I microfoni hanno bisogno del magnetismo per funzionare correttamente?

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Magneti e microfoni svolgono un ruolo molto importante nella nostra vita quotidiana. Potresti aver letto da qualche parte che i magneti svolgono un ruolo centrale nei microfoni. È vero?

I microfoni hanno bisogno del magnetismo per funzionare correttamente? I microfoni dinamici(bobina mobile e nastro) convertono l’energia attraverso l’induzione elettromagnetica e hanno magneti costruiti attorno ai loro diaframmi. Inoltre, qualsiasi microfono con trasformatore richiede anche che i magneti funzionino come previsto. I microfoni a condensatore FET senza trasformatore, al contrario, non richiedono magnetismo.

Quindi la risposta è a volte sì ea volte no. Dipende molto dal microfono in questione. In questo articolo, discuteremo in dettaglio perché alcuni microfoni hanno bisogno del magnetismo e perché altri no. Condividerò esempi di microfoni per illustrare.

Magnetismo e trasduttore microfono dinamico

Come accennato, i trasduttori microfonici dinamici funzionano secondo i principi dell’elettromagnetismo. Ciò significa che i microfoni dinamici, in particolare, richiedono il magnetismo per funzionare correttamente.

Prima di parlare delle due principali tipologie di microfoni dinamici(bobina mobile e nastro), definiamo il principio di funzionamento principale, che è l’induzione elettromagnetica.

Cos’è l’induzione elettromagnetica? L’induzione elettromagnetica è la creazione di una tensione(forza elettromotrice) attraverso un conduttore elettrico quando il conduttore subisce un campo magnetico variabile.

I trasduttori per microfoni dinamici hanno magneti permanenti integrati nelle loro cartucce o deflettori. Questi magneti forniscono il campo magnetico necessario per l’induzione elettromagnetica.

I microfoni dinamici, come tutti gli altri microfoni, hanno diaframmi che si muovono secondo le onde sonore. I diaframmi dei microfoni dinamici contengono il materiale elettricamente conduttivo necessario per l’induzione elettromagnetica.

Poiché il diaframma del microfono dinamico si muove al variare della pressione sonora, anche il materiale conduttivo si muove.

I magneti fissi forniscono un campo magnetico permanente. Tuttavia, quando il materiale conduttore cambia posizione all’interno di questo campo, il campo magnetico in accordo con il materiale conduttore cambia.

In altre parole, il campo magnetico è permanente, ma il diaframma lo sperimenta in modo diverso a seconda della sua posizione all’interno del campo.

Quindi, il conduttore elettrico ha subito un campo magnetico mutevole. Lì, si verifica l’induzione elettromagnetica e viene creata una tensione attraverso il conduttore.

Poiché il diaframma si muove avanti e indietro(in direzioni alternate), questa tensione indotta è CA.

In definitiva, questa tensione CA è il segnale audio del nostro microfono.

Come promesso, parliamo di microfono dinamico a bobina mobile e microfono dinamico a nastro.

Trasduttore microfono dinamico a bobina mobile

Il microfono dinamico a bobina mobile ha una membrana a diaframma non conduttivo. Tuttavia, a questo diaframma è collegata una bobina conduttrice(tipicamente di rame) che si trova all’interno di una fessura cilindrica in un telaio magnetico.

Di seguito è mostrato un semplice diagramma del trasduttore del microfono a bobina mobile:

Elementi trasduttori per microfono dinamico a bobina mobile
Elementi trasduttori per microfono dinamico a bobina mobile

Il diaframma e la bobina conduttiva collegata si muovono in base alle onde sonore a cui sono soggetti. Questo movimento si verifica all’interno di un campo magnetico permanente e quindi viene indotta una tensione(segnale del microfono) attraverso la bobina conduttrice.

Si noti che il polo magnetico interno ha la polarità magnetica opposta ai magneti esterni.

Trasduttore microfono dinamico a nastro

Il diaframma di un microfono a nastro è esso stesso il conduttore(spesso in alluminio). Si trova su una struttura magnetica permanente nota come «deflettore».

Il diaframma a nastro conduttivo si muove avanti e indietro intorno alla sua posizione di riposo in base alle onde sonore che incontra. Lo fa all’interno di un campo magnetico e quindi viene indotta una tensione CA(segnale del microfono).

Elementi dinamici del trasduttore del microfono a nastro
Elementi dinamici del trasduttore del microfono a nastro

Si noti che lungo un lato della lunghezza del nastro, il magnete ha una polarità nord e che sull’altro lato della lunghezza del nastro, il magnete ha una polarità sud.

Magnetismo e trasformatore

Oltre a tutti i microfoni dinamici, qualsiasi microfono con trasformatore, per impostazione predefinita, richiede il magnetismo per funzionare.

Cos’è un trasformatore? Un trasformatore è un dispositivo elettrico passivo che utilizza l’induzione elettromagnetica per modificare la tensione, la corrente e l’impedenza di un circuito primario e introdurre queste modifiche in un circuito secondario. Lo fa senza collegare elettricamente i due circuiti.

I trasformatori sono costituiti da un unico nucleo magnetico e due(o più) avvolgimenti conduttivi che avvolgono il nucleo senza toccarsi. Nei microfoni, i trasformatori sono piuttosto semplici e di solito hanno solo avvolgimenti.

Questi due avvolgimenti sono noti come:

  • Avvolgimento primario(l ‘»ingresso» del trasformatore): questo avvolgimento fa parte del circuito che trasporta la tensione CA generata dal trasduttore del microfono.
  • Avvolgimento secondario(l’»uscita» del trasformatore): questo avvolgimento è in genere parte del circuito di uscita del microfono e trasporta il segnale del microfono regolato.

