O Guia Completo e Detalhado para Microfones Condensadores de Tubo

Embora os tubos tenham sido amplamente substituídos por transistores na grande maioria dos circuitos elétricos, eles ainda são usados ​​​​às vezes(e frequentemente apreciados) na indústria de áudio e em microfones. Na verdade, muitos dos melhores microfones já produzidos são microfones condensadores de tubo.

O que é um microfone condensador de tubo? Um microfone condensador de tubo é um transdutor de microfone ativo que converte som(energia de onda mecânica) em áudio(energia elétrica) através de uma cápsula condensadora e eletrônica de tubo de vácuo. Os microfones de tubo são amados por seu caráter caloroso e captação de som precisa, e são procurados em estúdios ao redor do mundo.

Neste guia abrangente e detalhado para microfones condensadores de tubo, discutiremos tudo o que você precisa saber sobre microfones de tubo e esperamos responder a quaisquer perguntas que você tenha ao longo do caminho!

O que é um microfone condensador de tubo?

A definição de condensador de tubo pode ser tão fácil quanto desvendar seu nome: um microfone condensador de tubo é simplesmente um microfone condensador com eletrônica de tubo. Isso é muito fácil, então vamos mergulhar em cada uma dessas descrições com mais detalhes.

O que é um microfone condensador?

Um microfone condensador é um microfone ativo(requer energia) que converte som em áudio através de princípios eletrostáticos e uma cápsula que atua como um capacitor de placas paralelas.

Existem muitos tipos de microfones condensadores(incluindo condensadores de tubo). O componente chave que torna um microfone um «condensador» é a cápsula, então vamos discutir as cápsulas do condensador aqui.

A cápsula do condensador é efetivamente um condensador de placas paralelas. Uma placa é uma membrana móvel(conhecida como placa frontal ou diafragma) e a outra placa é estacionária(conhecida como placa traseira).

A cápsula do capacitor deve ter uma carga elétrica permanente. Para microfones de tubo, esta carga é fornecida por uma fonte de alimentação externa. Em outros microfones, a carga pode ser fornecida por phantom power ou a cápsula pode até ser permanentemente carregada com material de eletreto.

Para manter a carga fixa necessária para a operação adequada da cápsula, o capacitor deve ter uma impedância incrivelmente alta para que a carga não se esgote.

À medida que o diafragma se move para frente e para trás, a capacitância da cápsula muda. Quando o capacitor tem uma carga fixa, essa mudança na capacitância faz com que uma tensão CA(sinal do microfone) seja produzida.

O que são componentes de tubos eletrônicos?

A eletrônica do tubo é qualquer eletrônica que envolve um tubo de vácuo(também conhecido como válvula, tubo termiônico ou tubo de elétrons). Um tubo de vácuo é um dispositivo que controla o fluxo de corrente elétrica no vácuo entre eletrodos quando uma tensão é aplicada. O termo «tubo» vem do fato de que o dispositivo se parece com um tubo de vidro ou cerâmica selado.

Nos microfones de tubo, o tubo básico é um tubo triodo, o que significa que o tubo possui três eletrodos diferentes. Os triodes são famosos por suas habilidades de amplificação, como descobriremos em breve.

Lembra que a cápsula do microfone condensador tem uma impedância incrivelmente alta e emite um sinal de alta impedância? Bem, o tubo de vácuo é usado principalmente para reduzir(converter) essa impedância do sinal para que o sinal do microfone possa ser usado adequadamente. O tubo de vácuo também atua para amplificar o nível do sinal.

O tubo é aquecido pela fonte de alimentação externa e começa a emitir uma corrente elétrica. Esta corrente elétrica é efetivamente modulada pelo sinal de saída de baixo nível de alta impedância da cápsula. A corrente/tensão de alto nível de baixa impedância modulada é finalmente convertida no sinal de saída do microfone.

A eletrônica de tubo é valorizada pela cor que adiciona aos sinais de áudio. Um tubo comprimirá naturalmente o sinal de áudio e adicionará uma ligeira distorção harmônica que é agradável ao ouvido.

Resumo da definição de um microfone condensador de tubo

Agora que sabemos o que é um microfone condensador e o que são eletrônicos valvulados, temos uma boa ideia do que é um microfone condensador valvulado.

Um microfone condensador de tubo atua como um transdutor, convertendo som em áudio através de uma cápsula condensadora eletrostática. Este sinal de áudio é então enviado para um tubo de vácuo para converter a impedância e aumentar o nível do sinal.

Para reiterar, as 2 principais conclusões aqui são que os microfones condensadores de tubo têm:

• cápsulas do condensador.
• Eletrônica do tubo.

Discutiremos o funcionamento interno dos microfones condensadores valvulados na seção Como funcionam os microfones condensadores valvulados? Mas antes, vamos rever um pouco da história dos condensadores de tubo. Não seria um guia completo sem história, seria?

Um pouco da história dos microfones condensadores de tubo

Vamos começar do início com a invenção do tubo de vácuo.

Breve história do tubo de vácuo

Em 1904, Sir John Ambrose Fleming, engenheiro elétrico e físico inglês, inventou o primeiro tubo de vácuo. Este tubo era um diodo, o que significa que tinha dois eletrodos.

Em 1905, Lee De Forest, um inventor americano, concebeu o primeiro tubo de vácuo triodo(com três eletrodos, incluindo a grade de controle). O design do triodo permite que o tubo atue como um amplificador e é, até hoje, o tipo básico de tubo usado em microfones. Esta patente foi concedida em 1906.

