la tecnologia electret non era buona come oggi. I produttori hanno utilizzato il termine «vero» per differenziare i loro condensatori polarizzati esternamente dai microfoni a condensatore a elettrete minori. Con la tecnologia odierna e i microfoni moderni, la differenza non è così pronunciata(se non del tutto).

Detto questo, i condensatori polarizzati esternamente sono ancora un’ottima scelta. Ad esempio, la rinomata azienda di microfoni Neumann GmbH, è orgogliosa di produrre solo veri microfoni a condensatore.

Quasi tutti i microfoni a valvole sono microfoni a condensatore polarizzati esternamente. Molti microfoni a condensatore di qualità da studio sono anche polarizzati esternamente.

condensatori a tubi

Come probabilmente puoi intuire leggendo le parti precedenti di questo articolo, i condensatori a valvole utilizzano l’elettronica a valvole come convertitori di impedenza.

I microfoni a tubo sono spesso amati per il loro carattere. I tubi a vuoto spesso esibiscono intrinsecamente clipping, distorsione e compressione che colorano il segnale del microfono in modo piacevole dal suono. Quindi, anche se l’elettronica a valvole non è precisa come l’elettronica a transistor, i microfoni a valvole sono comunque ricercati perché suonano alla grande.

Tutti i condensatori a tubo hanno capsule polarizzate esternamente.

Condensatori FET

I microfoni a condensatore FET(noti anche come condensatori a stato solido) hanno convertitori di impedenza a transistor. Poiché la tecnologia a transistor è così popolare in questi microfoni(e può essere piuttosto economica), abbiamo una vasta gamma di microfoni a condensatore che utilizzano circuiti integrati FET.

Ci sono microfoni FET da studio di fascia alta, microfoni FET lavalier e microfoni FET di misurazione. Ci sono microfoni FET di fascia media. Anche i microfoni di consumo economici nei giocattoli e in altri dispositivi sono comunemente microfoni FET(sebbene i microfoni MEMS stiano diventando sempre più standard).

Il punto principale qui è che i condensatori FET hanno convertitori di impedenza basati su transistor a stato solido.

I condensatori FET possono essere prepolarizzati o polarizzati esternamente e possono avere diaframmi piccoli o grandi.

AF vs. Microfoni a condensatore RF

Finora nell’articolo abbiamo discusso dei microfoni a condensatore AF(frequenza audio). Si tratta di microfoni che utilizzano una capsula a condensatore ad alta impedenza per immagazzinare una carica fissa e variare la capacità della capsula per produrre una tensione. Questi microfoni richiedono un convertitore di impedenza se si desidera utilizzare il segnale della capsula.

I condensatori AF sono molto popolari e sono stati progettati per funzionare molto bene. Tuttavia, non c’è modo di vincere contro l’umidità elevata con un condensatore AF. In un’atmosfera umida, la carica immagazzinata attraverso le piastre può fuoriuscire sulle molecole d’acqua nell’aria piuttosto che attraverso il convertitore di impedenza. Ciò provoca un’uscita rumorosa e ridotta. L’elevata tensione di polarizzazione attira anche le particelle di polvere sul diaframma, riducendone l’efficienza e la linearità.

C’è un altro tipo di capsula del condensatore che dovremmo menzionare che funziona molto meglio in questi ambienti umidi. Questo sistema è stato sviluppato da Sennheiser per l’uso nei loro microfoni a fucile MKH ed è noto come microfono a condensatore RF(radiofrequenza).

I condensatori RF utilizzano una capsula a bassa impedenza come condensatore di sintonia per un oscillatore RF. Questo oscillatore utilizza il condensatore/capsula in un circuito a bassa impedenza in cui un segnale ad alta frequenza passa in ogni momento attraverso il condensatore.

Le piastre anteriore e posteriore sono configurate allo stesso modo con la piastra anteriore che funge da diaframma. Le onde sonore provocano il movimento del diaframma e quindi un cambiamento nella capacità della capsula.

Questo cambiamento di capacità altera la frequenza di risonanza del circuito(~8 MHz) e quindi la sua frequenza diventa proporzionale al segnale audio.

