Microfoni a nastro dinamici: la guida dettagliata

Il microfono a nastro è un tipo di microfono dinamico che ha guadagnato popolarità insieme alla registrazione digitale per il suo suono naturale.

Che cos’è un microfono dinamico a nastro? Un microfono dinamico a nastro è un trasduttore che converte le onde sonore in segnali microfonici attraverso l’induzione elettromagnetica. Prende il nome dal suo diaframma conduttivo a forma di nastro che vibra all’interno di un campo magnetico, inducendo una tensione CA, che viene quindi emessa come segnale del microfono.

I microfoni a nastro sono amati da musicisti, audiofili e ingegneri allo stesso modo. In questo articolo, discuteremo in dettaglio del microfono dinamico a nastro. Questa sarà una lettura più lunga, quindi vorrei presentarvi un sommario.

Microfoni dinamici e induzione elettromagnetica

Quando ho iniziato a conoscere i microfoni, ho pensato che il termine «microfono dinamico» fosse semplicemente un microfono con un’ampia gamma dinamica. Mi sbagliavo!

I microfoni dinamici prendono il nome dalla dinamo elettrica.

Una dinamo è un generatore elettrico che funziona secondo il principio dell’induzione elettromagnetica. Utilizza bobine rotanti di filo conduttore e un campo magnetico per convertire la rotazione meccanica(energia meccanica) in una tensione continua pulsante(energia elettrica).

Il design della dinamo elettrica è stato il primo generatore elettrico realizzato per l’industria ed è il predecessore di molti trasduttori di potenza elettrica, compresi i microfoni dinamici.

Quindi la dinamo crea una tensione CC pulsante, ma i segnali audio sono tensioni CA. Il termine «dinamico» si basa su «dinamo», ma non sono la stessa cosa. Forse un omonimo migliore sarebbe il magnete che produce AC, che è come una dinamo che produce tensioni AC.

Come nota a margine, «Dynamo» fu coniato per la prima volta dal famoso Michael Faraday nel 1831(scoprì anche la legge di induzione che porta il suo nome)!

Cos’è l’induzione elettromagnetica?

Cos’è l’induzione elettromagnetica? L’induzione elettromagnetica è la creazione di una tensione attraverso un conduttore elettrico in un circuito chiuso quando subisce un campo magnetico variabile. È il principio di funzionamento dei trasduttori dinamici per microfono a nastro.

In un microfono a nastro, il nastro(conduttore elettrico) viene spostato dalla pressione sonora. Oscilla all’interno di un campo magnetico permanente fornito dai magneti permanenti del microfono.

Il campo magnetico relativo al nastro in movimento sta cambiando. E quindi una volta chiuso un circuito elettrico con il nastro, avremo una corrente indotta elettromagneticamente attraverso quel nastro. Questa corrente/tensione CA è in definitiva il segnale del microfono.

C’è una legge fisica che è importante per la nostra comprensione dell’induzione elettromagnetica. Questa è la legge dell’induzione di Faraday.

La legge dell’induzione di Faraday

Qual è la legge di induzione di Faraday? La legge dell’induzione di Faraday afferma che la forza elettromotrice(tensione indotta) in un circuito chiuso è proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico attraverso quel circuito.

Analizziamolo in definizioni più piccole per comprendere meglio nel contesto di un microfono a nastro dinamico:

• La forza elettromotrice(emf) o » tensione indotta » è la tensione creata attraverso il diaframma del nastro conduttivo come risultato dell’induzione elettromagnetica.
• Un circuito chiuso è un collegamento elettrico completo in cui può fluire corrente(in questo caso corrente alternata).(Il circuito chiuso in un microfono a nastro potrebbe essere costituito dal nastro collegato a un trasformatore tramite fili di segnale a ciascuna estremità.)
• » Proporzionale alla velocità di variazione nel tempo » significa semplicemente che la modifica del flusso magnetico si traduce in una tensione indotta.
• Il flusso magnetico è vagamente definito come il campo magnetico totale che passa attraverso una data area.

Nel design del microfono a nastro, abbiamo un magnete permanente. Il campo magnetico prodotto da quel magnete è concentrato attorno al diaframma del nastro.

L’intensità del campo magnetico può essere misurata con linee di campo. Questi sono vettori che mostrano sia la forza che la direzione del campo magnetico in un dato punto.

Il flusso magnetico è l’intensità del campo magnetico su una determinata area:

• Possiamo immaginare che un forte flusso magnetico abbia molte linee di campo forti che attraversano una vasta area.
• Immagina che un debole flusso magnetico abbia meno linee di campo che passano attraverso una data area.
• Se nessuna linea di campo passa attraverso l’area(come se l’area fosse parallela alla direzione delle linee di campo), allora non c’è flusso magnetico!

Il movimento del diaframma del nastro in un campo magnetico permanente provoca un cambiamento nel flusso magnetico del nastro. Questo cambiamento nel flusso magnetico nel nastro provoca la creazione di una tensione attraverso di esso in conformità con la legge di induzione di Faraday.

A seconda della direzione del movimento relativo tra il nastro conduttivo e il campo magnetico, verrà applicata una tensione positiva o negativa attraverso il conduttore. Ciò significa che abbiamo a che fare con la corrente alternata.

Ci sono 2 fattori principali che determinano la quantità di tensione che verrà applicata attraverso il cavo del microfono a nastro. Sono:

1. La velocità del nastro: all’aumentare della velocità del nastro, si muove più velocemente attraverso il campo magnetico e quindi ha una maggiore velocità di variazione del flusso magnetico.
2. La forza del campo magnetico: aumentando la forza del campo magnetico, abbiamo una maggiore variazione potenziale nel flusso magnetico.

In un microfono, l’intensità del campo magnetico è costante. Pertanto, è la velocità del nastro che determina la quantità di tensione su quel nastro. Il diaframma a nastro si muove in base alla differenza di pressione sonora tra i lati anteriore e posteriore, ricreando essenzialmente le onde sonore attorno ad esso.

