Micrófonos dinámicos de bobina móvil: la guía detallada
Cuando los músicos y los ingenieros de audio dicen «micrófono dinámico», normalmente se refieren a un micrófono dinámico de bobina móvil. Estos populares micrófonos se utilizan en transmisiones, estudios de grabación y escenarios en vivo en todo el mundo.
¿Qué es un micrófono dinámico de bobina móvil? Un micrófono dinámico de bobina móvil es un transductor que convierte ondas sonoras en señales de micrófono mediante inducción electromagnética. A medida que se mueve el diafragma, una bobina conductora adjunta oscila dentro de un campo magnético. Esto induce un voltaje de CA a través de la bobina, que luego se emite como señal de micrófono.
Esa es la respuesta rápida, pero entraremos en más detalles sobre los micrófonos de bobina móvil en este artículo. Antes de adentrarnos en él, me gustaría presentar una pequeña tabla de contenido para facilitar el desplazamiento.
La razón detrás del nombre
Cuando comencé a aprender sobre las diferencias entre los transductores de micrófono, pensé que los micrófonos dinámicos se llamaban así debido a su mayor rango dinámico que los micrófonos de condensador.
Es cierto que, en términos generales, un micrófono dinámico tendrá un rango dinámico mayor que su contraparte de condensador. Esto se debe a que los micrófonos dinámicos no tienen ruido propio y tienen niveles máximos de presión sonora extremadamente altos.
Sin embargo, el rango dinámico no es la razón por la que los micrófonos dinámicos llevan sus nombres.
El micrófono dinámico lleva el nombre de uno de sus importantes predecesores: ¡la dínamo !
¿Qué es una dinamo? Una dinamo eléctrica es un transductor que, como los micrófonos, convierte la energía mecánica en energía eléctrica mediante inducción electromagnética.
La dínamo funciona girando bobinas de alambre a través de un campo magnético. El campo magnético es suministrado por un imán permanente (o imanes) en dinamos más pequeñas o por bobinas de campo en dinamos más grandes.
Según la ley de inducción de Faraday, el movimiento de una bobina de cable conductor a través de un campo magnético crea una corriente eléctrica en el cable. Al girar sus bobinas en una dirección en un campo magnético, el Dynamo crea una corriente continua pulsante.
Como nota al margen, «Dynamo» fue acuñado por primera vez por el famoso Michael Faraday en 1831 (¡también descubrió la ley de inducción que lleva su nombre)!
De Dynamo a Dynamic Mic
Los dínamos crean señales de CC (corriente continua), pero las señales de audio son de CA (corriente alterna).
Aunque el micrófono dinámico se basa en el principio de dínamo, ciertamente no es un dinamo. La bobina de alambre en un micrófono dinámico se traduce en dos direcciones (oscila hacia adelante y hacia atrás) a través de un campo magnético. Este tipo de movimiento induce una corriente alterna a través de la bobina de alambre en lugar de corriente continua (como la dínamo).
Las pequeñas “dínamos de CA” que se encuentran en los micrófonos dinámicos se denominan técnicamente magnetos.
El término «bobina móvil»
Todos los micrófonos de bobina móvil son dinámicos (son transductores que funcionan según el principio de inducción electromagnética). Sin embargo, no todos los micrófonos dinámicos tienen una bobina móvil.
El popular micrófono de cinta también es un tipo de micrófono dinámico. Y así, el término «bobina móvil» es un diferenciador entre los dos tipos de micrófono cuando es necesario.
Los micrófonos dinámicos de bobina móvil son mucho más populares que sus contrapartes de cinta. Por esa razón, el término simple «micrófono dinámico» está reservado para ellos (usaré los términos indistintamente a lo largo de este artículo). Los micrófonos de cinta dinámicos generalmente se distinguen y se denominan «micrófonos de cinta».
¿Qué es la inducción electromagnética?
Entonces, ¿qué es la inducción electromagnética? La inducción electromagnética es la creación de un voltaje a través de un conductor eléctrico en un circuito cerrado cuando experimenta un campo magnético cambiante. Es el principio de funcionamiento de los transductores de micrófono dinámicos.
En un micrófono dinámico de bobina móvil, la bobina (conductor eléctrico) se mueve a través de un campo magnético permanente suministrado por los imanes permanentes del micrófono. El campo magnético relativo a la bobina móvil está cambiando, por lo que una vez que cerramos un circuito con la bobina móvil (y la bobina se mueve), ¡tendremos una corriente inducida electromagnéticamente (y una señal de micrófono)!
Existe una ley física que es importante para nuestra comprensión de la inducción electromagnética. Esta es la ley de inducción de Faraday.
Ley de inducción de Faraday
¿Cuál es la ley de inducción de Faraday? La ley de inducción de Faraday establece que la fuerza electromotriz (voltaje inducido) en un circuito cerrado es proporcional a la tasa de cambio en el tiempo del flujo magnético a través de ese circuito.
Dividamos esto en definiciones más pequeñas para comprender mejor en el contexto de un micrófono dinámico de bobina móvil:
- Fuerza electromotriz (fem) o «voltaje inducido»: el voltaje creado a través de la bobina móvil como resultado de la inducción electromagnética
- Circuito cerrado: una conexión eléctrica completa en la que puede fluir corriente (en este caso corriente alterna).
- “Proporcional a la tasa de cambio en el tiempo”: simplemente significa que cambiar el flujo magnético da como resultado un voltaje inducido.
- Flujo magnético: el campo magnético total que atraviesa un área determinada.
En el diseño de micrófono de bobina móvil, tenemos un imán permanente. Este imán es complejo en su diseño y tiene un campo magnético complejo que se concentra alrededor de la bobina móvil.
