Diferenças entre microfones dinâmicos, condensadores e de fita

Você provavelmente já notou que existem muitos microfones e tipos diferentes de microfones no mundo do áudio. Os 3 principais tipos de microfones são o microfone dinâmico, condensador e de fita.

Quais são as diferenças entre microfones dinâmicos, condensadores e de fita? A principal diferença entre microfones dinâmicos, condensadores e de fita é a maneira como eles convertem som em áudio. Como transdutores, os microfones dinâmicos e de fita dependem da indução eletromagnética, enquanto os condensadores funcionam com princípios eletrostáticos. Os elementos transdutores(diafragmas e cápsulas) são muito diferentes.

Neste artigo, discutiremos todas as diferenças gerais entre microfones dinâmicos, condensadores e de fita. Quando terminar de ler isso, você será capaz de distinguir entre esses microfones e tomar melhores decisões sobre qual tipo funciona melhor para sua aplicação específica.

Definição dos 3 principais tipos de microfones

Antes de entrarmos nas diferenças dos 3 principais tipos de microfones, vamos definir rapidamente cada um deles. Como mencionei anteriormente, as principais diferenças estão dentro dos elementos transdutores(cápsulas/cartuchos/defletores) de cada tipo de microfone.

O microfone dinâmico

Primeiro, quando dizemos “microfone dinâmico”, geralmente queremos dizer “microfone dinâmico de bobina móvel”. O termo «dinâmico» realmente se refere ao tipo de transdutor eletromagnético, então os microfones de fita(que veremos em breve) também são microfones tecnicamente dinâmicos.

Um microfone dinâmico converte ondas sonoras em sinais de áudio usando indução eletromagnética. Ele faz isso com um diafragma móvel e uma bobina condutora conectada que fica dentro de um campo magnético em uma estrutura de ímã permanente.

Vamos dar uma olhada em um diagrama de seção transversal do elemento transdutor de um microfone dinâmico:

Observe que, para melhor distinguir as peças, a bobina de acionamento é desenhada como se não estivesse presa ao diafragma, embora esteja.

Vamos rever rapidamente como funciona um microfone dinâmico:

• As ondas sonoras causam pequenas variações de pressão em um lado do diafragma, fazendo com que ele se mova.

• À medida que o diafragma se move, a bobina de acionamento anexada se move com ele.

• Esta bobina condutora oscila para frente e para trás dentro de um campo magnético permanente que é fornecido pelos ímãs e peças polares. A estrutura do ímã é construída com uma abertura cilíndrica para que a bobina se encaixe sem tocar nos ímãs. Um pólo magnético está dentro da bobina, enquanto o outro pólo magnético está fora.

• À medida que a bobina condutora se move dentro do campo magnético permanente, ela experimenta um fluxo magnético variável. Este fluxo variável induz uma tensão através da bobina condutora devido à indução eletromagnética.

• Como a bobina está oscilando(direções alternadas), ela produz uma tensão CA. Esta tensão CA(sinal de áudio) corresponde às ondas sonoras no diafragma do microfone!

• Esta tensão CA é retirada da bobina com fios elétricos e enviada através do circuito passivo do microfone dinâmico antes de sair do microfone.

O microfone condensador

Um microfone condensador converte ondas sonoras em sinais de áudio usando princípios eletrostáticos. Ele faz isso com uma cápsula projetada como um capacitor de placas paralelas. Uma placa é móvel(o diafragma) e a outra é fixa(a placa traseira).

Vamos dar uma olhada em um diagrama de seção transversal do elemento transdutor de um microfone condensador:

Vamos rever rapidamente como funciona um microfone condensador:

• Antes que um microfone condensador possa funcionar corretamente, deve haver uma carga constante no condensador de placa paralela. Esta carga pode ser permanente(usando material de eletreto) ou pode ser fornecida por alimentação fantasma ou tensão de polarização CC. Com uma carga constante, qualquer mudança na capacitância entre as placas causará uma mudança de tensão inversamente proporcional.

• As ondas sonoras causam pequenas variações de pressão em um lado do diafragma, fazendo com que ele se mova.