L’anatomia di un microfono dinamico a nastro

Ci sono molte parti dell’anatomia del microfono che sono comuni tra i microfoni a nastro. Senza entrare in ogni parte di un microfono, parliamo degli elementi essenziali che compongono il microfono a nastro.

Le tre parti determinanti di un microfono a nastro sono:

Diaframma conduttore/nastro

Il diaframma è conosciuto come un nastro perché, beh, sembra un nastro! Invece di avere una membrana ben tesa attorno all’alloggiamento circolare come la maggior parte dei microfoni dinamici e a condensatore a bobina mobile, il microfono a nastro utilizza un diaframma a forma di nastro lungo e sottile sospeso a mezz’aria, fissato solo a ciascuna estremità della sua lunghezza.

Un’altra cosa affascinante dei nastri è che svolgono il ruolo sia del diaframma che del conduttore nel principio del microfono dinamico.

Il nastro, come un diaframma, si muove al variare della pressione sonora attorno ad esso. Il nastro, come un conduttore, si muove attraverso un campo magnetico, inducendo una tensione su se stesso mentre lo fa.

Questo è diverso dal microfono dinamico a bobina mobile, che ha un diaframma e una bobina driver separati.

Di cosa è fatto il nastro?

Il nastro è realizzato in un materiale elettricamente conduttivo, leggero e poco elastico. Questo significa quasi sempre un foglio di alluminio(che è meno conduttivo del rame, ma molto più leggero)!

• L’alluminio è altamente conduttivo(3,69 × 10 ⁷ S/m).
• L’alluminio è leggero(3,7 g/cm ³) e consente al diaframma di essere più reattivo rispetto ai materiali più pesanti.

Alcuni microfoni hanno un sottile strato d’oro sopra il tradizionale nastro di alluminio. Questo per aiutare a prevenire l’ossidazione del nastro piuttosto che per aggiungere conduttività(sebbene l’oro sia più conduttivo dell’alluminio).

Tuttavia, altri produttori di microfoni utilizzano polimeri di plastica rivestiti in alluminio più resistenti per realizzare i loro nastri.

La forma del nastro e le onde sonore in arrivo

Poiché il nastro è così sottile(in genere meno di 10 micron), non può essere allungato troppo strettamente senza il grande rischio di rottura.

Ricorda che abbiamo bisogno di un materiale sottile con poca elasticità. Pertanto, i nastri sono arricciati lungo la loro lunghezza per aumentare la flessibilità e il movimento quando sottoposti a diversi livelli di pressione sonora.

Poiché il nastro è leggero, flessibile e a bassa tensione, la sua frequenza di risonanza tende a essere ben al di sotto della gamma udibile(maggiori informazioni su questo nella natura intrinseca di una sezione di microfono a nastro).

La massa ridotta del nastro significa anche che è facile spostarsi attraverso l’intero spettro delle frequenze udibili. Ciò è dovuto in parte al fatto che la reattanza meccanica del nastro leggero è in realtà inferiore all’impedenza delle molecole d’aria che lo circondano.

In altre parole, è tecnicamente più facile spostare il nastro che spostare l’aria attorno al nastro(sebbene entrambi debbano avvenire affinché il diaframma del nastro si muova).

Come si inserisce il nastro nel deflettore del microfono dinamico a nastro?

La combinazione di parti fisiche che circondano il nastro è chiamata deflettore, che include la struttura di supporto, i magneti e le espansioni polari magnetiche. Il deflettore può essere pensato come l’involucro del diaframma, poiché i microfoni a nastro in realtà non hanno una capsula/cartuccia.

La cintura è fissata a supporti deflettori a ciascuna estremità della sua lunghezza. Questi supporti sono realizzati, almeno in parte, in materiale non conduttivo per isolare elettricamente il nastro da tutto il resto del microfono. Il nastro entra in contatto con queste staffe di fissaggio e nient’altro.

Come la bobina mobile di un microfono dinamico, il nastro si trova essenzialmente in uno «spazio» tra due poli magnetici. Questi magneti si avvicinano molto al nastro senza toccarlo, concentrando un campo magnetico attorno al nastro per aumentare l’induzione elettromagnetica. La posizione del nastro è tale che le sue superfici siano parallele alle linee di forza magnetica.

Un altro motivo per ridurre al minimo lo spazio tra il nastro e i magneti è fermare le perdite d’aria. Ciò impedisce all’aria di passare intorno al nastro.

Quindi l’aria e le onde sonore devono viaggiare attorno al deflettore per spostarsi da un lato all’altro del nastro. Questo è importante per mantenere il naturale schema polare bidirezionale del microfono a nastro.

Il magnete e le sue espansioni polari

Che cos’è un magnete e quali espansioni polari? Un magnete è qualsiasi materiale o oggetto che produce un campo magnetico. Le espansioni polari sono masse di ferro o altro materiale magnetico che formano l’estremità di un elettromagnete e lavorano per concentrare/dirigere le linee di forza magnetica.

Il magnete, completo delle sue espansioni polari, costituisce gran parte del deflettore e si trova quasi a filo con il perimetro del nastro.

Un design pratico di cui parleremo utilizza 2 magneti principali a forma di «ferro di cavallo» insieme a 2 espansioni polari strette che formano una struttura magnetica completa.

Il magnete permanente all’interno di un microfono a nastro fornisce il campo magnetico necessario per la conversione dell’energia delle onde meccaniche in energia elettrica. Senza il magnete, non si verificherebbe alcuna induzione elettromagnetica e nessuna quantità di spostamento o velocità del nastro risulterebbe in alcun segnale audio.

Di cosa sono fatti i magneti e i poli?

I magneti principali devono essere potenti per le loro piccole dimensioni e di solito sono fatti di ferrite o neodimio forte.

Le espansioni polari devono «diffondere» correttamente i poli magnetici del magnete e richiedono un’elevata permeabilità magnetica. Si usa spesso il ferro dolce. Ancora migliori sono leghe come Permendur o Hyperco 90.

