Quali sono le differenze tra i microfoni a tubo e quelli FET?

I microfoni a condensatore tubolari sono comunemente apprezzati per il loro carattere, mentre i microfoni tubeless(FET) sono spesso descritti come più accurati e sono molto più popolari oggi sul mercato. Tutte preferenze soggettive, ci sono altre importanti differenze tra il tubo e il microfono FET.

Quali sono le differenze tra i microfoni a tubo e quelli FET?

Le valvole a vuoto e i transistor ad effetto di campo agiscono come convertitori di impedenza e pseudoamplificatori nei microfoni attivi che richiedono tale elaborazione. I microfoni a tubo hanno tubi a vuoto, mentre i microfoni FET hanno FET. In generale, la tecnologia dei tubi aggiunge più colore ed è più fragile del FET a stato solido.

Nei paragrafi seguenti approfondiremo la scoperta di ulteriori differenze tra microfoni a tubo e microfoni FET.

tubo vs. microfoni FET

Le tabelle sono un modo semplice per diffondere informazioni. Vediamo le differenze tra microfoni a tubo e FET nella tabella seguente:

	microfoni a tubo	microfoni FET
convertitore di impedenza	Tubo a vuoto(almeno un triodo)	Transistor ad effetto di campo(spesso JFET)
Alimentazione elettrica	Alimentatori esterni	Alimentazione phantom o tensione di polarizzazione CC
rumore di sé	Più	Meno
qualità audio	Tipicamente più caldo(saturazione del tubo e rolloff di fascia alta)	Tipicamente più fresco(acquisizione del suono accurata)
Uscita accoppiata a trasformatore	sì	Qualche volta
Durabilità	Componenti fragili del tubo	Componenti a stato solido di maggiore durata
Prezzo	Molto costoso	meno caro

Somiglianze tra microfoni a tubo e FET

Prima di entrare nella differenza tra i microfoni Tube e FET, è un esercizio che vale la pena notare le somiglianze.

I microfoni a tubo e FET non sono due diversi tipi di trasduttori, ma differenziano invece tra diverse topografie elettroniche attive. Quindi possiamo dire che i microfoni valvolari e FET sono attivi.

Tubo e FET in genere costituiscono i due tipi di convertitori di impedenza nei microfoni a condensatore, sebbene siano presenti anche in alcuni modelli di microfoni a nastro.

In effetti, le valvole a vuoto e i transistor a effetto di campo svolgono lo stesso lavoro nel design di un microfono: conversione di impedenza e pseudoamplificazione. Quindi, anche se questi microfoni sono diversi l’uno dall’altro, la loro elaborazione del segnale è quasi la stessa.

convertitore di impedenza

Abbiamo accennato al fatto che i tubi a vuoto e i FET svolgono lo stesso ruolo nella progettazione di microfoni attivi. Agiscono principalmente come convertitori di impedenza e in una certa misura come pseudoamplificatori.

Questa è l’ovvia differenza: i microfoni a valvole hanno tubi a vuoto, mentre i microfoni FET hanno transistor ad effetto di campo.

In questa sezione, assumeremo che tubi e FET siano all’interno di microfoni a condensatore, cosa che spesso accade, ma non sempre.

I microfoni a valvole utilizzano tubi a vuoto come convertitori di impedenza.

Le capsule microfoniche a condensatore emettono naturalmente un segnale audio con un’impedenza estremamente elevata. Con un’impedenza così elevata, il segnale elettrico non sarà in grado di viaggiare attraverso una lunghezza significativa di filo/circuito senza un grave degrado.

Progettare il microfono con un tubo a vuoto a triodo subito dopo la capsula aiuta a ridurre l’impedenza del segnale.

Ecco un semplice diagramma di una valvola a triodo:

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

Un tubo a vuoto a triodo richiede calore per funzionare correttamente. Un riscaldatore o un filamento fa parte del progetto e trae elettricità da una fonte di alimentazione esterna per riscaldare efficacemente il tubo.

Una volta riscaldato, il catodo inizierà a emettere elettroni. Questi elettroni caricati negativamente fluiscono naturalmente dal catodo alla piastra anodica caricata positivamente. Questo flusso di elettroni è essenzialmente una corrente elettrica e il tubo può essere incorporato in un circuito.

Questo flusso di elettroni è sbilanciato e ha un’impedenza relativamente bassa.

La descrizione sopra ci dice come funziona un tubo a vuoto a diodi, ma come si inseriscono i triodi nel design del microfono? È qui che entra in gioco la griglia.

Puoi pensare alla griglia come a un ingresso ad alta impedenza. È collegato elettricamente alla capsula del microfono e riceve la tensione CA(segnale del microfono) dalla capsula.