Na década de 1920, os tubos de vácuo foram amplamente utilizados em circuitos elétricos e tecnologia. Os fabricantes de microfones começaram a experimentar tubos de vácuo em seus designs de microfone.

Breve história do microfone condensador

Em 1916, Edward Christopher Wente, um físico americano, inventou o primeiro microfone condensador enquanto trabalhava na Western Electric.

Este microfone foi projetado com duas placas: a placa frontal/diafragma era fina e móvel, e a placa traseira era mais espessa e fixa. As duas placas formavam um capacitor(então chamado de «condensador», daí o nome). Uma voltagem constante foi aplicada através da placa para manter uma carga fixa.

À medida que o diafragma se movia, a distância entre as placas mudava, o que alterava a capacitância do capacitor de placas paralelas.

Ao manter uma carga fixa através das placas, qualquer mudança na capacitância causava uma mudança de voltagem inversamente proporcional. Portanto, o diafragma em movimento fez com que uma tensão CA correspondente(sinal do microfone) fosse emitida do microfone.

Breve história do microfone condensador de tubo

Em 1928, Georg Neumann fez história com o microfone(como ele e sua empresa, Neuman GmbH, costumam fazer) quando lançaram o primeiro microfone condensador disponível comercialmente.

Esse microfone era o CMV3, mais conhecido como «A Garrafa».

O CMV3 apresentava cápsulas intercambiáveis ​​para alcançar diferentes padrões polares. Foi projetado com eletrônica de válvula baseada em triodos RE084.

Desde então, fabricantes de microfones em todo o mundo vêm produzindo microfones condensadores de tubo de alta qualidade para a indústria de áudio.

Uma breve história dos transistores

Os tubos de vácuo permaneceram incrivelmente populares em circuitos elétricos até serem amplamente substituídos por transistores mais baratos, menores e mais eficientes.

Em 1947, físicos americanos dos Laboratórios Bell(John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley) inventaram o primeiro transistor de contato pontual.

Os transistores de efeito de campo não apareceriam em grande parte da tecnologia de microfones até meados da década de 1960, mas se tornaram padrão no design de microfones condensadores desde sua introdução.

Muitos microfones condensadores modernos são de estado sólido. Em outras palavras, eles usam circuitos eletrônicos baseados em transistores em vez de circuitos eletrônicos baseados em tubos. Como mencionado acima, os transistores são mais baratos, mais eficientes, menores e, como um bônus adicional, geralmente soam mais «limpos» do que os tubos.

Como funcionam os microfones condensadores de tubo?

Na seção O que é um microfone condensador de tubo? Revisamos o básico das cápsulas do condensador e da eletrônica do tubo.

Nesta seção, veremos o funcionamento interno de um microfone condensador valvulado com mais detalhes.

É claro que nenhum modelo de microfone de dois tubos é igual, mas a maioria segue um padrão geral de componentes. Esses componentes são mostrados no diagrama simplificado abaixo:

Os principais componentes de um microfone condensador de tubo são os seguintes:

Vamos examinar cada um desses componentes mais detalhadamente, certo?

cápsula condensadora

A cápsula condensadora é o elemento transdutor do microfone condensador de tubo. Transdutores são dispositivos que transformam uma forma de energia em outra. A cápsula, então, é a parte do microfone condensador de tubo que é responsável por converter as ondas sonoras(energia das ondas mecânicas) em sinais de áudio(energia elétrica).

Para converter som em áudio, a cápsula condensadora se baseia em princípios eletrostáticos. Na verdade, os microfones condensadores eram e às vezes ainda são chamados de «microfones eletrostáticos».

Com isso em mente, vamos discutir a estrutura da cápsula do condensador. A cápsula típica é composta pelos seguintes componentes:

• Diafragma(placa frontal)
• placa traseira
• anel de tensão
• espaçadores
• fios condutores elétricos
• Alojamento

Observe que algumas cápsulas possuem dois diafragmas e até duas placas traseiras em seu design. Mais sobre esses designs na seção Microfones Condensadores de Tubo Multi-Padrão.

Para visualizar melhor a cápsula do microfone condensador, vamos dar uma olhada em um diagrama simples que mostra o essencial:

• Diafragma: O diafragma atua como a placa frontal móvel do condensador de placas paralelas. É uma membrana fina, muitas vezes feita de Mylar pulverizado com ouro.
• Backplate – O backplate é a segunda placa do condensador e é fixo. Geralmente é feito de latão e normalmente é perfurado com orifícios que permitem que o som alcance a parte de trás do diafragma.
• Anel de tensão – O anel de tensão segura efetivamente o diafragma no lugar enquanto aplica a tensão adequada.
• Anel Espaçador Isolado – O Anel Espaçador Isolado foi projetado para manter algum espaço entre as duas placas enquanto fornece isolamento entre elas. Isso é necessário para manter o projeto do condensador.
• Anel de montagem da placa traseira – O anel de montagem da placa traseira mantém a placa traseira no lugar.

A cápsula inteira é então alojada em um invólucro externo e dois condutores elétricos são retirados da cápsula: um do diafragma(placa frontal) e outro da placa traseira. Esses cabos completam um circuito com o conversor de impedância(que é o tubo de vácuo no caso de microfones condensadores de tubo).