Come vengono assemblati i magneti e le espansioni polari?

I magneti devono creare un campo magnetico forte e concentrato attorno al nostro sottile diaframma a nastro conduttivo. Abbiamo bisogno di poli opposti su ciascun lato della lunghezza del nastro e abbiamo bisogno di uno spazio minimo tra il magnete e la lunghezza del nastro.

Questo non è pratico con un singolo magnete. Pertanto, le espansioni polari sono incorporate nel design.

I principali magneti al neodimio a forma di «ferro di cavallo» forniscono la base per l’intensità del campo magnetico. Si trovano sopra e sotto il nastro e in genere non occupano spazio ai lati della lunghezza del nastro. I magneti principali sono posizionati in modo che i loro poli nord si allineino su un lato della lunghezza del nastro e i loro poli sud si allineino sull’altro lato.

Le espansioni polari strette collegano i due magneti a ferro di cavallo dal polo nord al polo nord e dal polo sud al polo sud. Le espansioni polari percorrono la lunghezza del nastro, fornendo i suddetti poli magnetici opposti su entrambi i lati della lunghezza del nastro.

In sintesi, il design di cui stiamo discutendo prevede quanto segue:

• 2 magneti a ferro di cavallo(sopra e sotto il nastro): questi magneti forniscono la forza del campo magnetico. Sono posizionati in modo che entrambi i poli nord siano allineati su un lato della lunghezza del nastro, mentre entrambi i poli sud siano allineati sul lato opposto della lunghezza del nastro.
• 2 espansioni polari(estendere/collegare i 2 magneti dal polo nord al polo nord e dal polo sud al polo sud): le due espansioni polari forniscono la polarizzazione magnetica opposta su ciascun lato del nastro. Sono posizionati il ​​più vicino possibile ai lati del nastro senza toccarlo effettivamente.

Ecco un diagramma di sezione trasversale che ho disegnato per rappresentare visivamente meglio il microfono dinamico a nastro

• Il conduttore/diaframma del nastro ondulato è disegnato in viola.
• I magneti principali sono disegnati in rosso.
• Le espansioni polari sono disegnate in verde.
• I poli della struttura magnetica generale sono etichettati N(polo nord) e S(polo sud).
• I supporti del deflettore o gli «accessori per la custodia della cintura» sono disegnati in arancione.
• I fili di segnale alle estremità del nastro sono disegnati in blu, completando un circuito elettrico con il trasformatore.

Il trasformatore elevatore

Cos’è un trasformatore step-up? Un trasformatore step-up è un dispositivo elettrico passivo che trasferisce energia elettrica da un circuito elettrico a un altro circuito(o più circuiti). Ha un avvolgimento primario con meno giri del secondario per aumentare la tensione dal primario al secondario(riducendo la corrente e l’impedenza).

La tensione indotta sul nastro durante il suo movimento nel campo magnetico è troppo bassa per essere il segnale audio in uscita. La forza elettromagnetica creata dal nastro prima dell’amplificazione non viaggerebbe attraverso molti fili prima di essere soffocata dall’interferenza elettromagnetica, creando un orribile rapporto segnale-rumore e un segnale inutilizzabile.

La soluzione semplice per questo è un trasformatore audio step-up!

Cos’è un trasformatore step-up?

Il trasformatore step-up è progettato con due bobine separate di filo conduttore, entrambe avvolte attorno allo stesso nucleo magnetico. Queste due bobine non creano mai una connessione fisica tra loro e sono quindi isolate l’una dall’altra. Queste bobine sono chiamate «avvolgimenti».

• I cavi del segnale(dal diaframma a nastro all’uscita del microfono) sono disegnati in blu.
• L’ avvolgimento primario della bobina è disegnato in arancione.
• Il nucleo magnetico è disegnato in rosso.
• L’ avvolgimento secondario della bobina è disegnato in verde.
• Il grifone centrale è disegnato in viola.

Analizziamo ciascuno degli avvolgimenti e i loro circuiti:

• L’ avvolgimento primario completa un circuito AC con il nastro del microfono (questo è l’»ingresso» del trasformatore del microfono).
• L’ avvolgimento secondario completa un circuito AC(un segnale audio bilanciato) con l’ uscita del microfono. (questa è la «uscita» del trasformatore del microfono).

Gli avvolgimenti sono solitamente realizzati in filo di rame e il nucleo magnetico è solitamente costituito da materiali come ferro(metallo) o ferrite(ceramica).

La corrente alternata dell’avvolgimento primario induce un campo magnetico variabile nel nucleo magnetico del trasformatore, che, a sua volta, induce una corrente alternata dell’avvolgimento secondario.

Ciò è dovuto a un fenomeno chiamato accoppiamento induttivo che afferma che ogni volta che un segnale AC passa attraverso l’avvolgimento primario, un relativo segnale AC appare nell’avvolgimento secondario. L’accoppiamento induttivo, come l’induzione elettromagnetica che si verifica nel deflettore del microfono a nastro, si basa sul principio dell’elettromagnetismo.

Ci sono 3 fattori che determinano la quantità di tensione che può essere indotta elettromagneticamente in una bobina conduttrice:

1. Il numero di loop nella bobina.
2. La velocità della bobina attraverso un campo magnetico.
3. La forza del campo magnetico.

Non vi è alcun movimento relativo o variazione relativa nell’intensità del campo magnetico tra gli avvolgimenti primario(ingresso) e secondario(uscita) del trasformatore. Pertanto, il numero di anelli nell’avvolgimento secondario deve essere maggiore del numero di anelli nel primario affinché il segnale sia effettivamente «potenziato».

Il rapporto spire tra primario e secondario è teoricamente pari a:

• Il rapporto di tensione tra gli avvolgimenti primari e secondari.
• Il rapporto di corrente tra gli avvolgimenti secondari e primari.

Quindi, un trasformatore step-up aumenta la tensione del segnale audio diminuendo la corrente del segnale audio.