Un demodulatore RF(invece di un convertitore di impedenza) viene quindi portato online per ripristinare l’uscita su un segnale audio.

Questo sistema è robusto e praticamente immune all’umidità grazie alla bassa impedenza del circuito. Rende la linea di microfoni MKH di Sennheiser la scelta migliore per gli ingegneri quando registrano all’aperto!

diaframma piccolo vs. condensatori a diaframma largo

Un importante elemento di differenziazione tra i microfoni a condensatore è la dimensione dei loro diaframmi.

Sebbene molto vaghe, queste dimensioni sono generalmente utilizzate per dare all’utente una buona idea di cosa aspettarsi in termini di carattere e prestazioni del microfono.

In generale, queste dimensioni sono le seguenti:

• Diaframma piccolo: un diaframma del condensatore con un diametro inferiore o uguale a 1/2″(12,7 mm).
• Diaframma grande – Un diaframma del condensatore con un diametro maggiore o uguale a 1″(25,4 mm).

Naturalmente, queste dimensioni lasciano fuori questione una gamma relativamente ampia di diametri del diaframma. Questa è solo una guida approssimativa, sebbene il diaframma grande e il condensatore a diaframma piccolo abbiano le loro differenze. Detto questo, in realtà è abbastanza raro che il diametro del diaframma del condensatore sia compreso tra 1/2″ e 1″.

Le tabelle sono un modo semplice per diffondere informazioni. Vediamo le differenze tra DSC e LDC nella tabella seguente:

	Microfoni a condensatore a diaframma piccolo	Microfoni a condensatore a diaframma largo
dimensione del diaframma	1/2″(12,7 mm) o meno	1″(25,4 mm) o più
risposta transitoria	Più preciso	meno accurato
Risposta frequente	Più piatto e più disteso	Più colorato soprattutto nella gamma alta.
Tipo di indirizzo	superiore o laterale	tipicamente di lato
schemi polari	Qualsiasi schema polare. molto coerente	Qualsiasi schema polare. meno coerente
Sensibilità	Alto	Alto
rumore di sé	Più	Meno
Prezzo	da economico a molto costoso	Da economico a molto costoso

Condensatori a membrana in miniatura

Il condensatore a membrana miniaturizzata è degno di nota separatamente da SDC e LDC. Questi mini microfoni costituiscono la stragrande maggioranza dei microfoni lavalier/lapel.

Questi microfoni sono spesso usati insieme a sistemi wireless. Si collegano a trasmettitori wireless che vengono generalmente utilizzati non solo per inviare il segnale in modalità wireless, ma anche per fornire al convertitore di impedenza JFET la corretta tensione di polarizzazione CC per il funzionamento del microfono.

Altri differenziatori

Esistono altri differenziatori più generali tra i microfoni a condensatore che si applicano anche ad altri trasduttori microfonici. Loro includono:

• Circuito di uscita accoppiato o senza trasformatore
• Motivo multiplo o motivo singolo
• Wireless o cablato

applicazioni per microfono a condensatore

I microfoni a condensatore vengono utilizzati abbastanza bene in tutte le applicazioni in cui è necessario registrare il suono. Sarebbe bello esaminare in dettaglio ogni applicazione comune, ma ciò richiederebbe un articolo completamente diverso.

Ciò è dovuto principalmente all’ampia varietà di microfoni a condensatore disponibili. Come accennato, questi microfoni vanno dai migliori microfoni da studio top di gamma ai microfoni più economici possibili nei beni di consumo. Questa gamma copre anche innumerevoli microfoni intermedi.

• Microfoni da studio per voce(in particolare FET a diaframma largo e microfoni a tubo)
• microfoni per strumenti
• Microfoni per voce fuori campo(in particolare FET a diaframma largo e microfoni a tubo)
• Microfoni lavalier wireless(soprattutto microfoni FET prepolarizzati miniaturizzati)
• Microfoni Shotgun in film e video(capsule AF/RF a diaframma piccolo nei microfoni Shotgun)
• Dispositivi consumer che richiedono microfoni

Esempi di microfoni a condensatore

In questa sezione, esamineremo i microfoni a condensatore di ciascuno dei tipi sopra elencati. Aggiungerò un breve elenco dopo ognuno per notare a quali tipi appartiene il microfono.