Como funciona a cápsula do condensador?

Agora que conhecemos o design básico da cápsula do condensador, podemos ver como ela funciona.

As ondas sonoras causam variações de pressão localizadas no meio através do qual se propagam. O diafragma da cápsula reage à diferença de pressão entre a parte frontal e traseira causada por essas ondas sonoras.

Além disso, as cápsulas do condensador direcionais funcionam no princípio do gradiente de pressão que tem ambos os lados do diafragma expostos a variações na pressão sonora. As cápsulas do condensador omnidirecionais, por outro lado, funcionam no princípio da pressão e apenas têm suas faces frontais expostas às variações de pressão sonora.

Então, como esse movimento do diafragma é traduzido em um sinal de microfone? Para responder a esta pergunta, vamos dar uma olhada em duas equações eletrostáticas críticas:

1. V = Q • C
2. C = ε ₀(A/d)

V = Q • C

A tensão em um capacitor de placas paralelas é igual ao produto da carga elétrica entre as placas e a capacitância do próprio capacitor.

• V = tensão entre as placas.
• Q = carga elétrica entre as placas.
• C = capacitância do capacitor de placas paralelas.

Observe que esta equação é ideal e que certas ineficiências causam perdas de tensão, carga e capacitância. No entanto, esta equação, em teoria, é verdadeira.

Portanto, a cápsula do capacitor(capacitor de placas paralelas) deve estar eletricamente carregada para funcionar corretamente.

Para manter a carga, as placas do capacitor devem ser eletricamente condutoras. Como mencionado, o diafragma é frequentemente feito de Mylar pulverizado com ouro. Mylar é muito reativo à pressão sonora, enquanto o ouro é condutor. A placa traseira é geralmente de latão, que é condutora. Estas placas devem ser isoladas umas das outras.

Para ser mais específico, a cápsula do capacitor deve conter uma carga elétrica fixa para funcionar corretamente. Portanto, a cápsula é projetada com uma impedância incrivelmente alta para mitigar qualquer vazamento de carga elétrica.

Infelizmente, isso também significa que o sinal do microfone(tensão CA) através das placas também terá uma impedância especialmente alta. O tubo de vácuo é colocado lá, em grande parte, para reduzir a impedância do sinal, de modo que o sinal possa ser enviado para fora do microfone sem degradação grave.

Uma impedância de sinal alta prejudicará criticamente um sinal de áudio em qualquer comprimento significativo de cabo. É por isso que o conversor de impedância de tubo de vácuo é projetado para caber imediatamente após a cápsula no design do microfone condensador de tubo.

Esta carga(também conhecida como «bias»), em microfones condensadores de tubo, é fornecida através da fonte de alimentação externa(PSU). Uma parte da energia enviada ao microfone é usada para carregar a cápsula para que ela funcione corretamente.

Como podemos ver pela equação V = Q • C, uma carga fixa(Q) significa que qualquer mudança na capacitância causará uma mudança inversamente proporcional na tensão através das placas. Essa mudança de voltagem será efetivamente o sinal do microfone. Isso nos leva ao nosso segundo princípio/equação eletrostática.

C = ε ₀(A/d)

A capacitância de uma cápsula de capacitor é igual ao produto da constante dielétrica e a razão entre a área das placas e a distância entre as placas.

• C = capacitância do capacitor de placas paralelas.
• ε ₀ = constante dielétrica.
• A = área das placas.
• d = distância entre as placas.

Essa equação também é uma idealidade, portanto, ineficiências causam perdas em alguns dos fatores.

A constante dielétrica e a área das placas são constantes. Portanto, podemos simplificar a equação para indicar que a capacitância da cápsula do microfone é inversamente proporcional à distância entre as placas.

Combinando o que sabemos das duas equações eletrostáticas, inferimos que a tensão na cápsula depende da distância entre as placas da cápsula. Uma outra inferência nos diz que um diafragma em movimento causará uma mudança proporcional na voltagem através das placas.

Conforme discutido, o diafragma se move de acordo com as ondas sonoras. Portanto, o microfone representa as ondas sonoras como uma tensão CA(também conhecida como sinal de áudio). É assim que a cápsula funciona como um transdutor.

o tubo de vácuo

Não seria um microfone condensador de tubo com tubo a vácuo. Vamos discutir como os tubos de vácuo funcionam no contexto dos microfones.

Começaremos com um diagrama simples de um tubo triodo. Os tubos triodo têm 3 eletrodos e são a forma mais simples de um tubo de vácuo de microfone:

Observe que muitas válvulas com contagens de eletrodos mais altas são configuradas apenas como triodes quando usadas em capacitores de tubo.

• A: ânodo(placa)
• K: cátodo
• H: aquecedor
• G: grade

A unidade de alimentação do microfone condensador de tubo faz com que o aquecedor do tubo aqueça. É por isso que os condensadores de tubo ficam tão quentes quando em uso.

Observe que o tubo deve conter vácuo(sem ar), caso contrário o calor, combinado com o oxigênio, queimaria os elementos. Qualquer ar em um tubo de vácuo também interferiria no movimento dos elétrons e tornaria o tubo muito menos eficiente.

A fonte de alimentação também aplica uma tensão positiva ao ânodo(placa).

À medida que o tubo aquece, o cátodo(doador de elétrons) começa a liberar elétrons por emissão termiônica. Esses elétrons carregados negativamente são repelidos pelo cátodo carregado negativamente e atraídos pelo ânodo carregado positivamente(placa).