Qual è lo scopo di un trasformatore in un microfono dinamico a nastro?

I microfoni a nastro dinamici sono progettati con trasformatori per:

• Aumentare o “alzare” la tensione del segnale indotto.
• Aumentare l’impedenza della tensione del segnale.
• Cambia il segnale in un segnale audio bilanciato.
• Proteggere il microfono da tensioni CC come l’alimentazione phantom.
• Aiuta a isolare il microfono da altri dispositivi elettronici e RFI.

Diamo un’occhiata a ciascuno di questi punti un po’ più in dettaglio.

Aumentare o «aumentare» la tensione del segnale indotto

Progettando il trasformatore con più spire nel secondario che nel primario, aumentiamo la tensione del segnale.

Aumentare l’impedenza della tensione del segnale indotto

A parità di tutti gli altri fattori, un numero maggiore di giri in una bobina equivale a un’impedenza maggiore. Poiché l’avvolgimento secondario ha più spire nella bobina rispetto all’avvolgimento primario, aumentiamo efficacemente l’impedenza e la forza del segnale audio! Questo è importante in quanto il segnale indotto sul nastro è debole e ha un’impedenza molto bassa.

Il rapporto tra l’impedenza primaria e l’impedenza secondaria è il quadrato del rapporto delle spire, quindi c’è un notevole aumento dell’impedenza tra l’ingresso e l’uscita del trasformatore elevatore.

Cambia il segnale indotto in un segnale audio bilanciato

Il trasduttore trasforma il nostro segnale sbilanciato dal nastro del microfono in un segnale bilanciato all’uscita del microfono. Questo viene fatto attraverso un tocco centrale sull’avvolgimento secondario.

Una presa centrale è un punto di contatto realizzato nel punto medio di un conduttore(in questo caso, l’avvolgimento secondario). La presa centrale interrompe efficacemente la tensione totale attraverso l’avvolgimento secondario in due metà e la separa in due segnali. Questi due segnali sono in polarità opposta l’uno all’altro.

Questo è esattamente ciò di cui abbiamo bisogno per un segnale audio bilanciato! Prendiamo un filo(pin 2) dalla metà della «polarità positiva» dell’avvolgimento e un altro filo(pin 3) dalla metà della «polarità negativa» dell’avvolgimento.

Proteggere il microfono da tensioni CC come l’alimentazione phantom

In teoria, l’alimentazione phantom non dovrebbe influire sui microfoni di uscita del trasformatore, poiché le tensioni CC non causano un campo magnetico alternato e quindi i trasformatori non passano la corrente CC.

Il nastro è collegato attraverso la bobina primaria mentre l’alimentazione phantom a 48 V CC è collegata a entrambe le estremità della bobina secondaria. Pertanto, nessuna tensione CC deve essere trasferita al nastro.

Quindi sì, un trasformatore proteggerà i microfoni dalla tensione CC. Ma questo non vuol dire che l’alimentazione phantom non allungherà o farà esplodere il diaframma a nastro sottile di un microfono se è in cortocircuito o con patch incrociate.

Aiuta a isolare il microfono da altri dispositivi elettronici e RFI

I trasformatori isolano anche i tuoi microfoni da altri dispositivi elettronici e bloccano le RFI(interferenza di radiofrequenza). Questo perché il primario e il secondario non si toccano fisicamente. Possiamo risolvere i problemi di ronzio isolando(«sollevando») il terreno di diversi dispositivi.

Tieni presente che non tutti i trasformatori sono costruiti allo stesso modo e la qualità del trasformatore influenzerà la risposta in frequenza e la massima tensione di ingresso prima della distorsione. I trasformatori economici spesso degradano il segnale. Maggiori informazioni su questo nella sezione «Natura intrinseca di un microfono a nastro».

La natura intrinseca di un microfono a nastro: i pro ei contro

Ogni modello di microfono è diverso, ma ci sono caratteristiche che sono intrinsecamente parte di alcuni tipi di microfoni. A causa della natura del driver del diaframma/nastro, del deflettore, del trasformatore e dell’induzione elettromagnetica, un tipico microfono dinamico a nastro ha le seguenti caratteristiche:

Figura 8 diagramma polare(bidirezionale)

La natura intrinseca del design del microfono a nastro produce un diagramma polare a figura 8.

Un diaframma a nastro è ugualmente sensibile alle onde sonore nella parte anteriore e posteriore, praticamente senza sensibilità dai lati diretto, superiore e inferiore(a causa della sua estrema sottigliezza e del deflettore che lo circonda).

La configurazione naturale dell’elemento nastro e del deflettore produce quindi un modello polare bidirezionale(figura 8).

Diamo un’occhiata a 3 semplici esempi per spiegare come un tipico microfono a nastro è bidirezionale:

• Un forte suono transitorio si verifica direttamente sull’asse davanti al microfono a nastro. Il suono colpisce prima la parte anteriore del nastro, facendolo spostare dalla posizione di riposo. Poco tempo dopo «T», la stessa onda sonora ha viaggiato intorno al deflettore e ha colpito il retro del nastro, e c’è una differenza di pressione sonora adeguata per spostare il diaframma del nastro e creare un segnale audio. Il microfono è sensibile al suono proveniente direttamente dalla parte anteriore.
• La stessa cosa accade da dietro. Diciamo che un suono transitorio si verifica direttamente sull’asse dal retro del microfono a nastro. Il suono colpisce prima il retro del nastro, quindi una «T» brevemente colpisce la parte anteriore. Ciò crea anche un’adeguata differenza di pressione sonora per spostare il diaframma del nastro e creare un segnale audio. Il microfono è sensibile al suono proveniente direttamente dal retro.
• Un terzo suono proviene direttamente dal lato del microfono. Colpisce per primo il deflettore e viaggia contemporaneamente nella parte anteriore e posteriore del diaframma «½T». Poiché la stessa onda di pressione sonora «spinge» contemporaneamente su entrambi i lati del diaframma a nastro, il diaframma non si muove. Non c’è differenza nella pressione sonora per creare un segnale audio. Il microfono non è sensibile al suono proveniente direttamente dai lati.