La fuerza del campo magnético se puede medir con líneas de campo. Estos son vectores que muestran tanto la fuerza como la dirección del campo magnético en cualquier punto dado.
El flujo magnético es la fuerza del campo magnético sobre un área determinada:
- Podemos imaginar que un flujo magnético fuerte tiene muchas líneas de campo fuertes que atraviesan un área grande.
- Imagine que un flujo magnético débil tiene menos líneas de campo que atraviesan un área determinada.
- Si no pasan líneas de campo a través del área (como si el área fuera paralela a la dirección de las líneas de campo), ¡no hay flujo magnético!
El movimiento de la bobina móvil en un campo magnético permanente provoca un cambio en el flujo magnético en la bobina móvil. Este cambio en el flujo magnético en la bobina móvil hace que se cree un voltaje de CA a través de ella mediante inducción electromagnética. Este voltaje de CA luego se emite como señal de micrófono.
Dependiendo de la dirección del desplazamiento relativo entre el cable conductor y el campo magnético, se aplicará un voltaje positivo o negativo a través del conductor. Esto significa que estamos tratando con corriente alterna, que también es la forma en que funcionan las señales de audio (¡estamos llegando allí!).
Hay 3 factores que determinan la cantidad de voltaje que se aplicará a través de la bobina móvil de un micrófono dinámico. Son:
- El número de bucles en la bobina móvil: al aumentar el número de bucles en la bobina conductora, esencialmente aumentamos el número de conductores que atraviesan el campo magnético. La cantidad de voltaje inducido en toda la bobina móvil es la suma de todo el voltaje en cada bucle individual de la bobina.
- La velocidad de la bobina móvil: al aumentar la velocidad de la bobina móvil, nos movemos a través del campo magnético más rápido y, por lo tanto, tenemos una tasa de cambio más rápida del flujo magnético.
- La fuerza del campo magnético: al aumentar la fuerza del campo magnético, tenemos un mayor flujo magnético cuando las líneas de campo son perpendiculares a un área determinada. Por tanto, el cambio potencial en el flujo magnético es mayor.
En un micrófono, el número de bucles en la bobina móvil y la fuerza del campo magnético son constantes. Por lo tanto, es la velocidad de la bobina móvil la que determina el cambio de voltaje a través de esa bobina móvil.
El diafragma del micrófono está unido a la bobina móvil. Entonces, es el movimiento del diafragma el que da como resultado una señal de audio.
Anatomía de un micrófono dinámico
Los micrófonos dinámicos vienen en todas las formas y tamaños. Sin embargo, por diferentes que sean, su principio operativo sigue siendo el mismo.
Hay muchas partes de la anatomía del micrófono que son comunes entre los micrófonos dinámicos: el diafragma, la bobina móvil, los imanes, etc. Sin entrar en cada parte de un micrófono, hablemos de los elementos esenciales que componen los micrófonos dinámicos de bobina móvil.
Las cuatro partes determinantes de un micrófono dinámico de bobina móvil:
El diafragma dinámico
¿Qué es un diafragma de micrófono? Un diafragma de micrófono es una membrana delgada suspendida en sus bordes en una cápsula de micrófono. El propósito de un diafragma es moverse cuando se somete a la presión del sonido y, a su vez, iniciar el proceso del micrófono/transductor de convertir las ondas sonoras en señales de micrófono.
El diafragma del micrófono dinámico está unido a la bobina móvil y, por lo tanto, cuando la presión del sonido hace que el diafragma vibre, la bobina vibra con él. Ahora que entendemos la inducción electromagnética, realmente podemos entender el papel central que juega el diafragma en un micrófono dinámico.
¿De qué está hecho el diafragma?
Los diafragmas de micrófonos dinámicos profesionales suelen estar hechos de una película de poliéster (también conocida como «lámina de plástico» o por la marca común «Mylar»). El tipo, grado y grosor exactos de la película de poliéster variarán de un micrófono a otro y de un fabricante a otro.
¿Cómo afecta la bobina móvil al diafragma?
La bobina móvil está unida a una ranura circular del diafragma. Si miramos un diafragma de micrófono dinámico, veremos un círculo más pequeño dentro del diafragma que indica la posición de la bobina.
Este surco significa que el diafragma no es una pieza suave y, por lo tanto, es difícil expresar exactamente cómo reacciona a las frecuencias de sonido en todo el espectro audible.
Debido a que la bobina móvil está unida, agrega una masa relativamente grande al diafragma. Este peso adicional reduce las frecuencias de resonancia del diafragma y dificulta que las frecuencias más altas (longitudes de onda más cortas) muevan el diafragma. Ambos afectan la respuesta de frecuencia general del micrófono.
Esta imagen muestra la tela/espuma/plástico sobre el diafragma de Shure Beta 52A (izquierda) y Shure SM58 (derecha). He incluido enlaces para comprobar estos micrófonos en Amazon.
Los círculos internos de la tela/plástico coinciden con la ranura del diafragma necesaria para la fijación de la bobina móvil.
Quitar el paño habría expuesto el diafragma para obtener una mejor imagen, pero no quería quitar el paño humedecedor de mis micrófonos.
¿Cómo reacciona el diafragma con el sonido?
Es la diferencia en la presión sonora entre la parte delantera y trasera del diafragma lo que hace que el diafragma se mueva hacia adelante y hacia atrás en su posición de reposo. Tenga en cuenta que el desplazamiento del diafragma es muy pequeño cuando reacciona a presiones de sonido variables. ¡Pero no hace falta mucho movimiento para conseguir lo que necesitamos!
Manipular las diferencias en la presión del aire entre la parte delantera y trasera de un diafragma es la forma en que los fabricantes logran varios patrones polares.
Dado que la bobina se mueve junto con el diafragma, el desplazamiento del diafragma es crucial para obtener una señal fuerte de un micrófono dinámico de bobina móvil.
