La guía completa y detallada de los micrófonos de condensador de tubo
Aunque los tubos han sido reemplazados en gran parte por transistores en la gran mayoría de los circuitos eléctricos, todavía se usan a veces (y a menudo se aprecian) en la industria del audio y en los micrófonos. De hecho, muchos de los mejores micrófonos que jamás se hayan producido son micrófonos de condensador de tubo.
¿Qué es un micrófono de condensador de tubo? Un micrófono de condensador de tubo es un transductor de micrófono activo que convierte el sonido (energía de onda mecánica) en audio (energía eléctrica) a través de una cápsula de condensador y componentes electrónicos de tubo de vacío. Los micrófonos de tubo son amados por su carácter cálido y su precisa captación de sonido, y son buscados en estudios de todo el mundo.
En esta guía completa y detallada de los micrófonos de condensador de tubo, discutiremos todo lo que necesita saber sobre los micrófonos de tubo y, con suerte, ¡responderemos cualquier pregunta que tenga en el camino!
¿Qué es un micrófono de condensador de tubo?
La definición de condensador de tubo puede ser tan fácil como desentrañar su nombre: un micrófono de condensador de tubo es simplemente un micrófono de condensador con electrónica de tubo. Sin embargo, eso es demasiado fácil, así que profundicemos en cada una de estas descripciones con más detalle.
¿Qué es un micrófono de condensador?
Un micrófono de condensador es un micrófono activo (requiere energía) que convierte el sonido en audio a través de principios electrostáticos y una cápsula que actúa como un condensador de placas paralelas.
Hay muchos tipos de micrófonos de condensador (incluidos los condensadores de tubo). El componente clave que hace que un micrófono sea un «condensador» es la cápsula, así que analicemos aquí las cápsulas del condensador.
La cápsula del condensador es efectivamente un condensador de placas paralelas. Una placa es una membrana móvil (conocida como placa frontal o diafragma) y la otra placa es estacionaria (conocida como placa trasera).
La cápsula del condensador debe tener una carga eléctrica permanente. En el caso de los micrófonos de tubo, esta carga se suministra mediante una fuente de alimentación externa. En otros micrófonos, la carga puede suministrarse mediante alimentación fantasma o la cápsula puede incluso cargarse permanentemente con material electret.
Para mantener la carga fija necesaria para el funcionamiento adecuado de la cápsula, el condensador debe tener una impedancia increíblemente alta para que la carga no se agote.
A medida que el diafragma se mueve hacia adelante y hacia atrás, la capacitancia de la cápsula cambia. Cuando el condensador tiene una carga fija, este cambio en la capacitancia hace que se produzca un voltaje de CA (señal de micrófono).
¿Qué son los componentes electrónicos de tubo?
La electrónica de tubo es cualquier electrónica que involucre un tubo de vacío (también conocido como válvula, tubo termoiónico o tubo de electrones). Un tubo de vacío es un dispositivo que controla el flujo de corriente eléctrica en el vacío entre electrodos cuando se aplica un voltaje. El término «tubo» proviene del hecho de que el dispositivo parece un tubo de vidrio o cerámica sellado.
En los micrófonos de tubo, el tubo básico es un tubo de triodo, lo que significa que el tubo tiene tres electrodos distintos. Los triodos son famosos por sus habilidades de amplificación, como lo descubriremos pronto.
¿Recuerda que la cápsula del micrófono de condensador tiene una impedancia increíblemente alta y emite una señal con alta impedancia? Bueno, el tubo de vacío se usa principalmente para reducir (convertir) esta impedancia de señal para que la señal del micrófono se pueda usar correctamente. El tubo de vacío también actúa para amplificar el nivel de la señal.
El tubo se calienta a través de la fuente de alimentación externa y comienza a emitir una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica es modulada efectivamente por la señal de salida de bajo nivel de alta impedancia de la cápsula. La corriente/voltaje de alto nivel de baja impedancia modulada finalmente se convierte en la señal de salida del micrófono.
Los componentes electrónicos de los tubos son apreciados por el color que agregan a las señales de audio. Un tubo comprimirá naturalmente la señal de audio y agregará una ligera saturación/distorsión armónica que es agradable al oído.
Resumen de la definición de un micrófono de condensador de tubo
Ahora que sabemos qué es un micrófono de condensador y qué son los componentes electrónicos de tubo, tenemos una buena idea de lo que es un micrófono de condensador de tubo.
Un micrófono de condensador de tubo actúa como un transductor, convirtiendo el sonido en audio a través de una cápsula de condensador electrostático. Esta señal de audio luego se envía a un tubo de vacío para convertir la impedancia y aumentar el nivel de la señal.
Para reiterar, las 2 conclusiones clave aquí son que los micrófonos de condensador de tubo tienen:
- Cápsulas de condensador.
- Electrónica de tubo.
Discutiremos el funcionamiento interno de los micrófonos de condensador de tubo en la sección ¿Cómo funcionan los micrófonos de condensador de tubo? pero primero, repasemos un poco la historia de los condensadores de tubo. No sería una guía completa sin historia, ¿verdad?
Un poco de historia sobre los micrófonos de condensador de tubo
Comencemos por el principio con la invención del tubo de vacío.
Breve historia del tubo de vacío
En 1904, Sir John Ambrose Fleming, un ingeniero eléctrico y físico inglés, inventó el primer tubo de vacío. Este tubo era un diodo, lo que significa que tenía dos electrodos.
En 1905, Lee De Forest, un inventor estadounidense, ideó el primer tubo de vacío triodo (con tres electrodos, incluida la rejilla de control). El diseño de triodo permite que el tubo actúe como un amplificador y es, hasta el día de hoy, el tipo de tubo básico utilizado en los micrófonos. Esta patente fue otorgada en 1906.
