I microfoni hanno bisogno di alimentazione per funzionare correttamente?

Molti dispositivi di uso quotidiano necessitano di elettricità per funzionare e connettersi a una presa di corrente tramite un cavo di alimentazione. I microfoni, allo stesso modo, si collegano agli ingressi del microfono tramite un cavo del microfono per trasferire segnali audio elettrici.

I microfoni hanno bisogno di alimentazione per funzionare correttamente? Alcuni microfoni richiedono alimentazione per funzionare(microfoni attivi) mentre altri no(microfoni passivi). I microfoni con circuiti attivi integrati o capsule elettrostatiche(a condensatore) non elettriche richiedono alimentazione. I microfoni dinamici senza preamplificatori interni non richiedono alimentazione.

Pertanto, i microfoni richiedono alimentazione per funzionare correttamente, mentre altri no. Diamo un’occhiata più da vicino a quali microfoni necessitano di alimentazione, al tipo di alimentazione di cui hanno bisogno e alle modalità di alimentazione.

Microfoni che richiedono alimentazione e quelli che non lo richiedono

Sebbene generalmente corretto, in realtà è un malinteso comune(anche nell’industria audio) che i microfoni dinamici non richiedano alimentazione, mentre i microfoni a condensatore lo fanno.

Sebbene il «malinteso» di cui sopra sia spesso vero, sono i microfoni attivi che richiedono alimentazione e i microfoni passivi che non lo richiedono. Tutti i microfoni a condensatore sono attivi e la stragrande maggioranza dei microfoni dinamici è passiva.

Cos’è un microfono attivo? Un microfono attivo richiede alimentazione esterna per funzionare. I microfoni con preamplificatori interni, FET/JFET, valvole a vuoto, capsule polarizzate esternamente o convertitori A/D sono attivi poiché questi dispositivi integrati richiedono alimentazione. Tutti i microfoni a condensatore sono attivi e sono attivi anche alcuni microfoni dinamici con preamplificatori interni.

Cos’è un microfono passivo? Un microfono passivo non ha bisogno di alimentazione per funzionare. I microfoni dinamici sono passivi in ​​quanto funzionano sull’induzione elettromagnetica, che non richiede alimentazione. È probabile che i microfoni senza preamplificatori interni, FET/JFET, valvole a vuoto, capsule polarizzate esternamente o convertitori A/D siano passivi.

I microfoni passivi non richiedono alimentazione

Niente in un microfono passivo richiede alimentazione per funzionare. La stragrande maggioranza dei microfoni dinamici è passiva(alcuni moderni microfoni a nastro sono stati progettati con circuiti attivi, di cui parleremo più avanti).

Nei microfoni dinamici a bobina mobile di base(che forniscono il miglior esempio di microfoni passivi), un diaframma con una bobina di filo conduttore attaccata si muove in reazione alle onde sonore circostanti.

Lo Shure SM57(nella foto) è un eccellente esempio di microfono dinamico a bobina mobile comune.

La bobina conduttrice è sospesa in un piccolo spazio cilindrico tra i magneti. Il diaframma e la bobina conduttrice si muovono all’interno di un campo magnetico e nella bobina viene creato un segnale elettrico del microfono mediante induzione elettromagnetica.

Il segnale audio indotto viene quindi inviato a un trasformatore step-up e emesso dal microfono come segnale del microfono.

Tutte le parti di questo microfono dinamico a bobina mobile sono passive. Ecco un elenco delle parti:

• Diaframma(si muove in base alle onde sonore)
• Bobina mobile del filo conduttore(fissata al diaframma)
• Magneti(forniscono il campo magnetico)
• Trasformatore step-up(migliora la potenza del segnale in uscita)

Il trasformatore step-up blocca effettivamente l’ingresso CC al microfono(le tensioni CC vengono spesso utilizzate per alimentare i microfoni attivi). Pertanto, il tipico microfono dinamico passivo non solo non richiede alimentazione, ma è effettivamente progettato per rifiutare l’alimentazione.

I microfoni attivi richiedono alimentazione

Un microfono è considerato attivo se ha uno dei seguenti dispositivi attivi nella sua progettazione:

• Convertitore/preamplificatore di impedenza interna: si tratta in genere di circuiti a transistor(spesso JFET) che convertono i segnali a bassa tensione e ad alta impedenza dalle capsule del condensatore in segnali a tensione più elevata e a bassa impedenza. Esistono altri tipi di circuiti di preamplificazione interni per microfoni a nastro.
• Capsula a condensatore non a elettrete(condensatore): prima che i materiali a elettrete facessero il loro debutto nelle capsule a condensatore, le capsule dovevano essere alimentate esternamente. Queste «vere» capsule del condensatore richiedono una tensione esterna per polarizzarsi correttamente e trasdurre potenza.
• Tubi a vuoto – I tubi a vuoto richiedono elettricità per riscaldare il catodo del tubo e inviare un cambiamento positivo all’anodo.
• Convertitore da analogico a digitale : gli ADC necessitano di alimentazione per convertire i segnali analogici in informazioni digitali.