El conductor (bobina móvil)
¿Qué es un conductor eléctrico? Un conductor eléctrico es cualquier objeto o material que permite que la electricidad fluya en una o más direcciones.
La bobina móvil de un micrófono dinámico es una bobina de alambre conductor de pequeño diámetro enrollada firmemente. Parece casi un anillo pequeño.
La bobina se mueve con el diafragma a través de un campo magnético suministrado por el imán permanente del micrófono. Forma parte de un circuito cerrado. La inducción electromagnética establece que a medida que el cable conductor se mueve a través de las líneas de campo del campo magnético, se induce un voltaje a través de él.
La bobina móvil es uno de los dos componentes clave del transductor en un micrófono dinámico de bobina móvil. La bobina móvil, junto con el imán, transforma la energía de las ondas mecánicas (sonido) en energía eléctrica (señales de micrófono).
¿De qué está hecha la bobina móvil?
La bobina móvil está hecha de material conductor pero flexible. Esto generalmente significa cobre. Más específicamente, una bobina móvil típica está hecha de alambre de cobre aislado de muy pequeño diámetro que se enrolla muchas veces.
El cobre es más común no solo por su precio, sino porque ayuda a maximizar la inducción electromagnética y producir una señal de audio fuerte.
- El cobre es muy conductor (5,96 × 10 7 Siemens por metro).
- El cobre es liviano (8,96 g/cm 3) y permite que el combo diafragma/bobina sea más reactivo que los materiales más pesados.
¿Cómo se coloca la bobina móvil en el micrófono dinámico?
La bobina móvil, como mencionamos, está unida físicamente a una ranura en el diafragma.
Aparte del diafragma, la bobina móvil no toca nada. La bobina está suspendida dentro de la cápsula del micrófono en lo que se conoce como el «espacio» del imán especialmente diseñado.
El espacio es básicamente un anillo de espacio vacío dentro de la estructura magnética que es lo suficientemente ancho para que la bobina móvil resida sin tocar el imán. La pieza del polo norte magnético se encuentra típicamente en el interior de la bobina, mientras que la pieza del polo sur magnético está en el exterior de la bobina.
Tenga en cuenta que el cable tiene un diámetro muy pequeño, pero se enrolla muchas veces en la bobina general. Esto produce tres ventajas principales:
- El espacio del imán puede ser más pequeño, concentrando (fortaleciendo) el campo magnético alrededor de la bobina.
- Es posible una mayor longitud de cable en la misma cantidad de bobina. Esto aumenta la conductividad.
- Más bucles en la bobina significan esencialmente un aumento en el número de conductores que atraviesan el campo magnético.
El imán y sus piezas polares
¿Qué es un imán y qué piezas polares? Un imán es cualquier material u objeto que produzca un campo magnético. Las piezas polares son masas de hierro u otro material magnético que forman el extremo de un electroimán y trabajan para concentrar/dirigir las líneas de fuerza magnética.
El imán, completo con sus piezas polares, normalmente tiene una forma compleja (algo extraña) dentro del micrófono dinámico.
El «diseño típico» que discutiré aquí utiliza lo siguiente:
- Anillo magnético principal.
- Placa de poste superior en forma de anillo.
- Placa de poste inferior en forma de disco.
- Pieza de poste cilíndrica.
El imán permanente dentro de un micrófono dinámico proporciona el campo magnético necesario para la conversión de la energía de las ondas mecánicas en energía eléctrica. Sin el imán, no se produciría ninguna inducción electromagnética y ninguna cantidad de desplazamiento del diafragma o movimiento de la bobina daría como resultado ninguna señal de audio.
¿De qué están hechos los imanes y los postes?
El anillo magnético principal debe ser potente para su pequeño tamaño y normalmente está hecho de ferrita o neodimio potente.
Las piezas polares necesarias para «extender» correctamente los polos magnéticos del imán y normalmente están hechas de hierro dulce.
¿Cómo se ensamblan los imanes y las piezas polares?
El imán necesita crear un campo magnético potente y concentrado alrededor de nuestra pequeña bobina móvil de cable conductor.
Necesitamos un diseño específico y magnéticamente complejo con un espacio circular para que resida la bobina móvil. Además de eso, normalmente necesitamos que el interior del espacio sea el polo norte del imán y el exterior sea el polo sur.
Esto no es práctico con un solo imán. Por lo tanto, las piezas polares se incorporan al diseño.
El anillo de neodimio magnético principal proporciona la mayor parte de la fuerza del campo magnético. El anillo se coloca paralelo al diafragma con su polo sur más cercano al diafragma.
Se coloca un anillo de polo superior encima del imán (lado del diafragma) para extender el polo sur.
La placa del polo inferior se coloca en la parte inferior del diafragma y extiende el polo norte.
A continuación, se extiende una pieza polar cilíndrica desde el centro de la placa del polo inferior hacia el diafragma, extendiendo aún más el polo norte del imán.
En resumen, el diseño de cápsula/cartucho de micrófono dinámico de bobina móvil implica lo siguiente:
- Un anillo magnético (polo sur más cercano al diafragma): este es un imán cilíndrico con un orificio circular en su centro.
- Anillo del polo superior (extiende el polo sur del imán hacia el diafragma): el anillo superior tiene un orificio interior ligeramente más grande que el diafragma de la bobina móvil.
- Placa del polo inferior (extiende el polo norte lejos del diafragma): La placa inferior es en realidad una placa y no tiene ningún agujero en su diseño. En el centro de la placa inferior, hay una pieza polar que se extiende hacia el diafragma.
- Pieza polar (extiende el polo norte desde la placa inferior hacia el diafragma en el interior de la bobina móvil): la pieza polar tiene un diámetro ligeramente más pequeño que el interior de la bobina móvil y extiende el polo sur del imán para ser al ras con la placa del poste superior.