• À medida que o diafragma se move para frente e para trás, a distância entre as placas aumenta e diminui. A distância entre as placas de um capacitor é um fator na capacitância do capacitor. À medida que a distância muda, a capacitância muda. À medida que a capacitância muda, a tensão muda.

• Porque o diafragma está oscilando(direções alternadas), uma tensão AC. Esta tensão CA(sinal de áudio) corresponde às ondas sonoras no diafragma do microfone!

• Esta tensão AC tem alta impedância e é executada através de um conversor de impedância ativo antes de ser enviada através do circuito interno e saída do microfone condensador.

O microfone de fita

Como mencionado acima, os transdutores de microfone de fita são dinâmicos. O termo «microfone de fita» refere-se ao diafragma desses microfones e foi popularizado para distingui-los dos microfones dinâmicos de bobina móvel.

Um microfone de fita converte ondas sonoras em sinais de áudio usando indução eletromagnética. Ele faz isso com um diafragma condutor em forma de fita suspenso dentro de um campo magnético em uma estrutura de ímã permanente.

Vamos dar uma olhada em um diagrama de seção transversal do elemento transdutor de um microfone de fita:

Vamos rever rapidamente como funciona um microfone de fita:

• As ondas sonoras causam pequenas variações de pressão em um lado do diafragma em forma de fita condutora, fazendo com que ele se mova.

• Este diafragma de fita oscila para frente e para trás dentro de um campo magnético permanente que é fornecido pela estrutura magnética.

• À medida que a fita se move dentro do campo magnético permanente, ela experimenta um fluxo magnético variável. Este fluxo variável induz uma tensão através da fita devido à indução eletromagnética.

• Como o diafragma da fita oscila(direções alternadas), ele produz uma tensão CA. Esta tensão CA(sinal de áudio) corresponde às ondas sonoras no diafragma do microfone!

• Os fios elétricos conectados a cada extremidade do diafragma de fita pegam essa tensão CA e a enviam através do circuito passivo do microfone de fita antes de sair.

Assim podemos inferir algumas diferenças entre os 3 tipos de microfones simplesmente entendendo como eles atuam como transdutores. Agora que temos uma compreensão básica desses 3 tipos de microfones, vamos mergulhar um pouco mais fundo em suas diferenças.

Quais são as diferenças entre microfones dinâmicos, condensadores e de fita?

As tabelas são uma maneira eficaz de exibir informações rapidamente. Dê uma olhada nas diferenças gerais entre os 3 principais tipos de microfones abaixo:

Observe que muitas das diferenças aqui são generalizadas. Dito isso, essas generalidades são úteis porque representam a «regra» e não a «exceção».

	microfones dinâmicos	microfones condensadores	microfones de fita
tipo de transdutor	Indução eletromagnética	princípios eletrostáticos	Indução eletromagnética
Resposta frequente	Colorido com high-end pobre	Estendido e plano	Deslocamento natural de alta qualidade
padrões polares	Qualquer padrão, mas bidirecional	Qualquer padrão e, às vezes, opções de vários padrões	Naturalmente bidirecional, mas pode ter qualquer padrão
Sensibilidade	baixa sensibilidade	Alta sensibilidade	Pouca sensibilidade quando passiva. Alta sensibilidade quando ativo
ruído próprio	Nenhum	Sim	Sim, se estiver ativo
Nível máximo de pressão sonora	Muitas vezes muito alto para medir	Mensurável	Mensurável, mas muitas vezes muito alto
Durabilidade	muito durável	algo duradouro	menos durável
Preço	O preço mais baixo	Ampla gama de preços	Geralmente bastante caro
Passivo ativo?	Passiva	Ativo	Passivo ou ativo

Vamos falar sobre cada ponto com mais detalhes aqui:

Diferenças no tipo de transdutor

Como mencionei anteriormente, existem apenas 2 métodos de transdutor principais nos 3 tipos de microfone principais. São:

• Dinâmico: Converte som em áudio usando indução eletromagnética.
• Condensador: Converte som em áudio usando princípios eletrostáticos.

Microfones dinâmicos e microfones de fita são transdutores dinâmicos.