En la década de 1920, los tubos de vacío se habían utilizado ampliamente en circuitos y tecnología eléctricos. Los fabricantes de micrófonos habían comenzado a experimentar con tubos de vacío en sus diseños de micrófonos.
Breve historia del micrófono de condensador
En 1916, Edward Christopher Wente, un físico estadounidense, inventó el primer micrófono de condensador mientras trabajaba en Western Electric.
Este micrófono fue diseñado con dos placas: la placa frontal/diafragma era delgada y móvil y la placa posterior era más gruesa y fija. Las dos placas formaron un condensador (entonces denominado «condensador», de ahí el nombre). Se aplicó un voltaje constante a través de la placa para mantener una carga fija.
A medida que el diafragma se movió, la distancia entre las placas cambió, lo que alteró la capacitancia del capacitor de placas paralelas.
Al mantener una carga fija a través de las placas, cualquier cambio en la capacitancia provocó un cambio de voltaje inversamente proporcional. Por lo tanto, el diafragma en movimiento provocó que se emitiera un voltaje de CA coincidente (señal de micrófono) desde el micrófono.
Breve historia del micrófono de condensador de tubo
En 1928, Georg Neumann hizo historia con los micrófonos (como suele hacer él y su empresa, Neuman GmbH) cuando lanzaron el primer micrófono de condensador disponible comercialmente.
Este micrófono era el CMV3, más conocido como «The Bottle».
El CMV3 contó con cápsulas intercambiables para lograr diferentes patrones polares. Fue diseñado con electrónica de válvulas basada en triodos RE084.
Desde entonces, los fabricantes de micrófonos de todo el mundo han estado produciendo micrófonos de condensador de tubo de alta calidad para la industria del audio.
Una breve historia de los transistores
Los tubos de vacío siguieron siendo increíblemente populares en los circuitos eléctricos hasta que fueron reemplazados en gran medida por transistores más baratos, más pequeños y más eficientes.
En 1947, los físicos estadounidenses de Bell Laboratories (John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley) inventaron el primer transistor de contacto puntual.
Los transistores de efecto de campo no aparecerían prácticamente en la tecnología de los micrófonos hasta mediados de la década de 1960, pero se han convertido en estándar en el diseño de micrófonos de condensador desde su introducción.
Muchos micrófonos de condensador modernos son de estado sólido. En otras palabras, utilizan circuitos electrónicos basados en transistores en lugar de circuitos electrónicos basados en tubos. Como se mencionó anteriormente, los transistores son más baratos, más eficientes, más pequeños y, una ventaja adicional, a menudo suenan “más limpios” que los tubos.
¿Cómo funcionan los micrófonos de condensador de tubo?
En la sección ¿Qué es un micrófono de condensador de tubo? repasamos los conceptos básicos de las cápsulas de condensador y la electrónica de los tubos.
En esta sección, veremos el funcionamiento interno de un micrófono de condensador de tubo con mayor detalle.
Por supuesto, no hay modelos de micrófonos de dos tubos iguales, pero la mayoría sigue un patrón general de componentes. Estos componentes se muestran en el diagrama simplificado a continuación:
Los componentes principales de un micrófono de condensador de tubo son los siguientes:
Repasemos cada uno de estos componentes de manera más completa, ¿de acuerdo?
La cápsula del condensador
La cápsula de condensador es el elemento transductor del micrófono de condensador de tubo. Los transductores son dispositivos que transforman una forma de energía en otra. La cápsula, entonces, es la parte del micrófono de condensador de tubo que se encarga de convertir las ondas sonoras (energía de onda mecánica) en señales de audio (energía eléctrica).
Para convertir el sonido en audio, la cápsula del condensador se basa en principios electrostáticos. De hecho, a los micrófonos de condensador se les denominaba, y en ocasiones todavía se les llama, «micrófonos electrostáticos».
Con eso en mente, analicemos la estructura de la cápsula del condensador. La cápsula típica está compuesta por los siguientes componentes:
- Diafragma (placa frontal)
- Placa trasera
- Anillo tensor
- Espaciadores
- Alambres conductores eléctricos
- Alojamiento
Tenga en cuenta que algunas cápsulas tienen dos diafragmas e incluso dos placas posteriores en su diseño. Más sobre estos diseños en la sección Micrófonos de condensador de tubo de múltiples patrones.
Para visualizar mejor la cápsula del micrófono de condensador, echemos un vistazo a un diagrama simple que muestra lo esencial:
- Diafragma: el diafragma actúa como la placa frontal móvil del condensador de placas paralelas. Es una membrana delgada a menudo hecha de Mylar pulverizado con oro.
- Placa posterior : la placa posterior es la segunda placa del condensador y está fija. A menudo está hecho de latón y normalmente está perforado con orificios pasantes que permiten que el sonido llegue a la parte posterior del diafragma.
- Anillo tensor : el anillo tensor mantiene eficazmente el diafragma en su lugar mientras aplica la tensión adecuada.
- Anillo espaciador aislado : el anillo espaciador aislado está diseñado para mantener algo de espacio entre las dos placas al mismo tiempo que proporciona aislamiento entre ellas. Esto es necesario para mantener el diseño del condensador.
- Anillo de montaje de la placa posterior : el anillo de montaje de la placa posterior mantiene la placa posterior en su lugar.
Luego, la cápsula completa se aloja en una cubierta exterior y se toman dos cables eléctricos de la cápsula: uno del diafragma (placa frontal) y el otro de la placa posterior. Estos cables completan un circuito con el convertidor de impedancia (que es el tubo de vacío en el caso de los micrófonos de condensador de tubo).
¿Cómo funciona la cápsula del condensador?
Ahora que conocemos el diseño básico de la cápsula del condensador, podemos ver cómo funciona.