Forte effetto di prossimità

Questo va di pari passo con la direzionalità del microfono a nastro. Qualsiasi microfono direzionale(bidirezionale, cardioide, ecc.) sarà soggetto all’effetto di prossimità e la figura 8 polari mostrerà l’effetto di prossimità maggiore.

L’effetto di prossimità è un aumento della risposta in frequenza dei bassi quando una sorgente sonora si avvicina al diaframma di un microfono.

• Più bassa è la frequenza, meno la sua componente di fase influenzerà la differenza di pressione sonora tra la parte anteriore e quella posteriore del diaframma. Tuttavia, nelle immediate vicinanze, la componente di ampiezza crea una differenza relativamente grande nella differenza di pressione sonora.
• A frequenze più alte, la componente di fase provoca una grande differenza di pressione sonora. Nelle immediate vicinanze, l’ampiezza complessiva delle alte frequenze causerà una differenza di pressione sonora tra la parte anteriore e quella posteriore del nastro, ma la componente di fase svolgerà comunque il ruolo dominante nel determinare la differenza di pressione sonora.

Pertanto, i suoni a bassa frequenza vengono effettivamente potenziati quando si avvicinano a un microfono a nastro bidirezionale.

Roll-off regolare delle alte frequenze

I microfoni a nastro hanno un roll-off intrinseco delle alte frequenze simile a quello dell’orecchio umano. Questo è un enorme punto di forza ai tempi della registrazione digitale del «suono trasparente».

Nota che questo leggero rolloff ha effettivamente causato la caduta in disgrazia dei microfoni a nastro ai tempi del nastro analogico, che rotola anche via dalle alte frequenze, risultando in un suono ovattato se combinato con il nastro.

Si potrebbe sostenere che i microfoni a nastro hanno risposte in frequenza «migliori» rispetto ai microfoni a condensatore e a bobina mobile dinamici.

• I microfoni dinamici a bobina mobile hanno spesso molte frequenze di risonanza e forti attenuazioni delle alte frequenze che alcuni potrebbero definire confuse e innaturali.
• I microfoni a condensatore hanno risposte in frequenza «piatte» estese che alcuni potrebbero definire dure e innaturali.

I microfoni a nastro hanno quell’intrinseco roll-off «lento» delle alte frequenze, che li fa suonare «caldi» e «naturali». Naturalmente, queste sono descrizioni soggettive.

Innanzitutto, una nota a margine sulla frequenza di risonanza del diaframma del nastro stesso. Per evitare che il nastro si strappi a causa della pressione sonora, non dovrebbe essere troppo teso. L’ondulazione del nastro aiuta a raggiungere questa bassa tensione senza cedere il nastro. A causa della bassa tensione, la frequenza di risonanza di un nastro sarà normalmente ben al di sotto della gamma dell’udito umano. Ciò significa che non vi è alcun picco di risonanza udibile, a differenza dei microfoni a bobina mobile e a condensatore.

Secondo la mia ricerca, il calo di fascia alta del nastro è dovuto a 4 punti principali:

1. Forma irregolare del diaframma a nastro.
2. Il peso ridotto del nastro.
3. Relazione di fase tra la parte anteriore e quella posteriore del diaframma a nastro.
4. effetto di prossimità.

Bassi livelli di uscita

Il grande svantaggio dell’utilizzo di un diaframma/conduttore così sottile ea bassa tensione è che non induce molta tensione mentre si muove attraverso il campo magnetico. In effetti, i microfoni a nastro passivi sono tra i microfoni con le valutazioni di sensibilità più basse. Questa bassa tensione ha anche un’impedenza estremamente bassa.

Questa è semplicemente una limitazione fisica dell’induzione elettromagnetica su una scala così piccola.

Anche i microfoni dinamici a bobina mobile sono «low output». Tuttavia, poiché utilizzano una bobina mobile con molti giri, inducono più tensione di un nastro.

Come abbiamo discusso, i trasformatori step-up vengono utilizzati per aumentare la tensione a livelli di segnale audio utilizzabili con impedenze adeguate. Tuttavia, i trasformatori possono fare solo così tanto, quindi quando si utilizza un microfono a nastro è importante avere un buon guadagno pulito sullo stadio del preamplificatore.

Nella prossima sezione, noteremo che i microfoni a nastro attivi hanno un’elettronica attiva per aumentare ulteriormente il segnale in modo che i nostri preamplificatori microfonici non debbano lavorare così duramente.

Risposta transitoria precisa

Il grande vantaggio dell’utilizzo di un driver/diaframma così sottile ea bassa tensione è che reagisce alla pressione sonora in modo molto preciso.

Questo si riduce all’inerzia. Maggiore è la massa di un diaframma, maggiore è l’energia necessaria per spostarlo. In altre parole, i diaframmi più pesanti sono meno sensibili alla pressione sonora e reagiscono più lentamente rispetto alle loro controparti più leggere.

Il diaframma a nastro estremamente leggero ha un’inerzia molto ridotta e quindi una risposta transitoria molto precisa.

Fragilità

Questa è forse la caratteristica generale più importante dei microfoni a nastro. Sono relativamente fragili.

Pensaci. Abbiamo un nastro che funge da diaframma e da conduttore elettromagnetico. È un pezzo molto importante del design del microfono. Ed è più sottile di una ciocca di capelli!

Come puoi immaginare, è necessario prestare attenzione per proteggere il microfono e concederti più tempo tra una registrazione e l’altra.