Aquí hay un diagrama de sección transversal que hice para representar mejor visualmente la cápsula dinámica del micrófono.
- El diafragma está dibujado en naranja.
- La bobina móvil está dibujada en violeta.
- El imán principal está dibujado en rojo.
- Las piezas polares están dibujadas en verde.
- Las ondas sonoras están representadas en negro.
- Los polos de la estructura magnética general están etiquetados como N (polo norte) y S (polo sur).
- Los cables de señal de los extremos de la bobina móvil están dibujados en azul, lo que completa un circuito eléctrico con el transformador.
El circuito pasivo/transformador elevador
He agrupado el circuito pasivo y el transformador aquí. Juntos, están compuestos por:
- 2 cables de señal (1 tomado de un extremo de la bobina móvil).
- El transformador elevador.
- Cables de señal de audio balanceados.
- Los pines de salida del micrófono.
¿Por qué se toman 2 cables de señal de la bobina móvil?
Para que la inducción electromagnética se produzca correctamente, necesitamos algo más que un campo magnético y una bobina de alambre conductora. ¡Necesitamos un circuito cerrado que incluya la bobina de alambre!
En un micrófono dinámico de bobina móvil, se conectan dos cables de señal a la bobina móvil: uno en cada extremo del cable de cobre enrollado firmemente. Estos dos cables de señal se conectan a un transformador, cerrando así un circuito eléctrico y permitiendo que ocurra la inducción electromagnética.
¿Qué es un transformador elevador?
¿Qué es un transformador elevador? Un transformador elevador es un dispositivo eléctrico pasivo que transfiere energía eléctrica de un circuito eléctrico a otro circuito (o múltiples circuitos). Tiene un devanado primario con menos vueltas que el secundario para aumentar el voltaje del primario al secundario (mientras se reduce la corriente y la impedancia).
Un transformador elevador “aumenta” o aumenta el voltaje de la señal recibida del circuito de bobina móvil. Es un dispositivo eléctrico que recibe una señal de audio de entrada de CA (de la bobina móvil) y produce una señal de audio de salida de CA relacionada (a la salida del micrófono) sin ninguna conexión física entre la entrada y la salida.
El transformador elevador está diseñado con dos bobinas separadas de alambre aislado, ambas enrolladas alrededor del mismo núcleo magnético. Estas dos bobinas nunca establecen una conexión física entre sí y, por lo tanto, están aisladas entre sí. Estas bobinas se denominan «bobinados».
Aquí hay un dibujo simple que hice para representar el transformador elevador de un micrófono dinámico de bobina móvil:
- Los cables de señal están dibujados en azul.
- El devanado primario (en un circuito con la cápsula/cartucho) se dibuja en naranja.
- El núcleo magnético está dibujado en rojo.
- El devanado secundario (en un circuito con la conexión de salida de micrófono) se dibuja en verde.
- El grifo central está dibujado en violeta.
Analicemos cada uno de los devanados y sus circuitos:
- El devanado primario completa un circuito de CA con la bobina móvil de la cápsula dinámica (esta es la “entrada” del transformador de micrófono).
- El devanado secundario completa un circuito de CA (una señal de audio balanceada) con la salida del micrófono.
Los devanados suelen estar hechos de alambre de cobre conductor y el núcleo magnético está hecho de materiales como hierro y ferrita.
La corriente alterna del devanado primario induce un campo magnético cambiante en el núcleo magnético del transformador, que, a su vez, induce una corriente alterna del devanado secundario.
Esto se debe a un fenómeno llamado acoplamiento inductivo, que establece que siempre que una señal de CA pasa a través del devanado primario, aparece una señal de CA relacionada en el devanado secundario. El acoplamiento inductivo, como la inducción electromagnética que ocurre en la cápsula del micrófono dinámico, se basa en el principio del electromagnetismo.
Recordemos los 3 factores que determinan la cantidad de voltaje que se puede inducir electromagnéticamente en una bobina conductora:
- El número de bucles en la bobina.
- La velocidad de la bobina a través de un campo magnético.
- La fuerza del campo magnético.
No hay movimiento relativo o cambio relativo en la fuerza del campo magnético entre los devanados primario (entrada) y secundario (salida) del transformador. Por lo tanto, el número de bucles en el devanado secundario debe ser mayor que el número de bucles en el primario para que la señal sea efectivamente «intensificada».
La relación de vueltas entre los devanados primario y secundario es teóricamente igual a:
- La relación de voltaje entre los devanados primario y secundario.
- La relación de corriente entre los devanados secundarios y primarios.
Entonces, un transformador elevador aumenta el voltaje de la señal de audio mientras disminuye la corriente de la señal de audio.
¿Cuál es el propósito de un transformador en un micrófono dinámico de bobina móvil?
Los micrófonos dinámicos están diseñados con transformadores elevadores para:
- Aumente o “eleve” el voltaje de la señal inducida.
- Aumente la impedancia del voltaje de la señal inducida.
- Cambie la señal inducida en una señal de audio balanceada.
- Proteja el micrófono de voltaje DC como alimentación fantasma.
- Ayuda a aislar el micrófono de otros dispositivos electrónicos y RFI.
Aumente o «intensifique» el voltaje de la señal inducida
Un transformador con más vueltas en su devanado secundario que en su devanado primario aumentará el voltaje de la señal.
Aumente la impedancia del voltaje de la señal inducida
Siendo iguales todos los demás factores, un mayor número de vueltas en una bobina equivale a una mayor impedancia. Dado que el devanado secundario tiene más vueltas en la bobina que el devanado primario, aumentamos efectivamente la impedancia y la fuerza de la señal de audio.