Esempi di microfoni a condensatore sono:

Neumann TLM 103

Il Neumann TLM 103 è un microfono a stato solido a diaframma largo senza trasformatore.

Questo microfono ha un diaframma di segnale e un diagramma polare cardioide. La sua capsula polarizzata esternamente e il convertitore di impedenza FET sono alimentati da alimentazione phantom.

Il Neumann TLM 103 appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• capsula polarizzata esternamente
• diaframma largo
• Schema singolo(cardioide)
• singolo diaframma
• Convertitore di impedenza FET
• alimentato da fantasmi
• Uscita senza trasformatore
• Capsula ad alta frequenza

Rode NT1-A

Il Rode NT1-A è un microfono a elettrete a diaframma largo con diagramma polare cardioide.

Questo microfono ha un convertitore di impedenza basato su transistor e un’uscita senza trasformatore. Funziona con alimentazione phantom.

Il Rode NT1-A appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• Capsula a elettrete prepolarizzata
• diaframma largo
• Schema singolo(cardioide)
• singolo diaframma
• Convertitore di impedenza FET
• alimentato da fantasmi
• Uscita senza trasformatore
• Capsula ad alta frequenza

Sony C-800G

Il Sony C-800G è un microfono a condensatore tubolare multi-pattern a diaframma largo.

Questo esempio di microfono a condensatore presenta una capsula a doppia membrana e un’uscita accoppiata a trasformatore. È alimentato da un alimentatore esterno.

Il Sony C-800G appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• capsula polarizzata esternamente
• diaframma largo
• Multi-pattern(cardioide, bidirezionale, omnidirezionale)
• Doppia membrana(placca posteriore singola)
• Convertitore di impedenza del tubo a vuoto
• Alimentazione esterna
• Uscita accoppiata a trasformatore
• Capsula ad alta frequenza

Neumann KM 184

Il Neumann KM 184 è un microfono a condensatore a diaframma piccolo con indirizzo superiore e diagramma polare cardioide.

La capsula di questo microfono è polarizzata esternamente e il suo convertitore di impedenza è basato su transistor. Sia la capsula che l’IC funzionano con alimentazione phantom.

Il Neumann KM 184 appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• capsula polarizzata esternamente
• diaframma piccolo
• Schema singolo(cardioide)
• singolo diaframma
• Convertitore di impedenza FET
• alimentato da fantasmi
• Uscita senza trasformatore
• Capsula ad alta frequenza

DPA 4006A

Il DPA 4006A è un microfono a condensatore a diaframma piccolo di fascia alta con un diagramma polare omnidirezionale.

Questo microfono electret è alimentato phantom con un convertitore di impedenza FET e un’uscita senza trasformatore.

Il DPA 4006A appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• capsula prepolarizzata
• diaframma piccolo
• Schema singolo(omnidirezionale)
• singolo diaframma
• Convertitore di impedenza FET
• alimentato da fantasmi
• Uscita senza trasformatore
• Capsula ad alta frequenza

Sanken COS-11D

Il Sanken COS-11D è un ottimo esempio di microfono lavalier miniaturizzato standard del settore. È un microfono a condensatore electret con un diagramma polare omnidirezionale.

Questo microfono electret ha un piccolo convertitore di impedenza JFET che è alimentato dalla polarizzazione CC(di solito dal trasmettitore wireless collegato). Il tuo semplice circuito non include un trasformatore di uscita.

Il Sanken COS-11D appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• capsula prepolarizzata
• diaframma in miniatura
• Schema singolo(omnidirezionale)
• singolo diaframma
• Convertitore di impedenza FET
• Alimentato da polarizzazione CC
• Uscita senza trasformatore
• Capsula ad alta frequenza
• Progettato per l’uso con un sistema wireless

Sennheiser MKH416

Il Sennheiser MKH 416 è il nostro unico esempio di microfono a condensatore RF. È un microfono a fucile a diaframma piccolo con una capsula RF.

L’MKH 416 di Sennheiser è un microfono a stato solido con uscita senza trasformatore. Funziona con alimentazione phantom.