Penso che il modo migliore per descrivere la fragilità dei microfoni a nastro sia discutere le cose da fare e da non fare. Entriamo in esso:

• Non esporre il microfono al vento oa raffiche d’aria.
• Usa un filtro pop durante la registrazione della voce
• Utilizzare un parabrezza se si lavora con un microfono a nastro in ambienti ventosi
• Posizionare il microfono fuori asse durante la registrazione di sorgenti SPL elevate
• Non utilizzare microfoni a nastro hot patch con alimentazione phantom attivata
• Utilizzare cavi per microfono di qualità con il cablaggio corretto
• Non esporre il microfono a nastro a particelle estranee.
• Non utilizzare una «calza per microfono» quando si trasporta un microfono a nastro
• Non conservare correttamente il microfono a nastro quando non è in uso
• Non «far cadere» un microfono a nastro

Non esporre il microfono al vento oa raffiche d’aria

Pensa al nastro come faresti con una vela su una barca a vela.

Il nastro è molto sensibile a qualsiasi variazione del suono e soprattutto al vento e alle raffiche d’aria(come le interruzioni vocali). Queste forze aeree hanno il potenziale per allungare il nastro sottile o addirittura strapparlo. Ovviamente non è una buona cosa e il microfono non funzionerà correttamente finché il nastro non verrà riattaccato.

Usa un filtro pop durante la registrazione della voce

Questo è un buon consiglio per qualsiasi microfono. Nessuno vuole esplosive sulle tracce vocali e possono rovinare una grande ripresa vocale.

Ma questo consiglio è particolarmente importante con i microfoni a nastro perché troppo pop vocale potrebbe allungare il nastro!

Utilizzare un parabrezza se si lavora con un microfono a nastro in ambienti ventosi

Ancora una volta, ottimi consigli per qualsiasi microfono. Sentire il vento su un segnale del microfono lo rende praticamente inutile a meno che non sia il suono specifico(terribile) che stai cercando!

Ma ancora una volta, questo vale anche per la sicurezza del nastro, poiché è noto che le raffiche di vento allungano e rompono i diaframmi del nastro sottile.

Posizionare il microfono fuori asse durante la registrazione di forti sorgenti SPL

I microfoni a nastro tendono ad avere schemi polari a figura 8. Ciò significa una colorazione fuori asse del suono minima o nulla!

Quindi, se useremo un microfono a nastro per catturare sorgenti sonore molto forti come una cassa, ad esempio, inclinando il microfono fuori asse catturerà lo stesso «suono» come farebbe in asse, ma la pressione sonora ha vinto va bene. causare quasi altrettanta usura sul nastro.

Se scegliamo di chiudere il microfono su una sorgente sonora forte ed esplosiva, potrebbe essere una buona idea anche schermare il microfono con una sorta di filtro anti-pop come menzionato sopra.

Non applicare hot pad ai microfoni a nastro con alimentazione phantom attivata

Il collegamento a caldo in un jack bay da 1/4 «TRS(tip-ring-sleeve) interromperà momentaneamente l’alimentazione phantom. Questo perché i jack/spine TRS(a differenza dei cavi per microfono XLR) non effettuano tutte e tre le connessioni contemporaneamente.

Sebbene momentaneo, questo cortocircuito di alimentazione phantom inviato a un microfono a nastro passivo può urtare il nastro e ha il potenziale per allungarlo o strapparlo. Questi microfoni passivi non sono progettati per gestire i cortocircuiti dell’alimentazione phantom!

È sempre buona norma disattivare l’alimentazione phantom quando si applica un hot patch.

Nota che i microfoni a nastro attivi hot- plug dovrebbero, in teoria, andare bene… Ma vedi la frase precedente sulle migliori pratiche.

Utilizzare cavi per microfono di qualità con cablaggio adeguato

Per aggiungere al punto precedente, i cavi mal collegati possono anche cortocircuitare l’alimentazione phantom a un microfono a nastro, causando danni al nastro.

Questo vale anche per il fatto che i microfoni a nastro hanno segnali di uscita bassi e quindi richiedono cavi a basso rumore e ben schermati per portare l’audio dove deve andare senza degradazione del segnale.

Ancora una volta, è buona norma utilizzare cavi di alta qualità su tutti i microfoni professionali.

Non esporre il microfono a nastro a particelle estranee

Ci sono potenti magneti all’interno del deflettore di un microfono a nastro. Questi magneti possono attrarre molte minuscole particelle di metallo nello spazio tra i magneti e il nastro. Il minimo attrito o contatto con una particella appuntita potrebbe causare danni permanenti al nastro. A peggiorare le cose, anche le particelle non magnetiche possono rimanere intrappolate nel deflettore del microfono se non vengono prese precauzioni.

Utilizzare una «calza per microfono» quando si trasporta un microfono a nastro

L’uso di una sorta di filtro o addirittura coprendo la griglia del microfono a nastro con la mano durante il viaggio ti aiuterà a proteggerlo dal «vento»(movimento del microfono nell’aria) mentre lo sottoponi a meno particelle sospese nell’aria.

Conservare il microfono a nastro correttamente quando non è in uso

Se salti lo smontaggio per un lavoro particolare, è una buona idea coprire i microfoni a nastro con un coprimicrofono per ridurre l’esposizione alle particelle sospese nell’aria.

Un posto ancora migliore per i microfoni a nastro quando non in uso è all’interno delle loro custodie protettive. Riponi i microfoni in modo che non siano d’intralcio e addirittura posiziona il microfono in posizione verticale anziché su un lato per evitare che il nastro cada durante lo stoccaggio.

Non far cadere il microfono su un microfono a nastro

Se una rapida raffica d’aria, corrente continua a 48 volt o una piccola particella metallica attaccata al magnete del microfono a nastro possono causare lo scoppio del diaframma del nastro, è molto probabile che lo facciano un trauma fisico(caduta, urto, ecc.). lo stesso.

Forse è per questo che vediamo più Shure SM58 che Royer 121 nelle mani dei cantanti sul palco!

La linea di fondo è semplicemente «stai attento!» I microfoni a nastro sono strumenti di precisione meravigliosi e dovrebbero essere trattati come tali.