Os microfones dinâmicos de bobina móvel têm uma bobina condutora presa aos seus diafragmas. À medida que esta bobina se move no campo magnético, o sinal do microfone é induzido através dela.

Os diafragmas de microfone de fita são eles próprios condutores. À medida que oscilam no campo magnético, um sinal de microfone é induzido através deles.

Os microfones condensadores, por outro lado, têm uma maneira diferente de produzir áudio que depende da alteração da capacitância de uma cápsula semelhante a um condensador de placas paralelas.

Diferenças nos componentes ativos e passivos

Os componentes ativos requerem energia para funcionar, enquanto os componentes passivos não. Conhecer as diferenças entre microfones ativos e microfones passivos é essencial se quisermos usar microfones corretamente e entender muitas das diferenças que seguem neste artigo.

Microfones dinâmicos são sempre passivos.

Os microfones dinâmicos não contêm componentes ativos. Eles têm elementos transdutores passivos e transformadores de saída passivos opcionais.

Os microfones condensadores estão sempre ativos.

As cápsulas de microfone condensador emitem sinais de alta impedância que requerem conversores de impedância ativos(transistores de efeito de campo ou tubos de vácuo). Ao converter a impedância, o sinal pode viajar pelos circuitos sem degradação grave.

Às vezes, também existem componentes ativos nas placas de circuito impresso de um microfone condensador.

O mercado de microfones de fita apresenta opções passivas e ativas.

Os microfones de fita são dinâmicos e naturalmente passivos.

No entanto, alguns microfones de fita são complementados com componentes ativos(amplificadores) para que produzam sinais mais fortes.

Diferenças na resposta de frequência

Certos tipos de microfones terão diferentes generalidades quando se trata de resposta de frequência.

Microfones dinâmicos geralmente têm as respostas de frequência mais coloridas.

O peso da típica combinação de bobina de voz/diafragma de microfone dinâmico dificulta a captura de altas frequências por esses microfones. As altas frequências são relativamente fracas e têm um comprimento de onda muito curto, o que dificulta o movimento do diafragma.

Além disso, esses diafragmas geralmente têm frequências ressonantes na faixa audível devido ao seu peso e diâmetro. Essas frequências ressonantes podem ser amortecidas, mas geralmente causam alguns picos na resposta de frequência.

Alguns exemplos de microfones dinâmicos com respostas de frequência coloridas são o Shure SM57 e o Beta 52A:

Os microfones condensadores geralmente têm as respostas de frequência mais planas e estendidas.

Além disso, os microfones condensadores são frequentemente divididos em 3 categorias distintas, cada uma com suas próprias generalidades quando se trata de resposta de frequência:

1. Condensadores de diafragma grande tendem a ter respostas de frequência muito amplas e estendidas e geralmente têm um leve aumento na faixa de frequência superior.

2. Os condensadores de diafragma pequeno geralmente têm as respostas de frequência mais planas que se estendem por toda a faixa de audição humana.

3. Microfones condensadores em miniatura(como microfones de lapela/bodypack) tendem a ter uma resposta de frequência mais colorida do que seus equivalentes SDC e LDC. Muitos microfones em miniatura têm tampas intercambiáveis ​​para alterar sua resposta de frequência, alterando os labirintos acústicos ao redor da cápsula.

A extensão estendida dos microfones condensadores foi uma grande parte de sua ascensão à proeminência nos estúdios de gravação. Nos dias da gravação analógica em fita, o disco naturalmente perderia os agudos. Os microfones condensadores permitiam gravações mais brilhantes e com som mais natural em fitas analógicas.

Microfones de fita geralmente têm atenuações de som muito naturais em sua faixa alta.

Os diafragmas de fita geralmente são tensionados o suficiente para que suas frequências ressonantes fiquem abaixo da faixa audível.

Como suas contrapartes dinâmicas de bobina móvel, os microfones de fita tendem a perder a sensibilidade na extremidade superior. No entanto, a fita ainda é sensível a essas altas frequências. O resultado é uma queda de som natural nos agudos, em vez de um corte áspero.