Il Sennheiser MKH 416 appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• capsula polarizzata esternamente
• diaframma piccolo
• Pattern singolo(supercardioide/fucile)
• singolo diaframma
• Convertitore di impedenza FET
• alimentato da fantasmi
• Uscita senza trasformatore
• Capsula RF

Cylewet CYT1013

Il Cylewet CYT1013 è un esempio di un piccolo microfono a elettrete di consumo.

Questi microfoni sono progettati per essere inclusi in circuiti che richiedono un microfono anziché come capsula principale in un’unità microfono.

Il Cylewet CYT1013 appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• capsula prepolarizzata
• diaframma piccolo
• Schema singolo(omnidirezionale)
• singolo diaframma
• Convertitore di impedenza FET
• Alimentazione in corrente continua
• Uscita senza trasformatore
• Capsula ad alta frequenza

yeti blu

Infine, l’elenco sarebbe completo con un microfono USB(i microfoni USB hanno spesso capsule a condensatore). Il Blue Yeti è il microfono USB più popolare al mondo e utilizza effettivamente tre diverse capsule a condensatore nel suo design.

Le capsule sono combinate in vari modi per produrre 3 diversi schemi polari e fornire persino un’opzione stereo. Queste capsule passano attraverso un convertitore di impedenza FET prima di passare all’audio digitale per l’uscita del microfono.

Il Blue Yeti appartiene ai seguenti tipi di microfoni:

• Capsule multiple(design a tre capsule)
• Capsule polarizzate esternamente
• piccoli diaframmi
• Multi-pattern(cardioide, bidirezionale, omnidirezionale)
• opzione stereo
• Convertitore di impedenza FET
• Alimentazione USB
• Uscita senza trasformatore
• Capsula ad alta frequenza
• Uscita USB

Differenze tra microfoni a condensatore e dinamici

La principale differenza tra microfoni a condensatore e microfoni dinamici sono i loro principi di trasduttore:

• I microfoni a condensatore convertono il suono in audio utilizzando principi elettrostatici.
• I microfoni dinamici convertono il suono in audio utilizzando l’induzione elettromagnetica.

Questa importante distinzione è accompagnata da altre differenze generali. Ad esempio, i trasduttori a condensatore sono attivi(richiedono alimentazione) mentre i trasduttori dinamici sono passivi(sebbene alcuni microfoni a nastro siano attivi a causa del circuito dell’amplificatore interno).

I microfoni a condensatore generalmente beneficiano di una migliore sensibilità e precisione(in frequenza e risposta ai transitori), mentre i microfoni dinamici sono più durevoli e vengono venduti a prezzi inferiori.

Di seguito sono elencate tutte le principali differenze generali tra microfoni dinamici e a condensatore:

	microfoni dinamici	microfoni a condensatore
Principio del trasduttore	induzione elettromagnetica	principi elettrostatici
Attivo passivo	Passivo	Attivo
Risposta frequente	Di colori	piatto/esteso
risposta transitoria	Lento	Veloce
schemi polari	Tutto tranne che bidirezionale	Tutti(soprattutto con capsula a doppio diaframma)
Sensibilità	Basso	Alto
rumore di sé	No	sì
Livello massimo di pressione sonora	Spesso troppo alto per essere misurato	Spesso entro limiti pratici
Durabilità	molto resistente	qualcosa di duraturo
Prezzo	Da economico a moderato	da economico a molto costoso

Domande correlate

Un microfono è un dispositivo di input? Secondo un computer, un microfono è un dispositivo di input in quanto immette informazioni nel computer. Tuttavia, dal punto di vista del microfono, i microfoni sono dispositivi di output poiché emettono segnali audio. Tuttavia, i dispositivi di input/output si riferiscono generalmente alla loro interazione con un computer.

I microfoni a condensatore sono omnidirezionali? I microfoni a condensatore e gli schemi polari sono indipendenti l’uno dall’altro. Pertanto, alcuni microfoni a condensatore sono omnidirezionali, mentre altri no. Alcuni microfoni a condensatore multi-pattern hanno anche opzioni omnidirezionali e possono essere commutati per visualizzare un altro schema polare in qualsiasi momento.