Como o tubo contém vácuo, os elétrons fluem livremente entre o cátodo e o ânodo. Esse fluxo de elétrons é mais conhecido como corrente elétrica.

Uma vez aquecido e ligado, o tubo de vácuo efetivamente «expulsará» uma voltagem.

O eletrodo de grade é onde as coisas ficam realmente interessantes para o design do microfone.

A grade de controle atua como uma espécie de malha entre o cátodo e o ânodo. Seus buracos permitem que os elétrons passem por ele. Ao ajustar a tensão aplicada à grade, controlamos o número de elétrons que fluem do cátodo para o ânodo e modulamos a tensão através do tubo de vácuo.

A grade de controle aceita efetivamente o sinal de alta impedância da cápsula do condensador. Este sinal AC na rede modula o sinal mais forte na placa.

Isso torna o tubo triodo inestimável não apenas como amplificador, mas também como conversor de impedância. Com um triodo, usamos o sinal da cápsula de alta impedância(na «entrada» ou grade do tubo) para modular um sinal de baixa impedância mais forte(na «saída» ou placa do tubo).

placa de circuito impresso

A placa de circuito impresso do microfone de tubo condensador foi projetada para enviar eletricidade com eficiência para onde ela precisa ir. Existem caminhos específicos para o sinal do microfone e outros caminhos para a tensão de polarização e a tensão positiva do ânodo da fonte de alimentação. Uma placa de circuito impresso também fornece um caminho de aterramento e potencial de aterramento adequados.

Além disso, o PCB também pode incluir interruptores em seus circuitos. Esses interruptores podem incluir pads, filtros, mudanças de padrão polar, etc. Esses interruptores também podem fazer parte da fonte de alimentação dependendo do microfone, o que nos leva à próxima seção.

carregador

Cada microfone de tubo tem sua própria fonte de alimentação. Essas fontes de alimentação são conectadas à parede e fornecem ao capacitor de tubo as voltagens adequadas para a funcionalidade adequada.

Como mencionado acima, as PSUs são essenciais para polarizar a cápsula do condensador; carregue o ânodo(placa) positivamente e aqueça o aquecedor do tubo de vácuo.

Observe que os +48 Vdc da alimentação fantasma não podem acionar a eletrônica valvulada dos microfones condensadores valvulados. Não fornece tensão suficiente.

Como veremos em breve na seção O conector de saída, as fontes de alimentação geralmente são conectadas ao microfone através do conector de saída do microfone. Isso significa que a fonte de alimentação geralmente(mas nem sempre) também recebe o sinal do microfone. Nesse caso, a fonte de alimentação terá uma saída de microfone balanceada para conectar efetivamente o microfone a um pré-amplificador de microfone.

Na fonte de alimentação AKG C 12 mostrada acima, vemos o botão liga/desliga, bem como dois mostradores que são usados ​​para alterar remotamente o filtro passa-alta e os padrões polares do microfone.

transformador de saída

Muitos(mas não todos) microfones de tubo usam um transformador de saída em seu design.

Transformadores são dispositivos eletromagnéticos passivos que transferem energia de um circuito para outro por acoplamento indutivo.

Basicamente, cada circuito tem seu próprio enrolamento condutor(fio) que envolve um núcleo magnético comum. Isso efetivamente acopla os dois circuitos.

Circuitos acoplados indutivamente, como transformadores, são configurados de modo que uma mudança na corrente através do condutor/enrolamento de um circuito induz uma tensão através do condutor/enrolamento do outro circuito.

A maioria dos transformadores usados ​​em condensadores de tubo são transformadores abaixadores. Esses transformadores cumprem as seguintes funções:

• Diminua/converta a impedância de saída.
• Evite que a tensão CC entre nos componentes sensíveis do microfone.
• Equilibre os sinais de áudio emitidos pelo tubo.
• Colore o sinal de saída do microfone.
• Diminua a tensão de saída.

Aqui está um diagrama simples de um transformador abaixador. Usaremos este diagrama para explicar os transformadores de saída do capacitor de tubo com mais detalhes:

• P = Enrolamento Primário: O enrolamento primário cria um circuito com o tubo de vácuo e a placa de circuito impresso. Isso significa que o sinal convertido da cápsula afeta o enrolamento primário.
• S = Enrolamento Secundário: O enrolamento secundário cria um circuito aberto com a saída do microfone. Este circuito está completo quando o microfone condensador de tubo é conectado.
• MC = Núcleo Magnético Comum: Para que o acoplamento indutivo funcione, precisamos de indução eletromagnética. A voltagem através do enrolamento primário causa um campo magnético variável dentro do núcleo magnético que então induz uma voltagem através do enrolamento secundário.

No transformador abaixador, temos mais espiras no enrolamento primário do que no secundário. Isso faz algumas coisas:

• Abaixe a tensão: V _s =(N _s /N _p) ⋅ V _p
• Aumente a corrente: I _s =(N _p /N _s) ⋅ I _p
• Abaixe a impedância: Z _s =(N _s /N _p) ² ⋅ Z _p

Então, basicamente, uma tensão no enrolamento primário(devido, em última análise, à cápsula do microfone) causa uma mudança no campo magnético do núcleo magnético. Essa mudança no campo magnético então induz uma tensão no enrolamento secundário. Tudo isso é devido à indução eletromagnética.