O declínio gradual dos microfones de fita foi uma grande parte de seu ressurgimento na era do áudio digital. Essa redução «natural» parecia confusa em gravações analógicas, mas soa incrível no mundo do áudio digital, que é frequentemente descrito como «perfeito» e «estéril».

Diferenças nos padrões polares

Os padrões polares dependem mais do microfone do que do tipo de microfone, por assim dizer. No entanto, há algo a ser dito sobre cada tipo de microfone e seus padrões polares comuns/alcançáveis.

Os microfones dinâmicos são projetados e capazes de todos os principais padrões polares, exceto o verdadeiro padrão bidirecional.

Os microfones dinâmicos projetados apresentam muitos padrões polares omnidirecionais e unidirecionais(tipo cardióide).

No entanto, devido ao seu design(um diafragma com uma bobina condutora presa à sua parte traseira), é impossível obter um padrão polar de gradiente de pressão verdadeiro(bidirecional/figura 8) com um microfone dinâmico de bobina móvel.

Os designs de microfone condensador desfrutam da versatilidade de todos os principais padrões polares. Muitos microfones condensadores possuem padrões polares ajustáveis, que podem ser facilmente alcançados com uma cápsula condensadora de diafragma duplo.

Os designs de microfone condensador acomodam facilmente cápsulas de diafragma duplo. Ao combinar 2 cápsulas de costas, qualquer padrão polar comum pode ser alcançado.

Em microfones condensadores de diafragma único, padrões omnidirecionais e unidirecionais podem ser facilmente alcançados.

Os microfones de fita são naturalmente bidirecionais. É preciso alguma engenharia inteligente para criar outros padrões polares em um microfone de fita, mas é totalmente possível.

Ao contrário da bobina móvel e da dinâmica do condensador de diafragma único, o microfone de fita, por design, possui um elemento de gradiente de pressão real, onde ambos os lados do diafragma estão igualmente abertos à pressão sonora.

Em termos mais simples, um microfone de fita é naturalmente bidirecional.

Dito isto, existem métodos para moldar o padrão polar do microfone de fita nos padrões polares cardióide e omnidirecional padrão.

Diferenças de sensibilidade

Antes de entrarmos nas diferenças gerais de sensibilidade entre os 3 principais tipos de microfones, vamos definir o que realmente é uma classificação de sensibilidade de microfone.

A sensibilidade do microfone nos diz quão forte será o sinal de saída do microfone em um determinado nível de pressão sonora. Em outras palavras, ele nos diz a eficácia do microfone como transdutor(com sua cápsula e circuito interno).

Normalmente, a classificação de sensibilidade de um microfone é dada como:

Tensão CA(em milivolts ou decibéis em relação à tensão de 1 volt) por 1 Pascal(94 dB SPL) de pressão sonora no diafragma do microfone.

Os microfones dinâmicos geralmente têm classificações de sensibilidade entre 1 e 6 mV/Pa (-60 a -44 dBV/Pa).

Os microfones dinâmicos são passivos, o que significa que não há componentes ativos para amplificar o sinal.

Dito isso, alguns microfones dinâmicos possuem transformadores elevadores de saída. Esses dispositivos passivos agem, em parte, para aumentar a tensão de um circuito primário(envolvendo o sinal induzido por cápsula/cartucho) para um circuito secundário, que leva à saída do microfone.

O elemento transdutor de um microfone dinâmico só pode produzir uma certa quantidade de sinal. A bobina de voz do diafragma de um microfone dinâmico só pode ser tão grande com tantos enrolamentos antes de se tornar muito pesada para o diafragma se mover de forma eficaz.

Os microfones condensadores, com seus amplificadores internos, geralmente possuem classificações de sensibilidade entre 8 e 32 mV/Pa (-42 a -30 dBV/Pa).

As cápsulas do condensador não criam um sinal de microfone muito forte. Em vez disso, eles produzem tensões CA com impedâncias muito altas que, sem a conversão de impedância adequada, não seriam capazes de percorrer qualquer comprimento significativo de fiação antes de se degradar.