Las ondas sonoras provocan variaciones de presión localizadas en el medio por el que viajan. El diafragma de la cápsula reacciona a la diferencia de presión entre su parte frontal y su parte posterior causada por estas ondas sonoras.
Además, las cápsulas de condensador direccional funcionan según el principio de gradiente de presión que tiene ambos lados del diafragma expuestos a variaciones de presión sonora. Las cápsulas de condensador omnidireccionales, por el contrario, funcionan según el principio de presión y solo tienen sus lados frontales expuestos a variaciones de presión sonora.
Entonces, ¿cómo se traduce este movimiento del diafragma en una señal de micrófono? Para responder a esta pregunta, echemos un vistazo a dos ecuaciones electrostáticas críticas:
- V = Q • C
- C = ε 0 (A/d)
V = Q • C
El voltaje a través de un capacitor de placas paralelas es igual al producto de la carga eléctrica a través de las placas y la capacitancia del capacitor en sí.
- V = voltaje a través de las placas.
- Q = carga eléctrica entre las placas.
- C = capacitancia del capacitor de placas paralelas.
Tenga en cuenta que esta ecuación es ideal y que ciertas ineficiencias provocan pérdidas de voltaje, carga y capacitancia. Sin embargo, esta ecuación, en teoría, es cierta.
Por lo tanto, la cápsula del condensador (condensador de placas paralelas) debe estar cargada eléctricamente para que funcione correctamente.
Para mantener la carga, las placas del condensador deben ser conductoras de electricidad. Como se mencionó, el diafragma a menudo está hecho de Mylar pulverizado con oro. El Mylar es muy reactivo a la presión del sonido mientras que el oro es conductor. La placa posterior suele ser de latón, que es conductor. Estas placas deben aislarse unas de otras.
Para ser más específico, la cápsula del condensador debe contener una carga eléctrica fija para funcionar correctamente. Por lo tanto, la cápsula está diseñada con una impedancia increíblemente alta para mitigar cualquier fuga de carga eléctrica.
Desafortunadamente, esto también significa que la señal del micrófono (voltaje de CA) a través de las placas también tendrá una impedancia especialmente alta. El tubo de vacío se coloca allí, en gran parte, para reducir la impedancia de la señal de modo que la señal pueda enviarse fuera del micrófono sin una degradación grave.
Una impedancia de señal alta deteriorará críticamente una señal de audio a través de cualquier longitud significativa de cable. Esta es la razón por la que el convertidor de impedancia de tubo de vacío está diseñado para encajar inmediatamente después de la cápsula en el diseño de micrófono de condensador de tubo.
Esta carga (también conocida como «polarización»), en micrófonos de condensador de tubo, se suministra a través de la unidad de fuente de alimentación externa (PSU). Una parte de la energía enviada al micrófono se utiliza para cargar la cápsula para que funcione correctamente.
Como podemos ver en la ecuación V = Q • C, una carga fija (Q) significa que cualquier cambio en la capacitancia causará un cambio inversamente proporcional en el voltaje a través de las placas. Este voltaje cambiante será efectivamente la señal del micrófono. Esto nos lleva a nuestro segundo principio/ecuación electrostática.
C = ε 0 (A/d)
La capacitancia de una cápsula de condensador es igual al producto de la constante dieléctrica y el cociente del área de las placas y la distancia entre las placas.
- C = capacitancia del capacitor de placas paralelas.
- ε 0 = constante dieléctrica.
- A = área de las placas.
- d = distancia entre las placas.
Esta ecuación también es una idealidad, por lo que las ineficiencias causan pérdidas en algunos de los factores.
La constante dieléctrica y el área de las placas son constantes. Por lo tanto, podemos simplificar la ecuación para indicar que la capacitancia de la cápsula del micrófono es inversamente proporcional a la distancia entre las placas.
Combinando lo que sabemos de las dos ecuaciones electrostáticas, inferimos que el voltaje a través de la cápsula depende de la distancia entre las placas de la cápsula. Una inferencia adicional nos dice que un diafragma en movimiento provocará un cambio proporcional en el voltaje a través de las placas.
Como se discutió, el diafragma se mueve de acuerdo con las ondas sonoras. Por lo tanto, el micrófono representa las ondas sonoras como un voltaje de CA (también conocido como señal de audio). Así es como funciona la cápsula como transductor.
El tubo de vacío
No sería un micrófono de condensador de tubo con un tubo de vacío. Analicemos cómo funcionan los tubos de vacío en el contexto de los micrófonos.
Comenzaremos con un diagrama simple de un tubo triodo. Los tubos de triodo tienen 3 electrodos y son la forma más simple de un tubo de vacío de micrófono:
Tenga en cuenta que muchos tubos con mayor número de electrodos solo se configuran como triodos cuando se utilizan en condensadores de tubos.
- A: ánodo (placa)
- K: cátodo
- H: calentador
- G: cuadrícula
La unidad de alimentación del micrófono de condensador de tubo hace que el calentador del tubo se caliente. Esta es la razón por la que los condensadores de tubo se calientan tanto cuando están en uso.
Tenga en cuenta que el tubo debe contener un vacío (sin aire), de lo contrario, el calor, combinado con el oxígeno, quemaría los elementos. Cualquier aire en un tubo de vacío también interferiría con el movimiento de los electrones y haría que el tubo fuera mucho menos eficiente.
La fuente de alimentación también aplica un voltaje positivo al ánodo (placa).
A medida que el tubo se calienta, el cátodo (donante de electrones) comienza a desprender electrones a través de la emisión termoiónica. Estos electrones cargados negativamente son repelidos por el cátodo cargado negativamente y atraídos por el ánodo cargado positivamente (placa).
Dado que el tubo contiene un vacío, los electrones fluyen sin obstáculos entre el cátodo y el ánodo. Este flujo de electrones se conoce mejor como corriente eléctrica.