La griglia quindi modula il flusso di elettroni dal catodo all’anodo. Quando il segnale CA nella rete è al picco, anche il flusso tra catodo e anodo sarà al livello più alto. Quando il segnale AC nella rete è in una valle, anche il flusso tra catodo e anodo sarà al livello più basso.

Quindi un segnale a basso livello e ad alta impedenza dalla capsula del microfono modula efficacemente un segnale di impedenza inferiore con un’ampiezza maggiore. In altre parole, il tubo funge da convertitore di impedenza e amplificatore per il segnale del microfono.

Si noti che le valvole a vuoto non sono realmente amplificatori, poiché non applicano il guadagno direttamente al segnale. Piuttosto, usano un segnale per modulare un segnale più grande.

Il tubo a vuoto è stato inventato nel 1904. Il triodo, che è il tubo a vuoto più elementare per applicazioni microfoniche, è stato introdotto nel 1906 con il nome «The Audion».

Il primo microfono a tubo a raggiungere il mercato commerciale fu il Neumann CV3 «The Bottle», pubblicato nel 1928. Era un microfono a condensatore a tubo a diaframma largo.

I microfoni FET utilizzano transistor ad effetto di campo come convertitori di impedenza.

I transistor a effetto di campo forniscono la stessa funzione pratica del tubo a triodo, solo in un modo diverso. Discutiamone.

Ecco un semplice diagramma di un transistor ad effetto di campo:

• S: fonte
• D: drenaggio
• G: porta

Con il FET, viene applicata una tensione di polarizzazione alla sorgente/scarico e viene prodotta una corrente elettrica tra la sorgente e lo scarico.

I transistor sono semiconduttori tipicamente realizzati con silicio drogato. Hanno un canale attivo attraverso il quale i portatori di carica(elettroni o buchi) scorrono dalla sorgente allo scarico.

Quindi qui abbiamo una corrente elettrica che scorre dalla sorgente allo scarico.

La conducibilità del canale attivo dalla sorgente allo scarico è una funzione della tensione applicata al gate(attraverso i terminali gate e source). Questa tensione è la tensione CA o il segnale del microfono dalla capsula del microfono.

Come per la griglia a triodo, il gate del FET può essere considerato un ingresso ad alta impedenza.

Il segnale in uscita dalla capsula microfonica viene quindi inviato direttamente al gate. Questo modula efficacemente un altro segnale all’»uscita» del FET. Questo segnale di uscita ha un’impedenza inferiore e spesso ha un’ampiezza maggiore.

Quindi, in effetti, il FET funge sia da convertitore di impedenza che da pseudoamplificatore, proprio come la valvola a vuoto menzionata sopra.

I FET non sono realmente amplificatori perché non applicano il guadagno direttamente al segnale. Piuttosto, usano un segnale per modulare un segnale più grande.

Il transistor è stato inventato nel 1947. La teoria alla base dei transistor ad effetto di campo iniziò a svilupparsi all’inizio degli anni ’20 e nel 1953 fu creato il primo JFET(transistor ad effetto di campo del gate di giunzione) che funzionava in modo simile. pratica.

Il primo microfono FET a stato solido venduto in commercio è stato lo Schoeps CMT 20, che è stato rilasciato nel 1964.

Si noti che i tubi e i FET svolgono le stesse funzioni nei progetti di microfoni a nastro attivi. Naturalmente, i segnali microfonici degli elementi a nastro hanno impedenze inferiori rispetto a quelli delle capsule a condensatore. Quindi la conversione dell’impedenza potrebbe non essere così regolamentare(sebbene a volte il segnale del nastro venga potenziato ad alta impedenza tramite un trasformatore step-up prima di entrare nel tubo o nel FET).

Alimentazione elettrica

Come discusso nella sezione delle somiglianze, sono attivi sia i microfoni a valvole che quelli FET. Ciò significa che entrambi richiedono alimentazione esterna per funzionare correttamente. La fonte di questa potenza, tuttavia, è diversa tra i due tipi di microfono.

I microfoni a tubo richiedono alimentatori esterni.

Il riscaldamento di un tubo a vuoto richiede generalmente più potenza di qualsiasi altro componente attivo all’interno del microfono. Con i microfoni a condensatore a tubo, un alimentatore esterno riscalda efficacemente il tubo e carica la capsula.

I microfoni a tubo sono venuti prima dell’alimentazione phantom e delle tensioni di polarizzazione CC erano metodi comuni per alimentare i microfoni attivi. Nonostante ciò, i moderni microfoni a tubo sono progettati con unità di alimentazione esterne perché richiedono più potenza di quella che può essere fornita da phantom o bias.