Ciascuna delle parti sopra elencate richiede diverse quantità di alimentazione per funzionare ed è necessario solo uno di questi dispositivi affinché un microfono sia considerato attivo.

Innanzitutto, elenchiamo i tipi comuni di microfoni attivi insieme alle parti attive che entrano nei loro progetti.

• Microfoni a condensatore a elettrete – I condensatori a elettrete richiedono alimentazione per i loro preamplificatori/convertitori di impedenza attivi interni. Questi convertitori sono solitamente una specie di transistor ad effetto di campo. Le sue capsule sono prepolarizzate con materiale electret e non richiedono alimentazione esterna.
• Esempi: microfono lavalier Sennheiser ME2 e microfono da studio Rode NT1-A

• Microfoni a condensatore «veri» (non a elettrete): i microfoni a condensatore «veri» sono condensatori a stato solido che sono venuti prima degli elettrete e dopo i condensatori a tubo. Questi microfoni richiedono alimentazione per i loro preamplificatori/convertitori di impedenza interni e per polarizzare le loro capsule a condensatore.
• Esempio: microfono da studio Neumann U87AI

• Microfoni a nastro attivi: poiché i microfoni a nastro in genere emettono segnali di livello molto basso, alcuni moderni microfoni a nastro dispongono di preamplificatori interni, che richiedono alimentazione per funzionare.
• Esempio: SAA R84A

• Microfoni a condensatore a tubi: i tubi a vuoto sono il «modo classico» per amplificare i segnali dei microfoni a condensatore a livelli utilizzabili. I microfoni a valvole richiedono alimentazione per le loro valvole e per polarizzare le loro «vere» capsule a condensatore. Per quanto ne so, non ci sono microfoni a tubo electret.
• Esempio: Neumann U47

• Microfoni USB : i microfoni USB hanno convertitori analogico-digitali integrati che richiedono alimentazione per funzionare. Una grande percentuale di microfoni USB sono anche condensatori a elettrete(sebbene non tutti), il che significa che la maggior parte dei microfoni USB richiede anche alimentazione per i loro preamplificatori interni/convertitori di impedenza.
• Esempio: Yeti blu

Come possiamo vedere, ci sono molti tipi di microfoni attivi. Inoltre, vediamo che i microfoni a condensatore non sono gli unici microfoni che richiedono alimentazione.

Ora che conosciamo le parti attive dei microfoni attivi, vediamo metodi efficaci per fornire la potenza richiesta a queste parti attive:

• Potenza fantasma.
• Tensione di polarizzazione CC.
• Carica batteria.
• Alimentatori esterni.
• Alimentazione USB.

Invece di spiegare brevemente ciascuno dei metodi di alimentazione elencati, diamo un’occhiata a ciascuno in dettaglio.

potere fantasma

Cos’è l’alimentazione phantom? Phantom power(P48 o +48V) è una tensione CC di 48V +/- 4V(professionalmente). P48 è fornito da preamplificatori di ingresso microfonici e funziona con linee audio bilanciate, inviando +48 volt attraverso resistori da 6,8 kΩ sui pin 2 e 3(rispetto al pin 1). P48 è «invisibile» su una linea bilanciata, da cui il nome «phantom power».

L’alimentazione phantom è il metodo più comune per alimentare i microfoni da studio professionali.

I microfoni da studio che richiedono l’alimentazione phantom sono progettati per assorbire esattamente la quantità di alimentazione di cui hanno bisogno, mentre i microfoni da studio che non richiedono l’alimentazione phantom sono progettati per rifiutarla in modo efficace.

Si noti che alcuni microfoni a nastro meno recenti possono essere danneggiati dall’alimentazione phantom, soprattutto se il microfono viene disconnesso bruscamente dall’alimentazione phantom(rimuovendo un cavo collegato o una caduta di tensione).

L’alimentazione phantom è fornita da quasi tutti i moderni preamplificatori microfonici degni di nota(in interfacce audio, console di missaggio, registratori audio, ecc.). Tuttavia, non tutti gli alimentatori phantom emettono tutti i +48V. Pertanto, è importante utilizzare sorgenti P48 di qualità con microfoni che ne hanno bisogno.

Puoi controllare l’alimentazione phantom degli ingressi microfonici con un voltmetro.

Alcuni microfoni funzionano con qualsiasi quantità «accettabile» di alimentazione phantom(da 11 V a 48 V). Altri microfoni funzioneranno ancora, ma con capacità limitata, se non viene fornita la piena 48V. Tuttavia, altri microfoni non funzioneranno affatto a meno che non siano forniti con alimentazione phantom completa a 48V +/- 4V.