Una vez calentado y encendido, el tubo de vacío efectivamente «emitirá» un voltaje.
El electrodo de rejilla es donde las cosas se ponen realmente interesantes para el diseño del micrófono.
La rejilla de control actúa como una especie de malla entre el cátodo y el ánodo. Sus agujeros permiten que los electrones pasen a través de él. Al ajustar el voltaje aplicado a la rejilla, controlamos el número de electrones que fluyen del cátodo al ánodo y modulamos el voltaje a través del tubo de vacío.
La rejilla de control acepta efectivamente la señal de alta impedancia de la cápsula del condensador. Esta señal de CA en la red modula la señal más fuerte en la placa.
Esto hace que el tubo triodo sea invaluable no solo como amplificador sino también como convertidor de impedancia. Con un triodo, usamos la señal de la cápsula de alta impedancia (en la «entrada» o rejilla del tubo) para modular una señal de baja impedancia más fuerte (en la «salida» o placa del tubo).
La placa de circuito impreso
La placa de circuito impreso del micrófono de tubo condensador está diseñada para enviar electricidad de manera efectiva a donde necesita ir. Hay caminos específicos que debe tomar la señal del micrófono y otros caminos para el voltaje de polarización y el voltaje de ánodo positivo de la fuente de alimentación. Una placa de circuito impreso también proporciona una ruta de conexión a tierra y un potencial de tierra adecuados.
Además, la PCB también puede incluir interruptores en sus circuitos. Estos interruptores pueden incluir almohadillas, filtros, cambios de patrón polar, etc. Estos interruptores también pueden ser parte de la unidad de fuente de alimentación dependiendo del micrófono, lo que nos lleva a la siguiente sección.
La unidad de fuente de alimentación
Cada micrófono de tubo tiene su propia fuente de alimentación. Estas fuentes de alimentación se conectan a la pared y proporcionan a su condensador de tubo los voltajes adecuados para una funcionalidad adecuada.
Como se mencionó anteriormente, las PSU son esenciales para polarizar la cápsula del condensador; cargue el ánodo (placa) positivamente y caliente el calentador del tubo de vacío.
Tenga en cuenta que los +48 V CC de la alimentación fantasma no pueden hacer funcionar la electrónica de tubo de los micrófonos de condensador de tubo. No suministra suficiente voltaje.
Como veremos en breve en la sección El conector de salida, las fuentes de alimentación a menudo se conectan al micrófono a través del conector de salida del micrófono. Esto significa que la fuente de alimentación a menudo (pero no siempre) también recibirá la señal del micrófono. En este caso, la fuente de alimentación tendrá una salida de micrófono balanceada para conectar efectivamente el micrófono a un preamplificador de micrófono.
En la unidad de fuente de alimentación AKG C 12 de la imagen de arriba, vemos el interruptor de encendido, así como dos diales que se utilizan para cambiar el filtro de paso alto del micrófono y los patrones polares de forma remota.
El transformador de salida
Muchos (pero no todos) los micrófonos de tubo utilizan un transformador de salida en su diseño.
Los transformadores son dispositivos electromagnéticos pasivos que transfieren energía de un circuito a otro mediante acoplamiento inductivo.
Básicamente, cada circuito tiene su propio devanado conductor (cable) que envuelve un núcleo magnético común. Esto acopla efectivamente los dos circuitos.
Los circuitos acoplados inductivamente, como los de los transformadores, están configurados de modo que un cambio en la corriente a través del conductor/devanado de un circuito induzca un voltaje a través del conductor/devanado del otro circuito.
La mayoría de los transformadores que se utilizan en los condensadores de tubo son transformadores reductores. Estos transformadores cumplen los siguientes roles:
- Disminuya/convierta la impedancia de salida.
- Evite que el voltaje de CC entre en los componentes sensibles del micrófono.
- Equilibre las señales de audio emitidas por el tubo.
- Colorea la señal de salida del micrófono.
- Disminuya el voltaje de salida.
Aquí hay un diagrama simple de un transformador reductor. Usaremos este diagrama para explicar los transformadores de salida de condensador de tubo con mayor detalle:
- P = devanado primario: el devanado primario crea un circuito con el tubo de vacío y la placa de circuito impreso. Esto significa que la señal convertida de la cápsula afecta al devanado primario.
- S = devanado secundario: el devanado secundario crea un circuito abierto con la salida del micrófono. Este circuito se completa cuando el micrófono de condensador de tubo está enchufado.
- MC = núcleo magnético común: para que el acoplamiento inductivo funcione, necesitamos inducción electromagnética. El voltaje a través del devanado primario provoca un campo magnético cambiante dentro del núcleo magnético que luego induce un voltaje a través del devanado secundario.
En el transformador reductor, tenemos más vueltas en el devanado primario que en el secundario. Esto hace algunas cosas:
- Baja el voltaje: V s = (N s/N p) ⋅ V p
- Aumenta la corriente: I s = (N p/N s) ⋅ I p
- Disminuye la impedancia: Z s = (N s/N p) 2 ⋅ Z p
Entonces, básicamente, un voltaje en el devanado primario (debido, en última instancia, a la cápsula del micrófono) provoca un cambio en el campo magnético del núcleo magnético. Este cambio en el campo magnético luego induce un voltaje a través del devanado secundario. Todo esto se debe a la inducción electromagnética.
Los transformadores se utilizan principalmente para equilibrar la señal inherentemente desequilibrada del tubo y la PCB. El devanado secundario del transformador efectivamente «emite» una señal de CA de polaridad positiva en un pin y esa misma señal en polaridad negativa en otro pin cuando se conecta a la salida del micrófono.
Esto provoca una señal de audio balanceada que es resistente a la interferencia electromagnética y capaz de viajar largas distancias a través del cable balanceado sin degradarse significativamente.