I microfoni FET generalmente ottengono la loro alimentazione dalla tensione di polarizzazione CC o dall’alimentazione phantom.

I microfoni a stato solido richiedono molta meno energia rispetto alle loro controparti a valvole.

Parliamo di microfoni a condensatore. Li separeremo ulteriormente in veri condensatori e condensatori a elettrete.

I veri condensatori richiedono una tensione esterna per caricare correttamente le loro capsule, mentre i condensatori electret utilizzano materiale electret per mantenere una carica quasi permanente nelle loro capsule.

Quindi, con i veri condensatori, richiedono alimentazione esterna per le loro capsule, convertitori di impedenza FET e talvolta per i loro circuiti stampati. Questa alimentazione il più delle volte proviene dall’alimentazione phantom, fornita tramite preamplificatori microfonici, unità autonome o batterie(in alcuni modelli di microfoni).

Con i condensatori a elettrete, l’alimentazione esterna è richiesta solo per i loro convertitori di impedenza FET e, in alcuni casi, per i loro circuiti stampati. A seconda del design del microfono, questo può essere fatto tramite alimentazione phantom o tensione di polarizzazione CC. La tensione di polarizzazione CC viene spesso fornita ai microfoni a elettrete in miniatura tramite trasmettitori wireless.

Si noti che con i microfoni a nastro attivi, non viene inviata alcuna quantità di alimentazione all’elemento a nastro/deflettore. Tuttavia, i microfoni a nastro a tubo richiedono alimentatori esterni, mentre i microfoni a nastro electret e veri possono funzionare con alimentazione phantom(o polarizzazione CC).

rumore di sé

I microfoni attivi hanno naturalmente quello che è noto come rumore automatico. Questo rumore personale è il rumore intrinseco aggiunto al segnale del microfono dai componenti attivi anche quando non è presente alcun suono.

I microfoni a tubo in genere hanno un rumore di fondo maggiore rispetto ai microfoni FET.

I tubi a vuoto, con il loro incapsulamento in vetro e riscaldatori, producono naturalmente un po’ più di rumore rispetto ai FET a semiconduttore. Ciò è dovuto, in parte, alla maggiore tensione richiesta dalle valvole per funzionare correttamente.

Di tutti i microfoni attivi, i moderni microfoni a condensatore a grande diaframma a stato solido hanno in genere i valori di auto-rumore più bassi(anche inferiori a 10 dBA). Ciò è in gran parte dovuto al fatto che il FET è più silenzioso di un tubo e il diaframma grande produce un segnale più grande di un diaframma piccolo, il che migliora il rapporto segnale-rumore.

Le valvole spesso aggiungono anche «suono valvolare», una leggera colorazione al segnale del microfono molto apprezzata da audiofili, ingegneri e musicisti.

qualità audio

Le valvole a vuoto di alta qualità e i transistor ad effetto di campo di alta qualità suonano alla grande e aiutano a produrre un’eccellente qualità audio dai microfoni.

Tuttavia, c’è molto dibattito su come i microfoni a valvole e FET suonino in modo diverso l’uno dall’altro. Discutiamone brevemente qui.

In generale, i microfoni a tubo suonano:

• Più caldo e più ricco.
• Più grande, più grande e più dimensionale.
• Estremità superiore più liscia.

In generale, i microfoni FET suonano:

• Dettagliato, onesto e preciso.
• Più fresco e luminoso.

Vale la pena notare che non tutti i microfoni a valvole e FET producono un audio di alta qualità.

Detto questo, se un produttore si prende la briga di mettere sul mercato un microfono a tubo a vuoto oggi, probabilmente farà di tutto per produrre un microfono di alta qualità.

Lo stesso non si può dire per i microfoni FET, poiché i FET sono relativamente facili ed economici da produrre. Ad esempio, i microfoni a elettrete economici nell’elettronica di consumo hanno i FET nel loro design.

Trasformatore o senza trasformatore?

I trasformatori audio sono talvolta inclusi nel design dell’uscita dei microfoni. Agiscono per bilanciare il segnale del microfono; aumentare o diminuire la tensione(potenza del segnale del microfono); regolare l’impedenza di uscita del segnale ai livelli appropriati; e per proteggere il microfono da tensioni CC come polarizzazione CC e alimentazione phantom.

I microfoni a valvole hanno sempre trasformatori di uscita.

I trasformatori step-down sono in genere progettati in uscite microfoniche a tubo. Questi trasformatori erano assolutamente necessari quando l’elettronica a stato solido non era disponibile e sono ancora ampiamente utilizzati oggi.