Esto es importante ya que la señal inducida en la bobina móvil es débil y tiene una impedancia muy baja.
La relación de la impedancia primaria a la impedancia secundaria es el cuadrado de la relación de vueltas, por lo que hay un aumento considerable en la impedancia entre la entrada y la salida del transformador elevador.
Cambie la señal inducida en una señal de audio balanceada
El transductor cambia nuestra señal no balanceada de la cápsula del micrófono en una señal balanceada en la salida del micrófono. Esto se hace a través de una toma central en el devanado secundario.
Una derivación central es un punto de contacto realizado en el punto medio de un conductor (en este caso, el devanado secundario). La toma central rompe efectivamente el voltaje total a través del devanado secundario en dos mitades y lo separa en dos señales.
Estas dos señales están en polaridad opuesta entre sí, que es exactamente lo que necesitamos para una señal de audio balanceada.
- El cable de la patilla 2 toma la mitad de «polaridad positiva» del devanado.
- El cable de la patilla 3 toma la mitad de «polaridad negativa» del devanado.
El pin 1 o tierra completa la salida balanceada de un micrófono dinámico profesional de bobina móvil.
Una nota al margen realmente interesante aquí es que debido a la naturaleza bidireccional del transformador, su salida (devanado secundario) puede convertirse en su entrada (devanado primario). Esto significa que si enviamos una señal de audio al micrófono (en su salida), podemos efectivamente «reducir» y enviarla a la bobina móvil. La bobina móvil comenzará a moverse debido a su propio campo magnético, convirtiendo efectivamente nuestro micrófono dinámico en un altavoz muy pequeño. El diseño de la cápsula dinámica es muy similar al de un altavoz, y el micrófono dinámico a menudo se denomina «altavoz al revés».
Proteja el micrófono del voltaje de CC como la alimentación fantasma
El voltaje de CC no causa un campo magnético alterno. Por lo tanto, los transformadores no permiten que pase voltaje de CC a través de ellos, «protegiendo» eficazmente cualquier micrófono dinámico de la alimentación fantasma de CC de 48 voltios o cualquier otra cantidad de voltaje de CC.
Ayuda a aislar el micrófono de otros dispositivos electrónicos y RFI
Los transformadores también aíslan sus micrófonos de otros dispositivos electrónicos y bloquean RFI (interferencia de radiofrecuencia). Esto se debe a que el primario y el secundario no se tocan físicamente entre sí. Podemos resolver los problemas de zumbidos aislando («levantando») la tierra de diferentes dispositivos.
Tenga en cuenta que algunos micrófonos dinámicos de bobina móvil no tienen un transformador y dependen de un circuito de preamplificador incorporado para amplificar y equilibrar la señal mientras rechazan el RFI y el zumbido de CA. Algunos micrófonos también incluyen un tipo de bobina humbucker (como en las pastillas de guitarra) para ayudar a reducir el zumbido en la señal de audio.
Además, tenga en cuenta que no todos los transformadores están construidos de la misma manera y que la calidad del transformador afectará la respuesta de frecuencia y la entrada de voltaje máximo antes de la distorsión. Los transformadores baratos a menudo degradarán la señal. Más sobre esto en la optimización de la sección de micrófono dinámico de bobina móvil.
La cadena de energía: de la fuente de sonido a la salida de micrófono
Pensé que sería genial describir el camino de la energía de las voces a través de un micrófono dinámico. Me referiré al sonido/audio como energía con el fin de promover nuestra comprensión del micrófono como un transductor (un dispositivo que convierte una forma de energía en otra forma de energía).
Aquí hay una lista de las formas de energía que estarán involucradas en esta sección:
- Energía de onda mecánica: la energía asociada con el movimiento y la posición de un objeto físico.
- Energía acústica: la energía asociada con la vibración de la materia en un fluido (aire) a lo largo de una onda mecánica (onda de sonido).
- Energía eléctrica: la energía asociada con el voltaje y la corriente a través de un circuito.
Tenga en cuenta que estas no son descripciones perfectas, sino simplemente explicaciones breves para ayudar a evitar confusiones.
Comencemos con la primera interacción que tiene el micrófono con las ondas sonoras vocales.
- El sonido vibra alrededor del diafragma. Energía acústica.
- La diferencia de presión sonora entre la parte delantera y trasera del diafragma hace que vibre hacia adelante y hacia atrás sobre su posición de reposo. Transducción de energía ondulatoria acústica a mecánica.
- La bobina móvil está unida a la bobina móvil y se mueve con ella. Energía mecánica .
- El movimiento de la bobina en el campo magnético hace que se induzca una tensión CA a través de ella. Transducción de onda mecánica a energía eléctrica .
- Un cable de señal de cada extremo de la bobina móvil crea un circuito con el devanado primario del transformador elevador. Energía Eléctrica .
- El voltaje de CA a través del devanado primario induce un campo magnético cambiante en el núcleo magnético del transformador. Energía Eléctrica .
- El campo magnético cambiante en el transformador elevador induce un voltaje CA mayor en el devanado secundario. Energía eléctrica.
- La bobina secundaria está en el centro, creando polaridad inversa en los pines 2 y 3 (audio balanceado). Energía eléctrica.
- El pin 1 está conectado a tierra en el micrófono y, junto con los pines 2 y 3, la señal de audio se envía a través de la salida del micrófono. Energía Eléctrica .
Dónde enviamos esta señal de audio de salida está más allá del alcance de este artículo, pero podría ser a un preamplificador de micrófono, una interfaz de audio, directamente a un mezclador o altavoz, etc. ¡Hay muchas opciones!
Optimización del micrófono dinámico de bobina móvil
Así que ahora tenemos una idea sólida de cómo el micrófono dinámico de bobina móvil convierte el sonido en señales eléctricas. Sin embargo, eso no significa necesariamente que la señal de audio suene muy bien.