Otro gran efecto del transformador reductor es que actúa como una segunda etapa del convertidor de impedancia. Con un transformador, podemos quitar parte de la carga de la electrónica del tubo y aún lograr una impedancia de salida utilizable en nuestros micrófonos de condensador de tubo.
Tenga en cuenta que los transformadores solo pasan corriente alterna y bloquean la corriente continua. Esto se conoce como aislamiento de CC y ayuda a proteger la electrónica del tubo de la tensión de CC perdida en las líneas de señal de audio.
Otra característica más de los transformadores es su coloración. El acoplamiento inductivo no es perfecto y en realidad agrega color y distorsión a la señal del micrófono. En transformadores baratos, esta coloración puede sonar absolutamente horrible. Sin embargo, en los costosos transformadores que se utilizan comúnmente en los condensadores de tubo, el efecto es bastante agradable para el oído.
Una nota sobre los micrófonos de condensador de tubo sin transformador
Ha habido muchos avances en la teoría de circuitos eléctricos desde la invención del transistor. Desde entonces ha sido posible diseñar micrófonos que normalmente requerirían un transformador de salida con un circuito de salida sin transformador. Estas salidas sin transformador actúan para equilibrar la señal y ajustar la impedancia de salida.
Hay muchos micrófonos de condensador de estado sólido con salidas sin transformador, pero es menos común en los micrófonos de condensador de tubo.
Un ejemplo moderno de un micrófono de condensador de tubo sin transformador es el Neumann M 150 Tube.
El tubo Neumann M 150 utiliza un circuito de salida basado en un amplificador operacional (con transistores) para equilibrar y convertir la impedancia de su señal de salida.
El conector de salida
La mayoría de los micrófonos profesionales tienen conectores de salida XLR. Este no es el caso de los condensadores de tubo.
Los micrófonos de condensador de tubo tienen todo tipo de conectores de salida diferentes. Los conectores normalmente conectan el micrófono a su unidad de fuente de alimentación dedicada y la mayoría de los fabricantes de micrófonos de tubo diseñan conexiones específicas para micrófonos para cumplir con este propósito.
El XLR de 7 pines es una opción de conector de salida común para micrófonos de tubo. Los conectores Tuchel también se han utilizado con regularidad a lo largo de la historia de los condensadores de tubo.
Con 7 pines, podríamos tener la siguiente configuración:
- Audio (polaridad positiva)
- Audio (polaridad negativa)
- Envío de calentador
- Retorno del calentador
- Polarización de CC del ánodo (placa)
- Retorno de placa
- Suelo
Esta es solo una de las posibles formas en que se puede conectar un cable. No todas las conexiones de salida del condensador de tubo están cableadas de la misma manera. De hecho, es una apuesta segura suponer que dos micrófonos de condensador de tubo tendrán diferentes esquemas de cableado de salida.
Micrófonos de condensador de tubo de múltiples patrones
En 1948, Georg Neumann trajo otra primicia al mercado de los micrófonos. El legendario Neumann U 47 (con patrones polares omnidireccionales y cardioides seleccionables) fue el primer micrófono multipatrón de la historia. Este micrófono, como podemos esperar del título de esta sección, era un micrófono de condensador de tubo.
El U 47 utilizó la cápsula M7 de doble diafragma para lograr sus patrones polares cardioide y omnidireccional.
Desde 1948, los fabricantes han estado produciendo micrófonos de condensador de tubo de múltiples patrones. Muchos de los condensadores de tubo más populares y queridos son micrófonos multipatrón.
Entonces, ¿cómo funcionan los micrófonos de condensador de tubo de múltiples patrones?
Empecemos afirmando que no tiene nada que ver con el tubo de vacío del micrófono. Más bien, la funcionalidad de múltiples patrones proviene de la cápsula del micrófono.
La cápsula de un micrófono multipatrón debe tener dos diafragmas. Esto es relativamente fácil de lograr con una cápsula de condensador. Los dos diafragmas se colocan en la parte exterior de la cápsula en forma de disco. Incluso pueden compartir una placa posterior, aunque algunos diseños también tienen dos placas posteriores individuales.
Este diseño produce de manera efectiva dos cápsulas consecutivas dentro de un diseño de cápsula única.
Estos dos transductores casi siempre están diseñados para tener patrones polares cardioides. Para ello, debe haber laberintos acústicos cuidadosamente diseñados que permitan que el sonido llegue a la parte posterior de ambos diafragmas.
Al polarizar los dos condensadores de placas paralelas en diferentes configuraciones, podemos lograr diferentes patrones polares.
Echemos un vistazo a las 3 opciones más comunes que encontraremos en un micrófono multipatrón:
- Omnidireccional: este patrón se logra polarizando ambos transductores con el mismo voltaje y la misma polaridad. Los dos patrones cardioides se unen para capturar el sonido por igual desde todas las direcciones.
- Bidireccional: este patrón se logra polarizando ambos transductores con el mismo voltaje pero en polaridad opuesta entre sí. Esto hace que el diafragma frontal capte el sonido con polaridad positiva y que el diafragma trasero capte el sonido con polaridad negativa. La captación de los lados se cancela efectivamente entre sí y nos queda un patrón polar bidireccional.
- Cardioide: este patrón se logra simplemente polarizando solo el transductor frontal de la cápsula. Tenga en cuenta que el voltaje de polarización suele ser más alto, en este caso, para garantizar que el patrón cardioide sea tan sensible como los otros patrones que utilizan ambos diafragmas.
La cápsula de múltiples patrones más famosa del mundo fue desarrollada en respuesta al U 47. Esta cápsula fue diseñada por AKG y se conoce como CK12.
Los micrófonos que utilizan el AKG CK12 (o una cápsula similar) a menudo cuentan con la friolera de 9 patrones polares seleccionables.