Assim, imediatamente na saída da cápsula, os microfones condensadores possuem conversores de impedância. Geralmente são válvulas de vácuo ou transistores de efeito de campo(FETs). Além de reduzir a impedância do sinal a um nível utilizável, esses dispositivos ativos também fornecem pseudo-amplificação ao sinal do microfone.

Os microfones condensadores também costumam ser projetados com placas de circuito impresso(PCBs) que apresentam amplificadores.

Tudo isso se soma para fornecer aos microfones condensadores classificações de sensibilidade relativamente altas.

Os microfones de fita passivos geralmente têm classificações de sensibilidade entre 0,5 a 6 mV/Pa(-66 a -44 dBV/Pa). Os microfones de fita ativos geralmente têm classificações de sensibilidade entre 8 e 32 mV/Pa (-42 a -30 dBV/Pa).

Os microfones de fita passivos estão entre os microfones menos sensíveis do mercado.

O transdutor de fita funciona por indução eletromagnética, mas seu material condutor é um diafragma de fita fina. Embora os microfones de fita geralmente soem muito mais naturais do que suas contrapartes dinâmicas de bobina móvel, suas fitas finas geralmente não podem induzir tanta tensão quanto se movem no campo magnético.

Os microfones de fita ativos, por outro lado, possuem amplificação interna semelhante aos microfones condensadores mencionados acima. Esses amplificadores(FETs, op-amps, válvulas de vácuo) aumentam o sinal de baixo nível do elemento de fita antes que o sinal seja emitido.

Além disso, quase todos os microfones de fita são projetados com transformadores elevadores em suas saídas.

Diferenças no ruído próprio

Embora todos os microfones sejam propensos a algum tipo de ruído próprio, são os microfones ativos(e seus componentes ativos em particular) que geram o ruído que chamamos de «ruído próprio».

Os microfones dinâmicos são passivos e, portanto, não possuem classificações de ruído próprio.

Não há componentes ativos que contribuam para o ruído de um microfone dinâmico. O ruído causado por moléculas de ar aleatórias que atingem o diafragma é insignificante.

Os microfones condensadores têm diferentes quantidades de ruído próprio. Em geral, os microfones condensadores de diafragma grande têm menos ruído próprio do que os de diafragma pequeno.

Componentes ativos em microfones condensadores produzem ruído que contribui para o próprio ruído do microfone. Esses componentes ativos incluem os conversores de impedância FET; tubos vazios; e placas de circuito impresso de microfone.

Como mencionado acima, os LDCs normalmente têm menos ruído próprio do que os SDCs. Isso ocorre porque diafragmas grandes capturam mais energia acústica das ondas sonoras em relação à quantidade de ruído produzida por seus componentes eletrônicos ativos.

Os microfones de fita passivos não têm uma classificação de ruído próprio, enquanto os microfones de fita ativos têm.

Se um microfone de fita tiver componentes ativos, ele terá ruído próprio. Se o microfone de fita for passivo, ele não terá uma classificação de ruído próprio.

Diferenças no nível máximo de pressão sonora

O nível máximo de pressão sonora de um microfone nos diz o ponto em que um microfone começará a distorcer devido à quantidade de pressão sonora em seu diafragma.

Embora alguns microfones dinâmicos tenham uma classificação de nível de pressão sonora máxima especificada, o SPL máximo desses microfones geralmente é tão alto que não é listado(ou é imensurável).

Microfones dinâmicos de bobina móvel são muito difíceis de sobrecarregar. A maioria dos microfones dinâmicos nem tem um SPL máximo especificado. Os valores reais máximos de SPL geralmente são tão altos que praticamente não são alcançáveis.

Os microfones condensadores quase sempre têm um nível máximo de pressão sonora.

Os microfones condensadores normalmente terão um valor SPL máximo porque há um nível de pressão sonora praticamente alcançável no qual seu sinal será distorcido.

Isso não ocorre necessariamente porque a cápsula está sobrecarregada. Na verdade, raramente é. Em vez disso, é porque os componentes eletrônicos dentro do microfone(o conversor de impedância, o tubo e/ou a placa de circuito impresso) serão sobrecarregados pela força do sinal.

Microfones de fita, tanto ativos quanto passivos, geralmente terão uma classificação máxima de nível de pressão sonora, embora algumas fitas passivas tenham classificações máximas de SPL excessivamente altas.