Hay algunos problemas inherentes a los micrófonos dinámicos que necesitan «arreglos» para que sus señales de salida se puedan utilizar en el mundo real.
Hablemos de cómo los fabricantes solucionan los siguientes problemas inherentes a los micrófonos dinámicos de bobina móvil:
- Respuesta de frecuencia no lineal.
- Ruido de manipulación debido a vibraciones mecánicas.
Respuesta de frecuencia inducida no lineal
El gran problema, simplificado en exceso, es la respuesta de frecuencia. La señal de audio “básica” que obtenemos de un diafragma, bobina móvil, imán y transformador tiene una respuesta de frecuencia no lineal.
¿Por qué las respuestas de frecuencia de los micrófonos dinámicos de bobina móvil están intrínsecamente coloreadas?
- La frecuencia de resonancia del diafragma (depende de la forma, el tamaño, la rigidez, la masa del diafragma y la masa de la bobina móvil).
- Carcasa, rejilla, tela y otros materiales (que amortiguan las frecuencias más altas/tienen sus propias frecuencias de resonancia).
- La masa del diafragma y la bobina móvil crea inercia y hace que el micrófono sea menos sensible a las longitudes de onda cortas/altas frecuencias.
- Los transformadores a menudo salen de las frecuencias bajas y altas.
Frecuencias de resonancia acústica
Debido a que el diafragma de un micrófono dinámico está unido a una bobina móvil (y por lo tanto tiene más masa), tiende a tener una frecuencia de resonancia baja que está en el rango de nuestra audición.
El diafragma está sujeto al mayor desplazamiento en su frecuencia de resonancia. Este mayor desplazamiento significa que el micrófono generará la mayor ganancia en esta frecuencia, lo que hace que la respuesta de frecuencia del micrófono no sea lineal.
Para minimizar o “amortiguar” esta frecuencia de resonancia, los fabricantes utilizan cavidades de aire sintonizadas detrás y alrededor del diafragma junto con material de tela humectante con impedancia acústica específica.
Las cavidades de aire están dimensionadas para que las ondas estacionarias dentro de ellas anulen los efectos de la frecuencia de resonancia de la combinación de diafragma/bobina móvil. La tela humectante se coloca dentro de las cavidades del micrófono y tiene una impedancia acústica específica que es la más fuerte en la frecuencia de resonancia.
Las ranuras diminutas a menudo se organizan en diafragmas de micrófono dinámicos para «suavizar» los picos en las frecuencias de resonancia, ayudando a suavizar la respuesta de frecuencia.
La carcasa del micrófono y la carcasa de la cápsula también tienen sus propias frecuencias de resonancia que podrían causar vibraciones en el diafragma.
Disminución de la sensibilidad a las frecuencias altas
El diafragma de un micrófono de bobina móvil es pesado. Esto se debe a que la bobina móvil está unida al diafragma.
Las frecuencias altas tienen formas de onda cortas, que tienen dificultades para mover diafragmas pesados. Por esta razón, los micrófonos dinámicos de bobina móvil a menudo tienen una caída brusca en la respuesta de frecuencia superior.
Para ampliar el rango de la respuesta de frecuencia, a menudo se incluye un tipo de tapa de resonador en el diseño del micrófono dinámico.
Esta tapa de resonador es un volumen de aire en la parte superior del frente del diafragma que está sintonizado a una alta frecuencia de resonancia. Cuanto más pequeña es la cavidad, más altas son sus frecuencias de resonancia.
En realidad, la tapa del resonador no es demasiado capaz de extender la respuesta de frecuencia de un micrófono dinámico. Sin embargo, se puede sintonizar (y con mayor frecuencia) en el punto en el que la respuesta de frecuencia del diafragma comienza a apagarse, creando una especie de pico de resonancia antes de la atenuación de los agudos.
¿Transformador o sin transformador?
Los transformadores elevadores en micrófonos dinámicos tienen limitaciones. Las relaciones de giro más altas producen una señal de salida mayor en relación con la entrada, pero tienden a tener más limitaciones. Hay un acto de equilibrio para diseñar un transformador que sea adecuado para un micrófono.
Al diseñar o adquirir un transformador de micrófono, los fabricantes deben tener en cuenta lo siguiente:
- Más vueltas en el devanado secundario significan más resistencia entre los devanados y provocan una caída de alta frecuencia más baja.
- Menos vueltas en el devanado primario significan menos inductancia primaria y, por lo tanto, una mayor caída de las frecuencias bajas.
Hay muchos transformadores de alta calidad diseñados para audio que funcionan bien con micrófonos dinámicos de bobina móvil.
Dicho esto, para evitar el alto costo de los transformadores de alta calidad, algunos micrófonos dinámicos están diseñados con circuitos más complejos que tienen prácticamente todos los beneficios de los transformadores de alta calidad.
Ruido debido a vibraciones mecánicas
Cualquier vibración de la bobina móvil provocará una señal coincidente en la salida del micrófono.
Para reducir la vibración mecánica, a menudo se utilizan materiales aislantes como el caucho entre las partes adyacentes del micrófono.
Todos los micrófonos dinámicos tienen algún tipo de soporte de choque interno que aísla su cápsula/cartucho (diafragma, bobina móvil, imán y carcasa) de su mango.
Todo aquí está interrelacionado
La optimización de un micrófono dinámico de bobina móvil es un gran juego de equilibrio. Todo está relacionado.
Ningún volumen de aire, trozo de tela humectante, boca, aislante o soporte amortiguador resolverá un problema sin cambiar otros aspectos del micrófono.
Se tiene especial cuidado en todas y cada una de las medidas al diseñar cualquier micrófono profesional. Las piezas aparentemente pequeñas de diseño de micrófono dinámico tendrán grandes efectos en el sonido general del micrófono.