Tensione di polarizzazione CC

Che cos’è la tensione di polarizzazione CC? La tensione di polarizzazione CC è in genere compresa tra 1,5 e 9,5 V CC. La polarizzazione CC viene in genere utilizzata per alimentare i JFET nei microfoni a elettrete(i preamplificatori/convertitori di impedenza). La tensione di polarizzazione non richiede una linea audio bilanciata per funzionare e può essere fornita sulla stessa linea dell’audio o su una linea separata.

La polarizzazione CC è forse il metodo più comune per alimentare i microfoni in generale(considerando che la maggior parte dei microfoni non sono microfoni da studio, ma microfoni su telefoni cellulari, laptop, ecc.).

La tensione di polarizzazione CC alimenta efficacemente i JFET in molti microfoni a condensatore a elettrete, necessari per il corretto funzionamento del microfono.

I microfoni a condensatore a elettrete emettono segnali di basso livello con impedenze incredibilmente elevate. Questi segnali non possono essere utilizzati come audio e possono percorrere solo brevi tratti di cavo prima di perdere la loro qualità.

I JFET(transistor ad effetto di campo a gate giunzionale) sono posti in linea direttamente dopo la capsula del condensatore dell’elettrete(per ridurre al minimo la lunghezza del filo attraverso il quale il segnale deve viaggiare). I JEFT funzionano con la tensione di polarizzazione CC fornita per amplificare il segnale dell’elettrete(vedi preamplificatore). Ancora più importante, però, il JFET converte l’impedenza estremamente elevata in un’impedenza del segnale del microfono utilizzabile(vedi convertitore di impedenza).

carica batteria

Cos’è la batteria del microfono? Esistono due scenari principali in cui un microfono può essere alimentato a batteria:

• I microfoni wireless avranno bisogno di batterie per alimentare il trasmettitore wireless e spesso il convertitore di preamplificatore/impedenza del microfono(spesso con una polarizzazione CC alimentata a batteria).
• Microfoni da studio che hanno un’opzione di alimentazione a batteria ma funzionano anche con alimentazione phantom.

L’alimentazione a batteria può fornire la suddetta tensione di polarizzazione CC per lavalier e altri microfoni wireless.

Può anche fornire tensione di polarizzazione o alimentazione del preamplificatore per microfoni da studio con un’opzione per le batterie. In questo scenario, le batterie forniscono una tensione simile a quella dell’alimentazione phantom.

Alimentazione esterna

Che cos’è un alimentatore per microfono esterno? Un alimentatore per microfono esterno fornisce alimentazione specifica per microfono a un microfono(spesso superiore all’alimentazione phantom a 48 V). Questi alimentatori specifici per microfono non sono standard e utilizzano vari connettori, inclusi XLR a 7 pin(segnale di trasmissione, tensione di polarizzazione, riscaldatore e terra).

Gli alimentatori esterni sono molto comuni con i microfoni a condensatore a valvole. Le valvole richiedono più potenza dei transistor e spesso questa esigenza di alimentazione non può essere soddisfatta da 48 volt di alimentazione phantom.

Pertanto, gli alimentatori esterni specifici per microfono sono stati progettati per riscaldare e alimentare le valvole a vuoto fornendo al contempo la corretta tensione di polarizzazione alle capsule del condensatore.

Si noti che alcuni microfoni a transistor utilizzano anche alimentatori esterni(in particolare microfoni DPA 130V). Questi sono microfoni a stato solido che richiedono semplicemente più potenza di quella che potrebbe fornire l’alimentazione phantom.

Alimentazione USB

Che cos’è l’alimentazione del microfono USB? I microfoni USB attivi sono progettati per assorbire l’energia richiesta dal pin 1 +5 V CC del connettore USB. Questi +5 volt sono quasi sempre utilizzati esclusivamente per alimentare il convertitore analogico-digitale del microfono USB insieme al suo convertitore preamplificatore microfonico/impedenza JFET.

Come accennato, i microfoni USB richiedono alimentazione per i loro convertitori da analogico a digitale(e per i loro JFET se sono microfoni a condensatore USB). Questa alimentazione è fornita dal pin 1 del connettore USB.

I microfoni USB sono progettati per prendere ciò di cui hanno bisogno dai +5 volt forniti dal connettore USB(e in definitiva dal computer del connettore).

Domande correlate

I microfoni wireless necessitano di alimentazione phantom? I microfoni wireless non richiedono alimentazione phantom. I microfoni wireless sono alimentati da batterie, che forniscono alimentazione al trasmettitore wireless e, se il microfono è un microfono a condensatore, una tensione di polarizzazione CC dal convertitore di impedenza JFET del microfono(preamplificatore interno).

Come viene controllata l’alimentazione phantom? Gli ingressi microfonici tipici che forniscono alimentazione phantom avranno un indicatore che l’alimentazione phantom è attiva(di solito una luce). Per controllare l’esatta tensione del tuo alimentatore phantom, usa un voltmetro. La piena alimentazione phantom dovrebbe mostrare 48 V tra i pin 2 e 1, nonché i pin 3 e 1 e 0 V tra i pin 2 e 3.