Di seguito è riportato uno schema di un trasformatore step-up. L’avvolgimento primario è a sinistra e l’avvolgimento secondario è a destra. Entrambi avvolgono il nucleo magnetico.

trasformatore elevatore
trasformatore elevatore

Nei microfoni, i trasformatori sono spesso posizionati all’uscita del microfono. Questi microfoni sono chiamati «uscite accoppiate a trasformatore».

Questi trasformatori di uscita vengono utilizzati per diversi motivi:

  • Per regolare l’impedenza dell’uscita del microfono.
  • Per impedire alla tensione CC(alimentazione phantom, polarizzazione CC, ecc.) di raggiungere parti del microfono che non sono progettate per la tensione CC.
  • Per aumentare la tensione(trasformatore elevatore).
  • Per ridurre la tensione(trasformatore step-down).
  • Per bilanciare il segnale(necessita con microfoni a tubo).

Si noti inoltre che in alcuni modelli di microfoni(come i microfoni a nastro attivi), sono presenti trasformatori tra l’elemento trasduttore e l’elettronica attiva.

A seconda del design del microfono, questi trasformatori possono essere trasformatori step-up o step-down.

trasformatore elevatore

I trasformatori step-up aumentano o «aumentano» la tensione tra gli avvolgimenti primari e secondari abbassando la corrente. L’impedenza aumenta anche in un trasformatore step-up

trasformatore di riduzione

I trasformatori step-down riducono o «abbassano» la tensione tra gli avvolgimenti primario e secondario ma aumentano la corrente. L’impedenza scende anche tra gli avvolgimenti primari e secondari.

Il trasformatore gira i rapporti

Per concludere la nostra breve discussione sui trasformatori, parliamo delle equazioni del rapporto delle spire.

Come accennato, il trasformatore ha un nucleo magnetico(motivo per cui ne parliamo in questo articolo). Avvolte attorno a questo nucleo magnetico ci sono bobine di filo conduttore. Una bobina è l’avvolgimento primario e l’altra è l’avvolgimento secondario.

Un «giro» si riferisce a ogni volta che un avvolgimento viene avvolto attorno al nucleo magnetico. Se l’avvolgimento primario ha meno giri del secondario, abbiamo un trasformatore step-up. Se invece il primario ha più spire del secondario, abbiamo un trasformatore riduttore.

In un mondo ideale senza perdite, abbiamo le seguenti equazioni del rapporto di rotazione:

  • Rapporto di tensione = numero di spire nell’avvolgimento primario rispetto al numero di spire nell’avvolgimento secondario.
  • Rapporto di corrente = numero di spire nell’avvolgimento secondario rispetto al numero di spire nell’avvolgimento primario.
  • Rapporto di impedenza = quadrato del numero di spire nell’avvolgimento primario rispetto al numero di spire nell’avvolgimento secondario.

Magnetismo e microfoni a condensatore

Il trasduttore del microfono a condensatore funziona secondo principi elettrostatici. Gli elementi principali della capsula sono un diaframma e una piastra posteriore che creano una sorta di condensatore a piastre parallele.

Queste piastre richiedono una carica elettrica tra di loro per funzionare correttamente(tramite polarizzazione esterna o materiale electret). Tuttavia, non c’è bisogno di magnetismo in una capsula per microfono a condensatore.

Detto questo, i microfoni a condensatore hanno spesso trasformatori di uscita. Ciò è particolarmente vero per i condensatori a valvole e FET «veri»(sebbene sul mercato ci siano molti condensatori senza trasformatore).

Quindi è sicuro dire che molti microfoni a condensatore, in effetti, richiedono il magnetismo per funzionare correttamente.

Quelli con trasformatori hanno bisogno di magnetismo, mentre i microfoni a condensatore senza trasformatore no.

Una panoramica dei microfoni magnetici e non magnetici

In sintesi, gli elementi di un microfono che richiedono il magnetismo per funzionare sono le capsule del microfono dinamico(cartucce a bobina mobile ed elementi a nastro/baffle) e i trasformatori.

Quindi, se un microfono ha uno di questi componenti, ha bisogno del magnetismo per funzionare correttamente.

Per fornire maggiori informazioni, ho messo insieme il seguente elenco per aiutare a determinare, in generale, se un determinato tipo di microfono necessita o meno di magnetismo:

tipo di microfono Richiede magnetismo?
dinamica della bobina mobile
Nastro dinamico passivo
Nastro dinamico attivo
condensatore a tubi
Condensatore FET Se è presente un trasformatore di uscita
condensatore a elettrete No, a meno che non ci sia un trasformatore
lavalier Se hai una capsula dinamica
microfono usb Se hai una capsula dinamica

Domande correlate

I magneti influiscono sui microfoni? I microfoni dinamici sono progettati per convertire l’energia attraverso l’induzione elettromagnetica e hanno dei magneti all’interno delle loro cartucce/baffle. Sebbene un magnete possa attrarre un microfono dinamico, probabilmente non influenzerà le prestazioni o sconvolgerà i componenti di un microfono a condensatore a meno che il suo campo magnetico non sia enorme.

Cosa sono i microfoni a condensatore? I trasduttori per microfono a condensatore funzionano secondo principi elettrostatici piuttosto che principi elettromagnetici dinamici. Le capsule del condensatore funzionano come condensatori a piastre parallele e devono essere caricate elettricamente per funzionare. I microfoni a condensatore richiedono anche altri componenti attivi per emettere un segnale microfono sano.

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