Características generales de los micrófonos dinámicos de bobina móvil
Se pueden hacer algunas generalizaciones de los micrófonos dinámicos.
Aunque no siempre es el caso, generalmente se supone que los micrófonos dinámicos de bobina móvil tienen las siguientes características:
Color de la respuesta de frecuencia
Una respuesta de frecuencia coloreada básicamente significa que un micrófono no es igualmente sensible a todas las frecuencias audibles. Los micrófonos de colores tienen picos, valles y/o atenuaciones en sus respuestas de frecuencia.
Como hemos comentado, la respuesta de frecuencia de un micrófono dinámico de bobina móvil está lejos de ser lineal:
- Las frecuencias de gama alta generalmente se eliminan, ya que las longitudes de onda cortas no son efectivas para hacer vibrar el diafragma pesado.
- Por lo general, hay frecuencias de resonancia audibles en el diafragma/pieza de bobina móvil del micrófono.
- El «juego de equilibrio» de resolver las frecuencias de resonancia inherentes puede causar o no otros picos y valles en la respuesta de frecuencia audible del micrófono dinámico.
- El transformador a menudo tendrá algún efecto en la atenuación de las frecuencias altas y bajas.
Aunque estas no linealidades a menudo se consideran en un sentido negativo, la coloración de los micrófonos dinámicos se ha convertido en uno de sus mayores puntos de venta. Por ejemplo:
- Los micrófonos dinámicos a menudo tienen aumentos naturales entre 2 y 10 kHz, que se comercializan como «aumentos de presencia».
- Sus atenuaciones de gama alta a menudo se prefieren para voces e instrumentos con graves pesados.
Circuito pasivo simple
El típico micrófono dinámico de bobina móvil es completamente pasivo. El principio del transductor de inducción electromagnética no requiere energía.
El circuito de los micrófonos dinámicos de bobina móvil (especialmente aquellos con transformadores) es muy simple.
El circuito típico está formado por un circuito cerrado entre la bobina móvil y el devanado primario; el transformador; y el circuito abierto balanceado desde el devanado secundario hasta el conector de salida del micrófono.
Las cosas se complican un poco al reemplazar el transformador con un circuito de conformación de respuesta pasiva, pero en comparación con los micrófonos dinámicos de cinta activa y de condensador, este sigue siendo un diseño muy simple.
Baja sensibilidad y alto nivel máximo de presión acústica
Debido a que no hay amplificador u otro circuito activo en los micrófonos pasivos de bobina móvil, estos micrófonos dinámicos muestran las siguientes características:
- Bajos índices de sensibilidad: las salidas de nivel de micrófono típicas de los micrófonos dinámicos de bobina móvil son mucho menores que las de los micrófonos activos.
- Niveles máximos de presión sonora elevados: es prácticamente imposible sobrecargar el diafragma de un micrófono de bobina móvil. Del mismo modo, es prácticamente imposible sobrecargar los circuitos pasivos simples.
Además, dado que la bobina móvil agrega una masa relativamente grande al diafragma, los micrófonos dinámicos no son muy sensibles a los sonidos sutiles.
Si pensamos en la sensibilidad en términos de la reactividad del diafragma a la presión del sonido, veríamos los micrófonos de bobina móvil, nuevamente, como bastante insensibles. Su peso hace que sea relativamente difícil para las ondas de sonido moverlos. Esto produce una respuesta transitoria relativamente lenta e insensibilidad a las ondas sonoras más débiles.
Gran durabilidad
Mis mentores bromearían acerca de que los micrófonos dinámicos pueden sobrevivir a explosiones nucleares o sobre clavar clavos con ellos. El punto es que los micrófonos dinámicos de bobina móvil son resistentes y duraderos.
Dejando a un lado la carcasa exterior (todos los micrófonos profesionales tienen una funda), los micrófonos dinámicos son muy robustos.
- Su circuito pasivo y cápsula/cartucho son resistentes a la humedad.
- El diafragma, la bobina móvil y el imán están protegidos por la carcasa de la cápsula dentro de un soporte de choque y son muy resistentes al trauma físico.
- La parte más sensible del micrófono es el diafragma en sí, que normalmente está muy bien protegido dentro de una rejilla.
5 micrófonos dinámicos de bobina móvil comunes
Puede pensar que estoy obsesionado con el fabricante estadounidense de micrófonos Shure al mirar la siguiente lista. Te aseguro que no estoy solo. El SM58, SM57 y SM7B son posiblemente los 3 mejores micrófonos de bobina móvil del mercado. He utilizado los 5 micrófonos siguientes de forma profesional, por lo que compartiré mi experiencia con cada uno de ellos.
En lugar de crear «mini-revisiones» de cada uno de los 5 micrófonos comunes, compartiré las especificaciones que los hacen característicamente dinámicos. También vincularé las hojas de especificaciones a las que me refiero para que pueda ver mejor las especificaciones del micrófono (en particular, las tablas de respuesta de frecuencia).
Así que aquí hay 5 micrófonos dinámicos de bobina móvil comunes (si no los más comunes) en el mercado:
- Shure SM58
- Shure SM57
- Shure SM7B
- Electro-Voice RE20
- Sennheiser MD 421 II
Vale la pena señalar que ninguno de estos micrófonos ha establecido explícitamente un nivel máximo de presión sonora en sus hojas de especificaciones.
También vale la pena señalar que los 5 micrófonos tienen un patrón polar cardioide. Esto no tiene nada que ver con los micrófonos dinámicos sino con la popularidad del patrón direccional cardioide.
Shure SM58
He usado el SM58 en; gabinetes de guitarra (y), y.