Características generales de un micrófono de condensador de tubo
Todos y cada uno de los modelos de micrófono tienen su propio diseño, carácter y pros y contras. Sin embargo, hay algunos puntos en común notables entre los micrófonos de condensador de tubo que deberíamos discutir aquí.
Las características generales de los micrófonos de condensador de tubo incluyen:
Respuesta de frecuencia extendida
Los micrófonos de condensador de tubo son apreciados por sus respuestas de frecuencia extendidas. En realidad, esto es algo común en todos los micrófonos de condensador de estudio y no solo en los condensadores de tubo.
La baja masa y la inercia del diafragma de la cápsula permiten que las frecuencias de sonido en todo el espectro audible muevan el diafragma fácilmente. La tensión relativamente fuerte del diafragma también mejora la reactividad a la amplia gama de frecuencias.
La tensión del diafragma también produce una respuesta transitoria precisa en la cápsula.
Aunque la electrónica del tubo actúa para comprimir naturalmente estos picos en la señal del micrófono, los condensadores de tubo ciertamente tienen respuestas transitorias precisas junto con sus respuestas de frecuencia amplia.
La respuesta de frecuencia de un micrófono de condensador está más determinada por su cápsula que por sus circuitos. Los condensadores de diafragma pequeño tienden a tener respuestas de frecuencia de gama alta más planas que sus contrapartes de diafragma grande porque las ondas de sonido de alta frecuencia (con longitudes de onda cortas) son más efectivas para mover diafragmas más pequeños.
Tono «cálido» saturado
Los tubos de vacío son amados en el mundo del audio debido a su sonido «cálido».
Este calor es causado por 2 factores inherentes a la electrónica del tubo de vacío:
- Ruido térmico.
- Distorsión/saturación.
El ruido térmico se refiere a los fenómenos en los que el calor ambiental hace que los electrones de los conductores vibren y provoquen ruido eléctrico. Este ruido ocurre naturalmente en los tubos de vacío calentados (en funcionamiento) y se transmite en la señal a lo largo del resto de las etapas de ganancia.
El ruido térmico tiene una densidad de potencia uniforme, lo que significa que está igualmente presente en todas las frecuencias. De esta forma, suena como ruido blanco.
Aunque el ruido generalmente se considera el enemigo en las señales de audio, el ruido térmico de banda ancha en los micrófonos de condensador de tubo, si no está demasiado presente, puede agregar cierta calidez y suavidad al tono del micrófono.
La distorsión por saturación se refiere a una forma sutil de distorsión de la señal analógica. Los tubos de vacío, cuando pasan niveles más altos de señal de las cápsulas, tienden a saturarse.
La saturación de audio agrega armónicos agradables al sonido a la señal de audio. La saturación de válvulas ayuda a calentar el sonido y tiene el beneficio adicional de comprimir el sonido de forma natural, haciéndolo más completo y más presente.
Comprimido naturalmente
Hablando de compresión, reafirmaré aquí que la electrónica del tubo actuará para comprimir la señal durante la saturación.
La compresión reduce efectivamente el rango dinámico de una señal (la diferencia entre su punto más fuerte o más alto y su punto más débil o más silencioso). En realidad, la compresión reduce los niveles más altos (los que causan saturación), pero el efecto sónico es el de subir las partes más silenciosas.
El resultado, como se mencionó, es un sonido completo, suave y presente. Los entusiastas del audio adoran los tubos por esta razón.
Clasificaciones de alta sensibilidad
La amplificación interna de los micrófonos de condensador de tubo les da altos índices de sensibilidad.
La clasificación/especificación de sensibilidad de un micrófono se refiere a su nivel de salida cuando se somete a un nivel de presión sonora dado. Al tener amplificación interna, los condensadores de tubo son capaces de emitir señales muy fuertes a una presión de sonido determinada.
Relativamente alto ruido propio
El ruido térmico del amplificador de válvulas provoca índices de ruido propio relativamente altos en los micrófonos de condensador de válvulas.
Como se mencionó, esto no siempre es malo, pero vale la pena señalarlo como una característica general de los micrófonos de condensador de tubo.
Punto de precio alto
Las cápsulas de condensador, los tubos de vacío y los transformadores de alta calidad son muy costosos. Cuando los componentes son tan caros, los fabricantes de micrófonos tienden a no abaratar otros componentes eléctricos y de carcasa para sus micrófonos.
Esto es incluso antes de la investigación y el desarrollo y los costos asociados con la fabricación, que aumentan aún más el costo.
Entonces, para generar ganancias, los micrófonos de condensador de tubo también se venden a precios altos.
Además de esto, muchos de los mejores micrófonos del mundo son condensadores de tubo antiguos que ya no están en producción. Estos micrófonos tienen un precio superior debido a su capacidad de colección.
Aplicaciones de los micrófonos de condensador de tubo
En los primeros días de los micrófonos de condensador de tubo, las prácticas de grabación eran muy diferentes. La grabación de música generalmente consistía en un solo micrófono colocado frente a todo un grupo de músicos. La radio fue un poco diferente, donde se colocó un micrófono frente al locutor único.
Desde entonces, han surgido muchas prácticas diferentes. La más notable de estas prácticas es la idea de utilizar micrófonos cercanos o aislar fuentes de sonido individuales.
La tecnología de los micrófonos de tubo ha seguido mejorando junto con la industria de la grabación. Sin embargo, no es necesario pensar mucho en rediseñar los condensadores de tubo para aplicaciones específicas. Sin embargo, esto no es un descuido. Es solo que los micrófonos de condensador de tubo suenan naturalmente asombrosos en prácticamente todas las fuentes de sonido.