O diafragma de fita é o único tipo de diafragma que pode ser sobrecarregado em situações práticas, embora isso, novamente, seja raro.

Microfones de fita passivos podem ter uma classificação máxima de SPL, mas geralmente é muito alta. Microfones de fita ativos, como condensadores, geralmente sobrecarregam em SPLs mais altos devido à sobrecarga de seus circuitos internos.

Diferenças de durabilidade

A durabilidade desempenha um papel importante na aplicação e longevidade do microfone.

Por exemplo, um microfone shotgun de filme ou voz ao vivo precisa ser durável para suportar os rigores do palco. Por outro lado, um microfone com melhor som pode ser preferível na segurança de um estúdio, mesmo que o microfone seja mais frágil.

Os Microfones Dinâmicos apresentam os microfones mais duráveis ​​do mercado.

Os microfones dinâmicos de bobina móvel são naturalmente muito duráveis.

Eles têm os diafragmas mais robustos, pois o diafragma deve suportar uma bobina anexada. Os componentes passivos dos microfones dinâmicos(principalmente o elemento transdutor e o transdutor de saída opcional) são muito mais duráveis ​​do que os componentes ativos dos microfones de condensador e fita ativos.

Os microfones condensadores, embora não sejam tão duráveis ​​quanto os microfones dinâmicos, ainda são bastante resistentes, especialmente se não tiverem eletrônica valvulada.

Capacitores são frequentemente considerados frágeis, embora isso não seja necessariamente verdade.

As cápsulas da maioria dos microfones condensadores são bastante resistentes, desde que protegidas por uma grade. O mesmo vale para a eletrônica de estado sólido.

A eletrônica do tubo de vácuo de um condensador de tubo é relativamente delicada. Cuidado especial deve ser tomado ao trabalhar com microfones de tubo.

Os microfones de fita são notoriamente frágeis e são os menos «duráveis», embora durem muito tempo se forem cuidados adequadamente.

O diafragma da fita é inerentemente frágil. Por exemplo, essas fitas corrugadas finas podem ser danificadas por partículas de poeira transportadas pelo ar à medida que são transportadas de um local para outro. Da mesma forma, os microfones de fita podem ser lançados por fortes rajadas de ar ou até mesmo por alta energia de explosão.

diferenças de preço

Muitas vezes somos limitados pelo orçamento em termos de qual microfone escolhemos comprar. Vamos dar uma olhada nas faixas de preços gerais dos 3 principais tipos de microfones.

Os microfones dinâmicos têm uma faixa de preço relativamente pequena.

Microfones dinâmicos de consumo podem ser adquiridos por menos de US$50.

Existem muitas «opções de orçamento» que são usadas em ambientes profissionais todos os dias. Os famosos Shure SM57 e SM58 custam cerca de US$100.

Os microfones dinâmicos mais caros(como o Sennheiser MD 441U) ainda custam menos de US$1.000.

Os microfones condensadores apresentam os microfones mais baratos do mercado e os microfones mais caros do mercado com preços intermediários.

Existem microfones condensadores de eletreto baratos que custam menos de um centavo quando comprados em grandes quantidades(pense em microfones em eletrônicos de consumo).

Por outro lado, os microfones mais caros do mundo são os microfones condensadores(e mais especificamente os microfones condensadores de tubo).

Os microfones de fita são geralmente mais caros do que os microfones dinâmicos de bobina móvel e têm uma ampla faixa de preço.

Um microfone de fita de qualidade normalmente custa mais de US$500.

No entanto, os microfones de fita mais caros(que possuem eletrônica de tubo ativo) não são tão caros quanto os microfones condensadores mais caros do mercado.

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Os microfones condensadores são bons para apresentações ao vivo? Embora os microfones dinâmicos sejam muito mais comuns em apresentações ao vivo, os microfones condensadores certamente têm seu lugar. Os microfones condensadores são frequentemente usados ​​como microfones de bateria suspensos(o AKG C414 e o Neumann KM 184 são populares) e também como microfones vocais(Shure SM87, por exemplo).