Os transformadores são usados ​​principalmente para equilibrar o sinal inerentemente desbalanceado do tubo e da placa de circuito impresso. O enrolamento secundário do transformador efetivamente «emite» um sinal AC de polaridade positiva em um pino e esse mesmo sinal de polaridade negativa em outro pino quando conectado à saída do microfone.

Isso resulta em um sinal de áudio balanceado que é resistente à interferência eletromagnética e capaz de percorrer longas distâncias em cabos balanceados sem degradação significativa.

Outro grande efeito do transformador abaixador é que ele atua como um segundo estágio do conversor de impedância. Com um transformador, podemos tirar um pouco da carga da eletrônica valvulada e ainda obter uma impedância de saída utilizável em nossos microfones condensadores valvulados.

Observe que os transformadores só passam corrente CA e bloqueiam a corrente CC. Isso é conhecido como isolamento DC e ajuda a proteger a eletrônica do tubo de tensão DC perdida nas linhas de sinal de áudio.

Ainda outra característica dos transformadores é sua coloração. O acoplamento indutivo não é perfeito e realmente adiciona cor e distorção ao sinal do microfone. Em transformadores baratos, essa coloração pode soar absolutamente horrível. No entanto, nos transformadores caros comumente usados ​​em condensadores de tubo, o efeito é bastante agradável ao ouvido.

Uma nota sobre microfones condensadores de tubo sem transformador

Houve muitos avanços na teoria dos circuitos elétricos desde a invenção do transistor. Desde então, foi possível projetar microfones que normalmente exigiriam um transformador de saída com um circuito de saída sem transformador. Essas saídas sem transformador atuam para equilibrar o sinal e ajustar a impedância de saída.

Existem muitos microfones condensadores de estado sólido com saídas sem transformador, mas é menos comum em microfones condensadores de tubo.

Um exemplo moderno de microfone condensador de tubo sem transformador é o Neumann M 150 Tube.

A válvula Neumann M 150 usa um circuito de saída baseado em amplificador operacional(com transistores) para equilibrar e converter a impedância de seu sinal de saída.

O conector de saída

A maioria dos microfones profissionais possui conectores de saída XLR. Este não é o caso dos condensadores de tubo.

Os microfones condensadores de tubo têm todos os tipos de conectores de saída diferentes. Os conectores normalmente conectam o microfone à sua unidade de fonte de alimentação dedicada, e a maioria dos fabricantes de microfones de tubo projeta conexões específicas para microfones para atender a esse propósito.

O XLR de 7 pinos é uma opção de conector de saída comum para microfones de tubo. Os conectores Tuchel também têm sido usados ​​regularmente ao longo da história dos condensadores de tubo.

Com 7 pinos, poderíamos ter a seguinte configuração:

1. Áudio(polaridade positiva)
2. Áudio(polaridade negativa)
3. Envio de aquecedor
4. retorno do aquecedor
5. Polarização DC do ânodo(placa)
6. retorno de placa
7. eu costumo

Esta é apenas uma das maneiras possíveis de conectar um cabo. Nem todas as conexões de saída do condensador de tubo são conectadas da mesma forma. Na verdade, é uma aposta segura supor que dois microfones condensadores de tubo terão esquemas de fiação de saída diferentes.

Microfones condensadores de tubo de vários padrões

Em 1948, Georg Neumann trouxe outra novidade para o mercado de microfones. O lendário Neumann U 47(com padrões polares omnidirecionais e cardióides selecionáveis) foi o primeiro microfone multipadrão da história. Este microfone, como poderíamos esperar do título desta seção, era um microfone condensador de tubo.

O U 47 usou a cápsula de diafragma duplo M7 para atingir seus padrões polares cardióide e omnidirecional.

Desde 1948, os fabricantes produzem microfones condensadores de tubo de vários padrões. Muitos dos condensadores de tubo mais populares e amados são microfones de vários padrões.

Então, como funcionam os microfones condensadores de tubo de vários padrões?

Vamos começar dizendo que não tem nada a ver com o tubo de vácuo do microfone. Em vez disso, a funcionalidade de vários padrões vem da cápsula do microfone.

A cápsula de um microfone multipadrão deve ter dois diafragmas. Isso é relativamente fácil de conseguir com uma cápsula condensadora. Os dois diafragmas são colocados na parte externa da cápsula em forma de disco. Eles podem até compartilhar uma placa traseira, embora alguns projetos também tenham duas placas traseiras individuais.

Esse design produz efetivamente duas cápsulas consecutivas em um único design de cápsula.

Esses dois transdutores quase sempre são projetados para ter padrões polares cardióides. Para fazer isso, deve haver labirintos acústicos cuidadosamente projetados que permitam que o som alcance a parte de trás de ambos os diafragmas.

Ao polarizar os dois capacitores de placas paralelas em diferentes configurações, podemos obter diferentes padrões polares.

Vamos dar uma olhada nas 3 opções mais comuns que encontraremos em um microfone multipadrão:

• Omnidirecional: Este padrão é obtido polarizando ambos os transdutores com a mesma voltagem e polaridade. Os dois padrões cardióides se unem para capturar o som igualmente de todas as direções.