La siguiente lista incluye algunas de las aplicaciones comunes de micrófonos de condensador de tubo:
- Voz
- Narración
- Micrófonos de habitación
- Latón
- Vientos de madera
- Guitarra acustica
- Piano
- Orquesta
- Amplificadores/gabinetes de guitarra y bajo
Ejemplos de micrófonos de condensador de tubo
Para comprender realmente los micrófonos de condensador de tubo, es esencial que echemos un vistazo a algunos ejemplos del mundo real. En esta sección, analizaremos los micrófonos de condensador de 5 tubos, centrándonos en sus componentes y diseño, así como en cómo retratan las características generales y las aplicaciones de los condensadores de tubo.
Los 5 micrófonos que discutiremos están actualmente en el mercado y son los siguientes:
Telefunken Ela M 251E
El Telefunken Ela M 251E es un gran ejemplo de un micrófono de condensador de tubo clásico. Se lanzó originalmente en 1959 y recientemente se ha vuelto a poner en producción.
Este micrófono de condensador de tubo multipatrón de dirección lateral de gama alta se basó en otra leyenda de condensador de tubo: el AKG C 12.
- Año de debut: 1959
- Cápsula: AKG CK-12
- Tubo de vacío: 6072a (General Electric o Electro Harmonix)
- Transformador: Haufe T14: 1
- Fuente de alimentación: M 950E
- Patrones polares: omnidireccional/cardioide/bidireccional
- Respuesta de frecuencia: 20 Hz – 20.000 Hz
- Índice de sensibilidad: 17 mV/Pa
- Impedancia de salida: 200 Ω (50 Ω conmutable)
- Ruido propio: 9 dBA
- Nivel máximo de presión sonora: 130 dB SPL
El Telefunken Ela M 251, como la mayoría de los micrófonos antiguos, captura audio con carácter. Aunque el 251 es preciso en su captación, le da una “calidez” y un “peso” increíbles a la señal de audio debido en gran parte a su tubo de vacío 6072a y su transformador de salida Haufe T14: 1.
AKG C 12 VR
El AKG C 12 VR es otro micrófono basado en el legendario AKG C 12 (de 1953). Este condensador de tubo de múltiples patrones ofrece las siguientes opciones:
- 9 patrones polares seleccionables
- Almohadillas de -10dB y -20dB
- Filtros de paso alto de 100Hz (-6dB/octava) y 130Hz (-12dB/octava)
El C 12 VR de AKG utiliza el tubo de vacío 6072A original y el diseño de cápsula de doble diafragma del modelo 1953. Sin embargo, incorpora una cápsula CK12 con terminación de borde actualizada y una placa de circuito de última generación para reducir el ruido y la distorsión, así como para aumentar la confiabilidad.
- Año de debut: 1994
- Cápsula: AKG CK-12
- Tubo de vacío: 6072A
- Transformador: Ü66 (T5743)
- Fuente de alimentación: N12 VR
- Patrones polares: 9 seleccionables
- Respuesta de frecuencia: 30 Hz – 20.000 Hz
- Índice de sensibilidad: 10 mV/Pa
- Impedancia de salida: 200 Ω
- Ruido propio: 22 dBA
- Nivel máximo de presión sonora: 128 dB SPL
El AKG C 12 VR captura audio con una precisión impecable al tiempo que agrega un carácter agradable («calidez» y «profundidad») a la señal de audio. Esto se debe principalmente al tubo de vacío 6072A y a los componentes del transformador de salida Ü66.
Cámara Neumann M 150
El tubo Neumann M 150 es un poco diferente a los otros condensadores de tubo de esta lista.
Para empezar, es un condensador de diafragma pequeño, a diferencia de los otros condensadores de diafragma grande. Otra diferencia clave es que el tubo M 150 tiene un circuito de salida sin transformador.
Este micrófono se basa en el condensador de tubo vintage M 50 de Neumann, que se basó en el legendario micrófono M 49. El tubo M 50 y M 150 son conocidos por sus patrones polares omnidireccionales y de gama alta brillantes.
El M 50 se hizo legendario por su uso en grabaciones orquestales (particularmente cuando se usa en técnicas de microfonía estéreo como el Decca Tree) y el tubo M 150 sigue directamente sus pasos.
- Año de debut: 2001
- Cápsula: K 33 TI
- Tubo de vacío: 6111
- Transformador: N/A
- Fuente de alimentación: fuentes de alimentación externas N 149 A o N 149 V
- Patrón polar: omnidireccional
- Respuesta de frecuencia: 20 – 20.000 Hz
- Índice de sensibilidad: 20 mV/Pa
- Impedancia de salida: 50 Ω
- Ruido propio: 15,0 dBA (28 dB)
- Nivel máximo de presión sonora: 114 dB
Este micrófono es muy preciso y se considera brillante (sensible a las frecuencias altas) en comparación con la mayoría de los condensadores de tubo.
Sony C-800G
El Sony C-800G es una bestia moderna cuando se trata de micrófonos de condensador de tubo.
Este micrófono tiene una gran cápsula de condensador de doble diafragma basada en el Neumann K67 y se puede cambiar entre los modos cardioide y omnidireccional.
El tubo 6AU6 le da al C-800G parte de su peso y sonido característicos. El micrófono se distingue fácilmente por su gran disipador de calor externo que mantiene el tubo a una temperatura óptima para un rendimiento perfecto.
- Año de debut: 1993
- Cápsula: Sony C800G (basada en Neumann K67)
- Tubo de vacío: 6AU6
- Transformador: Personalizado T101 9: 1
- Fuente de alimentación: AC-MC800G
- Patrones polares: omnidireccional y cardioide
- Respuesta de frecuencia: 20 Hz – 18.000 Hz
- Índice de sensibilidad: 17,8 mV/Pa (omnidireccional) 25,1 mV/Pa (cardioide)
- Impedancia de salida: 100 Ω
- Ruido propio: 18,0 dBA
- Nivel máximo de presión sonora: 131 dB SPL
El Sony C-800G es mejor conocido por su uso como micrófono vocal de hip-hop y R&B. Captura el sonido con una claridad natural y un cuerpo y una presencia notables. Realza casi todos los tipos de voz que captura.
