O que é um microfone de estado sólido? (com exemplos de microfone)
A eletrônica de estado sólido está em toda parte em nossas vidas diárias. Você provavelmente está lendo isso em uma unidade de estado sólido. Se você estiver usando o microfone dentro desse dispositivo(celular, laptop, tablet etc.), também estará usando um microfone de estado sólido!
O que é um microfone de estado sólido? Um microfone de estado sólido é um microfone ativo(que requer energia elétrica para operar) que é alimentado por eletrônicos de estado sólido. Em outras palavras, um microfone que possui circuitos baseados em dispositivos semicondutores como transistores(FETs, JFETs, etc.), diodos e circuitos integrados.
Neste artigo, veremos os microfones de estado sólido em detalhes e veremos uma variedade de exemplos de microfones de estado sólido.
microfones de estado sólido
Microfones de estado sólido, como o nome sugere, são projetados com eletrônica de estado sólido.
O termo estado sólido(ou FET, que significa transistor de efeito de campo) é frequentemente usado para diferenciar esses microfones ativos de suas contrapartes de microfone de tubo ativo.
Microfones de estado sólido usam transistores como conversores de impedância em vez de tubos de vácuo. O resultado é que os microfones de estado sólido são mais baratos de fabricar; menos frágeis e requerem menos energia do que os microfones de tubo.
Esses microfones funcionam da seguinte forma:
A cápsula do microfone(transdutor) converte as ondas sonoras em sinais elétricos de áudio. No entanto, esses sinais geralmente são muito baixos em nível e muito altos em impedância.
A eletrônica de estado sólido pega esse sinal relativamente ruim e o converte em um sinal de microfone adequado para saída de microfone. Eles fazem isso com conversores de impedância baseados em transistores e circuitos integrados.
eletrônica de estado sólido
Eletrônica de estado sólido significa efetivamente «eletrônica de semicondutores».
Portanto, a eletrônica de estado sólido inclui os seguintes componentes eletrônicos semicondutores:
Cada um dos componentes acima inclui muitos subtipos diferentes. Há muito o que saber sobre cada componente e cada componente pode ter seu próprio artigo.
Com isso dito, vamos discutir cada um dos tipos gerais de eletrônicos de estado sólido e seus papéis em microfones de estado sólido.
diodos
Quando ouvimos o termo “diodo”, geralmente pensamos em um tubo de vácuo simples, mas também existem muitos diodos de estado sólido.
Os microfones de tubo, no entanto, usam tubos de vácuo triodo(ou tubos com mais de 3 eletrodos) como conversores de impedância. Microfones de estado sólido, da mesma forma, usam transistores com pelo menos 3 terminais como conversores de impedância.
Diodos de estado sólido ainda podem ser usados em microfones de estado sólido(nos circuitos internos), embora não sejam usados como conversor de impedância principal.
transistores
Transistores são dispositivos semicondutores que são usados para amplificar ou alternar sinais eletrônicos e energia elétrica.
Embora existam muitos tipos de transistores, os transistores MOS são provavelmente os mais conhecidos. Os transistores MOS têm sido essenciais no desenvolvimento da eletrônica digital devido à sua natureza binária on/off(1 e 0).
Existem microfones digitais no mercado(microfones analógicos com conversores analógico-digital integrados) que dependem de transistores MOS para converter e emitir sinais de áudio digital com eficiência.
No entanto, é o transistor de efeito de campo(FET) que é de particular importância para microfones de estado sólido.
FETs e, em particular, JFETs(transistores de efeito de campo de porta de junção), atuam como conversores de impedância em microfones de estado sólido. É a tecnologia FET que efetivamente afasta os fabricantes de microfones da eletrônica de tubo de vácuo para eletrônicos de estado sólido mais baratos e mais duráveis.
Circuitos Integrados(CIs)
Um circuito integrado é um conjunto de circuitos eletrônicos em um chip eletrônico pequeno e plano feito de material semicondutor(geralmente silício).