Altri requisiti

Sì, i microfoni a nastro sono trasduttori che offrono una riproduzione del suono molto accurata. Ma non sempre «giocano bene» con le altre squadre. Parliamo degli altri requisiti che devono essere soddisfatti affinché un microfono a nastro sia all’altezza del suo pieno potenziale:

• Preamplificatore con un guadagno del preamplificatore più pulito del tipico: i microfoni a nastro passivi emetteranno un segnale di livello abbastanza basso. Abbiamo bisogno di un buon guadagno pulito nello stadio del preamplificatore per ridurre al minimo i problemi di rumore, specialmente quando si registrano sorgenti silenziose.
• Preamplificatore ad alta impedenza di ingresso: in genere desideriamo che la nostra impedenza di carico(impedenza del preamplificatore) sia almeno 5 volte l’impedenza di uscita del microfono, o in modo ottimale più di 10 volte. Sebbene i microfoni a nastro passivi abbiano tipicamente un’impedenza di uscita nominale bassa, la loro impedenza varia con la frequenza, diventando spesso molto alta alle basse frequenze. Avere una bassa impedenza di ingresso su un preamplificatore causerà il deterioramento della risposta di fascia bassa del microfono. Può anche causare una risposta transitoria attenuata e una distorsione del segnale.

Nota che possiamo diventare creativi con i «requisiti» e utilizzare effettivamente preamplificatori diversi per cambiare efficacemente il suono di questi microfoni a nastro.

Hai notato come ho incluso il prefisso «passivo» quando descrivo i microfoni sopra? Questo ci porta al punto successivo: che ci sono microfoni a nastro passivi e attivi!

Microfoni a nastro passivi e attivi

I microfoni a nastro passivi sono più o meno ciò di cui abbiamo discusso fino a questo punto. Sono costituiti da:

• Membrana del nastro/driver.
• Deflettore, completo di magnete/i e/o espansioni polari.
• Circuito passivo e trasformatore step-up.

Il microfono a nastro attivo è costituito dalle stesse parti chiave ma ha un circuito attivo aggiunto al design. Questo circuito attivo richiede alimentazione per funzionare.

L’aggiunta di circuiti attivi ha lo scopo di superare i requisiti necessari del classico microfono a nastro passivo. Il circuito attivo è progettato per:

• Produce più guadagno prima dell’uscita del microfono, migliorando il rapporto segnale/rumore.
• Crea un’impedenza costante sullo spettro di frequenza udibile.
• Bonus: protegge il microfono dall’alimentazione phantom.

Per facilità di lettura, analizziamo i vantaggi e gli svantaggi di un nastro attivo rispetto a un microfono a nastro passivo:

• Livello di uscita più alto.
• Migliore segnale a livello di rumore.
• Suono coerente se utilizzato con diversi preamplificatori.
• Protezione dell’alimentazione phantom.
• Ha bisogno di energia per funzionare.
• Ha il suo rumore.

Il punto interessante, per me, ha a che fare con i preamplificatori e la loro colorazione dei microfoni a nastro. Con i microfoni a nastro passivi, possiamo sperimentare con la nostra selezione di preamplificatori e ottenere suoni diversi dal microfono. Con i microfoni a nastro attivi, abbiamo coerenza, quindi sappiamo come dovrebbe suonare il microfono quando è collegato a qualsiasi dispositivo audio.

La catena portacavi: dalla sorgente sonora all’uscita del microfono

Ricapitoliamo e descriviamo il percorso energetico della voce attraverso un microfono a nastro. Mi riferirò al suono/audio come energia per approfondire la nostra comprensione del microfono come trasduttore(un dispositivo che trasforma una forma di energia in un’altra forma di energia).

Ecco come nominerò i tipi di energie per questo segmento:

• Energia dell’onda meccanica: l’energia associata al movimento e alla posizione di un oggetto fisico.
• Energia acustica: l’energia associata alla vibrazione della materia in un fluido(aria) lungo un’onda meccanica(onda sonora).
• Energia elettrica: L’energia associata alla tensione e alla corrente attraverso un circuito.

Tieni presente che queste non sono descrizioni perfette, ma solo brevi spiegazioni per evitare confusione in questa sezione dell’articolo.

Entriamo! In forma puntuale:

• Il suono vibra attorno al nastro. Energia acustica.

• La variazione della pressione sonora contro la parte anteriore e posteriore del nastro fa vibrare avanti e indietro nella sua posizione di riposo. Trasduzione di energia da acustica a meccanica.

• Il movimento del nastro nel campo magnetico provoca l’induzione di una tensione CA attraverso di esso. Trasduzione dell’energia meccanica in elettrica.

• Un filo di segnale da ciascuna estremità del nastro crea un circuito con l’avvolgimento primario del trasformatore step-up. Energia elettrica.

• La tensione CA attraverso l’avvolgimento primario induce un campo magnetico variabile nel nucleo magnetico del trasformatore. Energia elettrica.

• Il campo magnetico variabile nel trasformatore elevatore induce una grande tensione CA nell’avvolgimento secondario. Energia elettrica.

• La bobina secondaria è al centro, creando polarità inversa sui pin 2 e 3(audio bilanciato). Energia elettrica.

• Il pin 1 è collegato a massa sul microfono e, insieme ai pin 2 e 3, il segnale audio viene inviato attraverso l’uscita del microfono. Energia elettrica.

Il punto in cui inviamo questo segnale audio in uscita va oltre lo scopo di questo articolo, ma potrebbe essere a un preamplificatore microfonico, un’interfaccia audio, direttamente a un mixer o altoparlante, ecc. Ci sono molte opzioni!

5 comuni microfoni a nastro dinamici

Ho pensato di mettere insieme un breve elenco di microfoni a nastro comuni e discutere come si relazionano alle caratteristiche generali previste per i microfoni a nastro.

Invece di creare «mini-recensioni» di ciascuno dei 5 microfoni comuni, condividerò solo le specifiche che penso li rappresentino meglio. Mi collegherò anche alle schede tecniche a cui mi riferisco in modo da poter dare un’occhiata migliore alle specifiche del microfono(in particolare le tabelle di risposta in frequenza).