Avantone Pro CV-12
El Avantone Pro CV-12 es un ejemplo de un micrófono de condensador de tubo «económico» con un precio de alrededor de $500 USD.
Este micrófono también recuerda al AKG C 12 (podemos decirlo por el nombre) y otros condensadores de válvulas vintage de esa época. Cuenta con un gran diafragma Mylar de 32 mm en una cápsula polarizada externamente y un tubo 6072A para un tono cálido y vintage y una calidad de audio.
- Año de debut: 2006
- Cápsula: cápsula de estilo K67
- Tubo de vacío: triodo doble 6072A
- Transformador: personalizado
- Fuente de alimentación: PS-12
- Patrones polares: 9 seleccionables
- Respuesta de frecuencia: 25 Hz – 20.000 Hz
- Índice de sensibilidad: 17,8 mV/Pa
- Impedancia de salida: 250 Ω
- Ruido propio: 17 dBA
- Nivel máximo de presión sonora: 146 dB SPL
Este micrófono, como todos los condensadores de tubo de esta lista, sobresale en prácticamente todas las aplicaciones, pero es particularmente eficaz en las voces.
Diferencias entre micrófonos de condensador de estado sólido y de tubo
La diferencia obvia entre los micrófonos de tubo y de condensador de estado sólido es que los micrófonos de tubo utilizan tubos de vacío como convertidores de impedancia, mientras que los micrófonos de estado sólido utilizan transistores como convertidores de impedancia.
Esta es una diferencia bastante grande y en realidad da como resultado otras diferencias notables. Echemos un vistazo a las principales diferencias aquí:
| Micrófonos de tubo | Micrófonos FET | |
|---|---|---|
| Convertidor de impedancia | Tubo de vacío (al menos un triodo) | Transistor de efecto de campo (a menudo JFET) |
| Fuente de alimentación | Unidades de fuente de alimentación externas | Alimentación fantasma o voltaje de polarización de CC |
| Ruido propio | Más | Menos |
| Calidad de audio | Típicamente más cálido (saturación del tubo y caída de alta gama) | Normalmente más frío (captura de sonido precisa) |
| Salida acoplada por transformador | sí | Algunas veces |
| Durabilidad | Componentes de tubo frágiles | Componentes de estado sólido más duraderos |
| Precio | Muy caro | Menos costoso |
Diferencias entre micrófonos dinámicos y de condensador
Es bueno conocer las diferencias entre tubos y condensadores de estado sólido. También es mejor comprender el contraste entre los micrófonos de condensador y los micrófonos dinámicos. En la siguiente tabla, considere los micrófonos de condensador de tubo en la columna «Micrófonos de condensador».
| Micrófonos dinámicos | Micrófonos de condensador | |
|---|---|---|
| Principio del transductor | Inducción electromagnética | Principios electrostáticos |
| Activo pasivo | Pasivo | Activo |
| Respuesta frecuente | De colores | Plano/extendido |
| Respuesta transitoria | Lento | Rápido |
| Patrones polares | Todo menos bidireccional | Todos (especialmente con cápsula de doble diafragma) |
| Sensibilidad | Bajo | Alto |
| Ruido propio | No | sí |
| Nivel máximo de presión acústica | A menudo demasiado alto para medir | A menudo dentro de límites prácticos |
| Durabilidad | Muy duradero | Algo duradero |
| Precio | De económico a moderado | Barato a muy caro |
preguntas relacionadas
¿De qué está hecho un micrófono? Los diferentes micrófonos están hechos con diferentes componentes. Cada micrófono, sin embargo, tiene un diafragma móvil que reacciona a las ondas sonoras y un elemento transductor que convierte este movimiento diafragmático en una señal de audio eléctrica. Otros componentes clave incluyen rejillas, cuerpos, transistores, transformadores y tubos de vacío.
¿Puedo conectar un micrófono a mi teléfono? Sí, existe una amplia variedad de teléfonos inteligentes en el mercado con una gran selección de micrófonos diseñados para conectarse a ellos. Estos micrófonos generalmente se conectan a través de micro-USB, relámpago o TRRS de 1/8 ″ (3,5 mm) y, a menudo, forman parte de una configuración de auriculares.
Fuentes
- https://edisontechcenter.org/VacuumTubes.html
- https://asa.scitation.org/doi/abs/10.1121/1.4899681
- https://en-de.neumann.com/cmv-3
- https://www.sjsu.edu/faculty/watkins/transist.htm
- http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=12692
- https://www.jensen-transformers.com/wp-content/uploads/2014/08/Audio-Transformers-Chapter.pdf
- https://asa.scitation.org/doi/abs/10.1121/1.4920357
- http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=1073
- https://www.shure.com/en-US/support/find-an-answer/transformers-when-to-use-and-how-does-it-work
- https://www.neumann.com/homestudio/en/transformer-balanced-o-transformerless-which-is-better
- https://aapt.scitation.org/doi/full/10.1119/1.4818369
- https://www.telefunken-elektroakustik.com/microphones/ela-m-251e
- http://recordinghacks.com/microphones/Telefunken-USA/ElaM-250E
- https://www.akg.com/Microphones/Tube%20Microphones/C12VR.html
- http://recordinghacks.com/microphones/AKG-Acoustics/C-12-VR
- https://en-de.neumann.com/m-150-tube
- http://recordinghacks.com/microphones/Neumann/M-150
- https://pro.sony/ue_US/products/lavalier-and-headset-microphones/c-800g
- http://recordinghacks.com/microphones/Sony/C800G
- http://www.avantonepro.com/cv-12.php
- http://recordinghacks.com/microphones/Avant/CV-12