• Bidirecional – Este padrão é obtido polarizando ambos os transdutores com a mesma tensão, mas polaridade oposta um do outro. Isso faz com que o diafragma frontal capte som com polaridade positiva e o diafragma traseiro capte som com polaridade negativa. A captação dos lados efetivamente cancela um ao outro e ficamos com um padrão polar bidirecional.

• Cardióide: Este padrão é obtido simplesmente polarizando apenas o driver frontal da cápsula. Observe que a tensão de polarização geralmente é mais alta, neste caso, para garantir que o padrão cardióide seja tão sensível quanto os outros padrões que usam ambos os diafragmas.

O cartucho multi-padrão mais famoso do mundo foi desenvolvido em resposta ao U 47. Este cartucho foi projetado pela AKG e é conhecido como CK12.

Os microfones que usam o AKG CK12(ou cápsula semelhante) geralmente apresentam 9 padrões polares selecionáveis.

Características gerais de um microfone condensador de tubo

Cada modelo de microfone tem seu próprio design, caráter e prós e contras. No entanto, existem algumas semelhanças notáveis ​​entre os microfones condensadores de tubo que devemos discutir aqui.

As características gerais dos microfones condensadores de tubo incluem:

Resposta de frequência estendida

Os microfones condensadores de tubo são valorizados por suas respostas de frequência estendidas. Na verdade, isso é comum a todos os microfones condensadores de estúdio e não apenas aos condensadores de tubo.

A baixa massa e inércia do diafragma da cápsula permitem que as frequências sonoras em todo o espectro audível movam o diafragma facilmente. A tensão do diafragma relativamente forte também melhora a reatividade em uma ampla faixa de frequência.

A tensão do diafragma também produz uma resposta transitória precisa na cápsula.

Embora a eletrônica do tubo aja para comprimir naturalmente esses picos no sinal do microfone, os condensadores de tubo certamente têm respostas transitórias precisas, juntamente com suas amplas respostas de frequência.

A resposta de frequência de um microfone condensador é determinada mais por sua cápsula do que por seus circuitos. Condensadores de diafragma pequeno tendem a ter respostas de frequência de alta frequência mais planas do que seus equivalentes de diafragma grande porque as ondas sonoras de alta frequência(com comprimentos de onda curtos) são mais eficazes em mover diafragmas menores.

Tom «quente» saturado

Os tubos de vácuo são amados no mundo do áudio por causa de seu som «quente».

Este calor é causado por 2 fatores inerentes à eletrônica do tubo de vácuo:

1. Ruído térmico.
2. Distorção/saturação.

O ruído térmico refere-se ao fenômeno em que o calor ambiente faz com que os elétrons nos condutores vibrem e causem ruído elétrico. Esse ruído ocorre naturalmente em tubos de vácuo aquecidos(em operação) e é transportado no sinal pelos demais estágios de ganho.

O ruído térmico tem uma densidade de potência uniforme, o que significa que está igualmente presente em todas as frequências. Nesta forma, soa como ruído branco.

Embora o ruído seja geralmente considerado o inimigo em sinais de áudio, o ruído térmico de banda larga em microfones condensadores de tubo, se não estiver muito presente, pode adicionar um pouco de calor e suavidade ao tom do microfone.

A distorção de recorte refere-se a uma forma sutil de distorção do sinal analógico. Os tubos de vácuo, ao passar níveis de sinal mais altos das cápsulas, tendem a saturar.

A saturação de áudio adiciona harmônicos de som agradáveis ​​ao sinal de áudio. A saturação do tubo ajuda a aquecer o som e tem o benefício adicional de comprimir naturalmente o som, tornando-o mais completo e mais presente.

naturalmente comprimido

Falando em compressão, vou reafirmar aqui que a eletrônica no tubo vai atuar para comprimir o sinal durante o clipping.

A compressão reduz efetivamente a faixa dinâmica de um sinal(a diferença entre seu ponto mais forte ou mais alto e seu ponto mais fraco ou mais silencioso). A compressão na verdade reduz os níveis mais altos(os que causam clipping), mas o efeito sonoro é aumentar as partes mais silenciosas.

O resultado, como mencionado, é um som cheio, suave e presente. Os entusiastas de áudio adoram tubos por esse motivo.

Classificações de alta sensibilidade

A amplificação interna dos microfones condensadores de tubo dá a eles altas classificações de sensibilidade.

A classificação/especificação de sensibilidade de um microfone refere-se ao seu nível de saída quando submetido a um determinado nível de pressão sonora. Com amplificação interna, os condensadores de tubo são capazes de emitir sinais muito fortes a uma determinada pressão sonora.

Ruído próprio relativamente alto

O ruído térmico do amplificador valvulado causa relações de auto-ruído relativamente altas em microfones condensadores valvulados.

Como mencionado, isso nem sempre é uma coisa ruim, mas vale a pena notar como uma característica geral dos microfones condensadores de tubo.

ponto de preço alto

Cápsulas de condensador de alta qualidade, tubos de vácuo e transformadores são muito caros. Quando os componentes são tão caros, os fabricantes de microfones tendem a não baratear outras carcaças e componentes elétricos para seus microfones.

Isso é antes mesmo da pesquisa e desenvolvimento e dos custos associados à fabricação, que aumentam ainda mais o custo.

Assim, para obter lucro, os microfones condensadores de tubo também são vendidos a preços elevados.

Além disso, muitos dos melhores microfones do mundo são condensadores de tubo antigos que não estão mais em produção. Esses microfones têm preços mais altos devido à sua capacidade de coleta.