Proprio come Shure ha sfruttato al massimo l’elenco dei microfoni dinamici a bobina mobile, Royer ha sfruttato al massimo l’elenco dei microfoni a nastro.

Si prega di notare che aggiungerò collegamenti per controllare i prezzi di questi microfoni. Questa non è una guida per l’acquirente, ma se sei interessato all’acquisto di uno di questi microfoni mentre aiuti a supportare questo blog, considera l’utilizzo dei link di affiliazione forniti!

Quindi ecco 5 microfoni a nastro comuni(se non i più comuni) sul mercato:

Royer R-121

Il Royer 121 è il microfono a nastro di punta dell’azienda di punta di microfoni a nastro.

Le specifiche caratteristiche del Royer R-121:

• Una risposta in frequenza di 30 – 15.000 Hz ± 3dB.
• Figura 8 diagramma polare(bidirezionale).
• Nastro in alluminio da 2,5 micron.
• Magneti al neodimio terre rare.
• Impedenza di uscita 300 ohm a 1K(nominale).
• SPL massimo di 135 dB a 30 Hz.
• Sensibilità di -47 dB(rif. 1v/pa).

Fare clic qui per visualizzare la scheda tecnica di riferimento Royer 121.

Royer R-122 MKII

Il Royer 122 MKII è come il fratello attivo del 121. Si noti che c’è una differenza nella sensibilità ma non nella valutazione SPL massima. Queste specifiche ci dicono che il circuito attivo del Royer 122 MKII aumenta il guadagno all’uscita del microfono. Si noti inoltre che l’impedenza di uscita è «bilanciata» anziché «nominale» come il 121.

Le specifiche caratteristiche del Royer R-122 MKII:

• Una risposta in frequenza di 30 – 15.000 Hz ± 3dB.
• Figura 8 diagramma polare(bidirezionale).
• Nastro in alluminio da 2,5 micron.
• Magneti al neodimio terre rare.
• Impedenza di uscita di 200 Ohm, bilanciata.
• SPL massimo di 135 dB a 30 Hz.
• Sensibilità di -36 dB(rif. 1v/pa ± 1 dB).
• Richiede alimentazione phantom.

Fare clic qui per visualizzare la scheda tecnica di riferimento del Royer 122 MKII.

Royer R-10

Il Royer R-10 è un microfono a nastro passivo Royer «economico». È costruito più piccolo ma più robusto di un tipico microfono a nastro ed è persino commercializzato per applicazioni live. Tuttavia, starei comunque molto attento!

Le specifiche caratteristiche del Royer R-10:

• Una risposta in frequenza di 30 – 15.000 Hz ± 3dB.
• Figura 8 diagramma polare(bidirezionale).
• Nastro in alluminio da 2,5 micron.
• Magneti al neodimio in terre rare(grado 52).
• Impedenza di uscita di 100 ohm.
• SPL massimo di 135dB a 50Hz e 160dB a 1kHz.
• Sensibilità di -54dBv(riferimento 1v/pa).

Fare clic qui per visualizzare la scheda tecnica di riferimento Royer R-10.

Cavolo 4038

Le specifiche caratteristiche del Coles 4038:

• Una risposta in frequenza da 30 a 20.000 Hz.
• Figura 8 schema polare(bidirezionale).
• Nastro in alluminio ondulato sottile 59,7 mm di lunghezza x 4,7 mm di larghezza x 1,8 micron
• Magneti al neodimio.
• Impedenza di uscita 270 ohm.
• SPL massimo di 140 dB SPL, 1 kHz a 1% THD
• Sensibilità di 2,25 mV/Pa.

Fare clic qui per visualizzare la scheda tecnica Coles 4038 di riferimento.

SAA R84/R84A

Gli AEA sono davvero ottimi microfoni a nastro. Se dovessi scrivere questo stesso articolo tra cinque anni, scommetterei che AEA avrebbe uno o due microfoni in più nell’elenco «comuni». L’AEA R84 è disponibile in due versioni: passiva(R84) e attiva(R84A). Scopri le differenze qui:

Le specifiche caratteristiche dell’AEA R84:

• Una risposta in frequenza da «<20 Hz a >20 kHz».
• Figura 8 modello nativo bidirezionale.
• Nastro ondulato in alluminio puro da 1,8 micron.
• Materiale del magnete non specificato.
• Impedenza di uscita 270 Ω nominale.
• SPL massimo di 165 + dB SPL(1% terza armonica > 1 kHz).
• Sensibilità di 2,5 mV/Pa(-52 dBv/Pa).

Le specifiche caratteristiche dell’AEA R84A:

• Una risposta in frequenza da «<20 Hz a >20 kHz».
• Figura 8 modello nativo bidirezionale.
• Nastro ondulato in alluminio puro da 1,8 micron.
• Materiale del magnete non specificato.
• Impedenza di uscita a banda larga di 92 Ω.
• SPL massimo di 141 + dB SPL(1% terza armonica > 1 kHz).
• Sensibilità di 6,3 mV/Pa(-44 dBv/Pa).
• Richiede alimentazione phantom(48V, 7mA).

Fare clic qui per visualizzare la scheda tecnica AEA R84 di riferimento.

Domande correlate

I microfoni a nastro vanno bene per la voce? Il suono naturale di un microfono a nastro può catturare la voce incredibilmente bene e aggiungere un carattere piacevole a una performance vocale. Per ottenere i migliori risultati quando si utilizzano microfoni a nastro sulla voce, è buona norma utilizzare un preamplificatore pulito e un filtro anti-pop potente per aumentare il segnale debole ed evitare di sovraccaricare il diaframma.

L’alimentazione phantom distruggerà il mio microfono a nastro? Non è probabile. I moderni microfoni a nastro sono progettati con trasformatori e altri componenti elettronici passivi che impediscono all’alimentazione phantom di danneggiare il diaframma del nastro. Tuttavia, il collegamento a caldo o il cortocircuito della tensione CC su un microfono a nastro possono friggere il diaframma, quindi è meglio non applicare l’alimentazione phantom.