El Shure SM58 es lo que yo llamaría un micrófono por excelencia. No puedo pensar por otras personas, pero si tuviera que adivinar lo que la mayoría de la gente imagina cuando escuchan la palabra “micrófono”, supongo que sería un micrófono que se parece al Shure SM58. Es probable que sea el micrófono más común en entornos en vivo y se han realizado innumerables «imitaciones» en su imagen.
Enlace para ver el precio del Shure SM58 en Amazon.
Especificaciones dinámicas de la bobina móvil característica de Shure SM58:
- Una respuesta de frecuencia de “50 Hz – 15.000 Hz” con una atenuación de los graves a 100 Hz y una disminución pronunciada de las altas frecuencias a partir de aproximadamente 10.000 Hz.
- Sensibilidad de –54,5 dBV/Pa (1,85 mV) 1 Pa = 94 dB SPL.
- Tiene un transformador elevador.
- Una impedancia de salida de 300 ohmios.
- Sistema neumático de amortiguación.
- “Calidad, robustez y confiabilidad legendarias de Shure”.
Haga clic aquí para obtener la hoja de especificaciones Shure SM58 a la que se hace referencia.
Shure SM57
He usado el SM57 en las voces (en vivo); gabinetes de guitarra (en vivo y en estudio), tambores (en vivo y en estudio) e instrumentos de metal (en vivo).
El Shure SM57 es un gran micrófono dinámico y es extremadamente común tanto en vivo como en estudio.
Especificaciones dinámicas de bobina móvil característica Shure SM57:
- Una respuesta de frecuencia de “40 Hz – 15 000 Hz” con una atenuación de los graves a 200 Hz y una disminución pronunciada de las altas frecuencias a partir de aproximadamente 12 000 Hz.
- Sensibilidad de -56,0 dBV/Pa (1,6 mV) (1 Pa = 94 dB SPL).
- Tiene un transformador elevador.
- Una impedancia de salida de 310 ohmios.
- Sistema neumático de amortiguación.
- “Calidad, robustez y confiabilidad legendarias de Shure”.
Haga clic aquí para ver la hoja de especificaciones Shure SM57 a la que se hace referencia.
Shure SM7B
¡Este es el micrófono que se muestra en la imagen destacada de este artículo!
He usado el SM7B exclusivamente en el estudio en voces (,,) y gabinetes de guitarra.
El Shure SM7B es un favorito personal para la grabación de voz en off y para interpretaciones vocales de tipo «grito» fuerte.
Especificaciones dinámicas de la bobina móvil característica de Shure SM7B:
- Una respuesta de frecuencia de “50 Hz – 20.000 Hz” con una respuesta de graves bastante plana pero una caída pronunciada de las altas frecuencias a partir de unos 12.000 Hz.
- Sensibilidad de – 59,0 dB (1,12 mV) 0 dB = 1 voltio por pascal.
- Tiene un transformador elevador.
- Una impedancia de salida de 150 ohmios.
- Aislamiento de choque interno de «suspensión neumática».
- «Construcción robusta y excelente protección del cartucho para una confiabilidad excepcional».
Nota interesante: el Shure SM7B en realidad tiene la misma cápsula que el SM57 pero un transformador diferente y una carcasa y un diseño de rejilla obviamente diferentes.
Haga clic aquí para ver la hoja de especificaciones Shure SM7B a la que se hace referencia.
Electro-Voice RE20
He usado el RE20 exclusivamente en el estudio, gabinetes de bajo, voz en off y podcasts.
El RE20 es otro favorito personal para las voces en off. Sobre todo si los altavoces se mueven mucho.
Especificaciones dinámicas de la bobina móvil característica de Electro-Voice RE20:
- Una respuesta de frecuencia de “45 Hz – 18 000 Hz” con una atenuación de los graves a 75 Hz y una disminución pronunciada de las altas frecuencias a partir de aproximadamente 12,500 Hz.
- Sensibilidad de 1,5 mV/Pascal.
- Tiene un transformador elevador.
- Una impedancia de salida de 150 ohmios.
- La caja de acero y la bobina de zumbido brindan un blindaje magnético excepcional.
- «Excepcionalmente resistente con un rechazo de ruido de manejo superior».
Sennheiser MD 421 II
He usado el MD421 exclusivamente en el estudio en tambores de tom, tambores de caja, gabinetes de bajo y gabinetes de guitarra.
Realmente me gusta el MD421 para grabar toms y para guitarras y gabinetes de bajo con micrófonos cercanos.
Especificaciones dinámicas de bobina móvil característica de Sennheiser MD421 II:
- Una respuesta de frecuencia de “30 Hz – 17 000 Hz” con una atenuación de los graves a 80 Hz y una disminución pronunciada de las altas frecuencias a partir de aproximadamente 15 000 Hz.
- Sensibilidad de 2 mV/Pa +/- 3 dB.
- Tiene un transformador elevador.
- Una impedancia de salida de 200 ohmios.
- «Micrófono profesional resistente».
preguntas relacionadas
¿Los micrófonos dinámicos necesitan preamplificadores? Sí, todos los micrófonos emiten señales de nivel de micrófono, que requieren ganancia de preamplificador para alcanzar el nivel de línea y funcionar correctamente con equipos de audio profesionales. Los micrófonos dinámicos tienen índices de sensibilidad/niveles de salida más bajos que los micrófonos de condensador y requieren más ganancia de preamplificador.
¿Cuáles son las aplicaciones de los micrófonos dinámicos de bobina móvil? Los micrófonos dinámicos de bobina móvil tienen una amplia gama de aplicaciones. A menudo se utilizan en instrumentos ruidosos en el estudio y en el escenario; en las voces (especialmente en transmisiones y situaciones en vivo); en escenarios húmedos, ruidosos o menos que ideales; y muchas otras situaciones.