I trasformatori step-down agiscono per ridurre l’impedenza a livelli utilizzabili bilanciando il segnale audio emesso dal tubo all’uscita del microfono. Questi due passaggi sono necessari affinché il microfono fornisca un audio coerente e di alta qualità.

Sebbene i microfoni a valvole oggi possano optare per circuiti di uscita senza trasformatore, generalmente non lo fanno.

I microfoni FET a volte hanno trasformatori di uscita.

Tutti i primi condensatori a stato solido avevano anche trasformatori per aiutare a bilanciare le loro uscite e regolare l’impedenza del loro segnale di uscita.

Tuttavia, alla fine degli anni ’70, i produttori iniziarono a passare a progetti di circuiti di uscita senza trasformatore più convenienti.

Questi circuiti di uscita erano realizzati con elettronica a stato solido che presentava molteplici vantaggi rispetto ai trasformatori audio: in particolare riduzione del rumore, costi e dimensioni. I trasformatori di alta qualità non sono scesi molto di prezzo nel corso degli anni, ma i transistor e altri componenti a stato solido stanno diventando sempre più economici.

Oggi ci sono molti condensatori sul mercato con e senza trasformatore.

Durabilità

Durabilità e longevità spesso vanno di pari passo. La scelta di un microfono che duri a lungo è essenziale, soprattutto quando alcuni microfoni a valvole e FET costano così tanto(vedremo i prezzi nella prossima sezione). Quindi, in che modo i microfoni valvolari e FET sono diversi in termini di durata?

I microfoni a tubo sono generalmente meno durevoli dei microfoni FET.

L’elettronica del tubo a vuoto è, per impostazione predefinita, meno durevole dell’elettronica a transistor. Quindi, a parità di condizioni, i microfoni a valvole sono meno durevoli dei microfoni FET. Perchè è questo?

I tubi sono realizzati in vetro mentre i FET sono realizzati in materiale semiconduttore a stato solido come il silicio. Se urtato o fatto cadere, ad esempio, è più probabile che il vetro nel tubo si rompa rispetto al transistor.

I tubi richiedono riscaldatori, che hanno una durata limitata prima di bruciarsi. I transistor non hanno gli stessi problemi di esaurimento.

I tubi a vuoto sono più sensibili all’umidità e molto più sensibili alla temperatura rispetto ai FET a stato solido. Ad esempio, se stavi trasportando microfoni al freddo in un altro studio, sarebbe saggio lasciare che i microfoni a tubo si scaldino naturalmente a temperatura ambiente prima dell’uso, mentre i microfoni FET probabilmente vanno bene per iniziare a usarli subito.

Prezzo

I microfoni a tubo sono noti per i loro prezzi elevati. I microfoni FET includono una gamma così ampia di prodotti che la loro fascia di prezzo riflette questa larghezza.

Fascia di prezzo del microfono a tubo:

I microfoni a condensatore e a nastro più costosi sul mercato hanno l’elettronica a valvole. Sebbene ci siano alcuni microfoni a tubo di consumo economici sul mercato, cercherai almeno $500 per un microfono a tubo prosumer entry-level.

I microfoni a tubo, in particolare i modelli vintage molto ricercati, hanno un prezzo superiore a $10.000.

Anche i microfoni a nastro attivi dotati di elettronica a tubo sono piuttosto costosi. L’AEA A440, ad esempio, costa ben $5.800.

Fascia di prezzo del microfono FET:

Come accennato in precedenza, i microfoni FET vanno da microfoni a elettrete di consumo economici a microfoni da studio professionali di alta qualità.

I prezzi per i microfoni FET vanno da meno di $0,01(per ordini all’ingrosso di microfoni a elettrete economici) a diverse migliaia di dollari.

Domande correlate

Quali sono le differenze tra microfoni a condensatore e dinamici? La principale differenza tra microfoni dinamici e a condensatore è che la dinamica converte il suono in audio utilizzando l’induzione elettromagnetica, mentre i condensatori lo fanno utilizzando principi elettrostatici. Ciò porta a differenze nel design e nel suono generale. I condensatori sono attivi mentre le dinamiche sono generalmente passive.

Quali sono le differenze tra i condensatori a diaframma grande(LDC) e i condensatori a diaframma piccolo(SDC)? Gli LDC hanno tipicamente un diametro del diaframma maggiore di 1″, mentre i diametri del diaframma SDC sono in genere inferiori a 1/2″(questo significa che c’è un’area grigia nel mezzo). Gli LDC sono in genere più silenziosi e hanno più carattere, mentre gli SDC beneficiano di risposte in frequenza, transitorie e polari più accurate/coerenti.