Aplicações de microfones condensadores de tubo

Nos primeiros dias dos microfones condensadores de tubo, as práticas de gravação eram muito diferentes. A gravação de música geralmente consistia em um único microfone colocado na frente de um grupo inteiro de músicos. O rádio era um pouco diferente, onde um microfone era colocado na frente do locutor único.

Desde então, muitas práticas diferentes surgiram. A mais notável dessas práticas é a ideia de usar microfones próximos ou isolar fontes sonoras individuais.

A tecnologia de microfone de tubo continuou a melhorar junto com a indústria fonográfica. No entanto, não é necessário pensar muito em redesenhar condensadores de tubo para aplicações específicas. No entanto, isso não é um descuido. É só que os microfones condensadores de tubo soam naturalmente surpreendentes em praticamente todas as fontes de som.

A lista a seguir inclui algumas das aplicações comuns de microfone condensador de tubo:

• Voz
• Narração
• microfones de sala
• Latão
• sopros
• Guitarra acústica
• Piano
• Orquestra
• Amplificadores/armários de guitarra e baixo

Exemplos de microfones condensadores de tubo

Para realmente entender os microfones condensadores de tubo, é essencial dar uma olhada em alguns exemplos do mundo real. Nesta seção, veremos os microfones condensadores de 5 tubos, focando em seus componentes e design, bem como em como eles retratam as características gerais e aplicações dos condensadores de tubo.

Os 5 microfones que discutiremos estão atualmente no mercado e são os seguintes:

Telefunken Ela M 251E

O Telefunken Ela M 251E é um ótimo exemplo de microfone condensador de tubo clássico. Foi originalmente lançado em 1959 e só recentemente foi colocado de volta em produção.

Este microfone condensador de tubo de vários padrões de endereço lateral de alta qualidade foi baseado em outra lenda do condensador de tubo: o AKG C 12.

• Ano de estreia: 1959
• Cápsula: AKG CK-12
• Tubo de vácuo: 6072a(General Electric ou Electro Harmonix)
• Transformador: Haufe T14: 1
• Fonte de alimentação: M950E
• Padrões Polares: Omnidirecional/Cardióide/Bidirecional
• Resposta de Frequência: 20Hz – 20.000Hz
• Índice de sensibilidade: 17 mV/Pa
• Impedância de saída: 200 Ω(50 Ω comutável)
• Ruído próprio: 9 dBA
• Nível máximo de pressão sonora: 130 dB SPL

O Telefunken Ela M 251, como a maioria dos microfones antigos, captura áudio com personalidade. Embora o 251 seja preciso em seu captador, ele dá incrível “calor” e “peso” ao sinal de áudio devido em grande parte ao seu tubo de vácuo 6072a e transformador de saída Haufe T14:1.

AKG C 12VR

O AKG C 12 VR é outro microfone baseado no lendário AKG C 12(de 1953). Este condensador de tubo multipadrão oferece as seguintes opções:

• 9 padrões polares selecionáveis
• -10dB e -20dB pads
• Filtros passa-altas de 100Hz(-6dB/oitava) e 130Hz(-12dB/oitava)

O C 12 VR da AKG usa o tubo de vácuo 6072A original e o design de cápsula de diafragma duplo do modelo de 1953. No entanto, ele incorpora uma cápsula CK12 com terminação de borda atualizada e placa de circuito de última geração para reduzir ruído e distorção, bem como como para aumentar a confiabilidade.

• Ano de estreia: 1994
• Cápsula: AKG CK-12
• Tubo de vácuo: 6072A
• Transformador: Ü66(T5743)
• Fonte de alimentação: N12VR
• Padrões Polares: 9 selecionáveis
• Resposta de Frequência: 30Hz – 20.000Hz
• Índice de sensibilidade: 10mV/Pa
• Impedância de saída: 200 Ω
• Ruído próprio: 22 dBA
• Nível máximo de pressão sonora: 128 dB SPL

O AKG C 12 VR captura áudio com precisão impecável enquanto adiciona um caráter agradável(«calor» e «profundidade») ao sinal de áudio. Isso se deve principalmente ao tubo de vácuo 6072A e aos componentes do transformador de saída Ü66.

Câmera Neumann M150

O tubo Neumann M 150 é um pouco diferente dos outros condensadores de tubo nesta lista.

Para começar, é um condensador de diafragma pequeno, ao contrário dos outros condensadores de diafragma grande. Outra diferença importante é que o tubo M 150 possui um circuito de saída sem transformador.

Este microfone é baseado no condensador de tubo M 50 vintage da Neumann, que foi baseado no lendário microfone M 49. O tubo M 50 e M 150 são conhecidos por seus padrões polares omnidirecionais e high-end brilhantes.

O M 50 tornou-se lendário por seu uso em gravações orquestrais(particularmente quando usado em técnicas de microfonação estéreo como a Decca Tree) e o tubo M 150 segue diretamente seus passos.

• Ano de estreia: 2001
• Cápsula: K 33 TI
• Tubo de vácuo: 6111
• Transformador: N/A
• Fonte de alimentação: fontes de alimentação externas N 149 A ou N 149 V
• Padrão polar: omnidirecional
• Resposta de frequência: 20 – 20.000 Hz
• Índice de sensibilidade: 20mV/Pa
• Impedância de saída: 50 Ω
• Ruído próprio: 15,0 dBA(28 dB)
• Nível máximo de pressão sonora: 114 dB

Este microfone é muito preciso e é considerado brilhante(sensível a altas frequências) em comparação com a maioria dos condensadores de tubo.

Sony C-800G

O Sony C-800G é uma fera moderna quando se trata de microfones condensadores de tubo.

Este microfone possui uma cápsula condensadora de diafragma duplo grande baseada no Neumann K67 e pode ser alternada entre os modos cardioide e omnidirecional.

O tubo 6AU6 dá ao C-800G um pouco de seu peso e som característicos. O microfone é facilmente distinguido por seu grande dissipador de calor externo que mantém o tubo na temperatura ideal para um desempenho perfeito.

• Ano de estreia: 1993
• Cápsula: Sony C800G(baseada em Neumann K67)
• Tubo de vácuo: 6AU6
• Transformador: Custom T101 9:1
• Fonte de alimentação: AC-MC800G
• Padrões Polares: Omnidirecional e Cardióide
• Resposta de Frequência: 20Hz – 18.000Hz
• Índice de sensibilidade: 17,8 mV/Pa(omnidirecional) 25,1 mV/Pa(cardióide)
• Impedância de saída: 100 Ω
• Ruído próprio: 18,0 dBA
• Nível máximo de pressão sonora: 131 dB SPL

O Sony C-800G é mais conhecido por seu uso como microfone vocal de hip-hop e R&B. Captura o som com clareza natural e corpo e presença notáveis. Ele aprimora quase todos os tipos de voz que captura.

Avantone Pro CV-12

O Avantone Pro CV-12 é um exemplo de microfone condensador de tubo «econômico» com preço em torno de US$500.

Este microfone também é uma reminiscência do AKG C 12(podemos dizer pelo nome) e outros condensadores de tubo vintage daquela época. Possui um grande diafragma Mylar de 32 mm em uma cápsula polarizada externamente e tubo 6072A para um tom quente e vintage e qualidade de áudio.

• Ano de estreia: 2006
• Cápsula: cápsula estilo K67
• Tubo de vácuo: triodo duplo 6072A
• Transformador: personalizado
• Fonte de alimentação: PS-12
• Padrões Polares: 9 selecionáveis
• Resposta de Frequência: 25Hz – 20.000Hz
• Índice de sensibilidade: 17,8mV/Pa
• Impedância de saída: 250 Ω
• Ruído próprio: 17 dBA
• Nível máximo de pressão sonora: 146 dB SPL

Este microfone, como todos os condensadores de tubo nesta lista, se destaca em praticamente todas as aplicações, mas é particularmente eficaz nos vocais.

Diferenças entre microfones de tubo e condensador de estado sólido

A diferença óbvia entre microfones de tubo e condensador de estado sólido é que os microfones de tubo usam tubos de vácuo como conversores de impedância, enquanto os microfones de estado sólido usam transistores como conversores de impedância.

Esta é uma diferença muito grande e, na verdade, resulta em algumas outras diferenças visíveis. Vamos dar uma olhada nas principais diferenças aqui:

	microfones de tubo	Microfones FET
conversor de impedância	Tubo de vácuo(pelo menos um triodo)	Transistor de efeito de campo(geralmente JFET)
Fonte de energia	Unidades de alimentação externa	Phantom power ou tensão de polarização DC
ruído próprio	Mais	Menos
qualidade de áudio	Normalmente mais quente(saturação do tubo e rolloff de alta qualidade)	Normalmente mais frio(captura de som precisa)
Saída Acoplada ao Transformador	Sim	Algumas vezes
Durabilidade	Componentes do tubo frágil	Componentes de estado sólido mais duradouros
Preço	Muito caro	menos caro

Diferenças entre microfones dinâmicos e condensadores

É bom saber as diferenças entre capacitores de tubo e de estado sólido. Também é melhor entender o contraste entre microfones condensadores e microfones dinâmicos. Na tabela abaixo, considere os microfones condensadores de tubo na coluna “Microfones condensadores”.

	microfones dinâmicos	microfones condensadores
Princípio do Transdutor	Indução eletromagnética	princípios eletrostáticos
Passivo ativo	Passiva	Ativo
Resposta frequente	Colorido	plano/estendido
Resposta transitória	Lento	Velozes
padrões polares	Tudo menos bidirecional	Todos(especialmente com cápsula de diafragma duplo)
Sensibilidade	Graves	Alta
ruído próprio	Não	Sim
Nível máximo de pressão sonora	Muitas vezes muito alto para medir	Muitas vezes dentro dos limites práticos
Durabilidade	muito durável	algo duradouro
Preço	Barato a moderado	barato a muito caro

perguntas relacionadas

Do que é feito um microfone? Diferentes microfones são feitos com diferentes componentes. Cada microfone, no entanto, possui um diafragma móvel que reage às ondas sonoras e um elemento transdutor que converte esse movimento do diafragma em um sinal elétrico de áudio. Outros componentes-chave incluem grades, corpos, transistores, transformadores e tubos de vácuo.

Posso conectar um microfone ao meu telefone? Sim, existe uma grande variedade de smartphones no mercado com uma enorme seleção de microfones projetados para se conectar a eles. Esses microfones normalmente se conectam via micro-USB, Lightning ou TRRS de 1/8″(3,5 mm) e geralmente fazem parte de uma configuração de fone de ouvido.

Fontes

• 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-or-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