Muitos microfones de estado sólido maiores têm circuitos embutidos em seu design para amplificar e afetar o sinal antes que o sinal saia do microfone.
Os ICs geralmente fornecem pads opcionais e filtros passa-altas em microfones ativos que possuem essas opções.
História dos microfones de estado sólido
Indiscutivelmente, o primeiro dispositivo eletrônico de estado sólido foi inventado por volta de 1904. Era um diodo semicondutor rudimentar conhecido como detector de bigode de gato.
Dito isso, a eletrônica de estado sólido só ganhou popularidade com o primeiro transistor em funcionamento em 1947. A invenção do transistor, pelos Laboratórios Bell, marcou um grande passo à frente na eletrônica e na tecnologia em geral.
Como acontece com a maioria dos avanços na tecnologia, demorou algum tempo até que a indústria de áudio começasse a usar a tecnologia de estado sólido. O primeiro microfone de estado sólido foi inventado em 1965 pelo fabricante alemão de microfones Schoeps. Este microfone foi chamado de CMT 20.
O termo «estado sólido» vem do fato de que a eletricidade flui através de sólidos em vez de gases(como foi o caso dos tubos de vácuo, que antecedem o transistor de estado sólido).
Desde a invenção do transistor, muitos microfones ativos foram projetados com tecnologia de estado sólido em vez de tubos de vácuo. Os microfones de estado sólido têm a vantagem de serem mais baratos de fabricar; relativamente robusto e mais fácil de alimentar.
Alimentação adequada de microfones de estado sólido
Falando em alimentar microfones de estado sólido, existem várias maneiras de alimentar microfones de estado sólido. Microfones de estado sólido geralmente obtêm a energia de que precisam dos seguintes métodos.
poder fantasma
A alimentação fantasma é padronizada como +48 volts DC fornecida através das 2 linhas de áudio de um cabo de áudio balanceado.
A alimentação fantasma geralmente é fornecida por pré-amplificadores de microfone, embora fontes de alimentação fantasma separadas também estejam disponíveis no mercado. A alimentação fantasma é normalmente fornecida nos pinos 2 e 3 de um cabo XLR(os condutores de áudio positivo e negativo, respectivamente).
Devido à maneira como os cabos balanceados funcionam, a alimentação phantom é efetivamente enviada ao microfone sem afetar o sinal de áudio.
polarização DC
A polarização DC é uma tensão DC(normalmente entre 1,5 e 9 volts) que percorre um único condutor de áudio.
DC-Biasing é um método popular de fornecimento de energia para microfones de lapela de estado sólido não balanceados em miniatura. Na maioria das vezes, é fornecido por transmissores de lapela sem fio(alimentados por bateria).
As tensões relativamente baixas das fontes de polarização DC reservam esse método de alimentação principalmente para os conversores de pequena impedância(JFETs) de mini microfones de eletretos lav. Esses conversores de impedância de estado sólido não precisam de muita energia para operar, então a polarização DC é um método apropriado.
baterias
Alguns microfones de estado sólido são alimentados por bateria. Esses microfones geralmente têm a opção de alimentar o microfone diretamente com uma das outras técnicas mencionadas neste artigo.
T-Power(potência AB)
O T-Power foi um dos primeiros métodos de alimentação de microfones condensadores de estado sólido através de seus cabos de áudio. O Phantom Power, que é muito mais seguro, substituiu o T-power como a técnica padrão para alimentar microfones.
T-power aplica 12 volts DC através de resistores de 180 Ω entre o cabo de áudio positivo(pino 2) e o cabo de áudio negativo(pino 3). Esses 12 volts de diferença de potencial entre os pinos 2 e 3 podem atrair uma alta corrente nesses pinos, provavelmente causando danos permanentes aos microfones dinâmicos e de fita.
conecte a energia
Plug-in-power(PiP) é um método menos conhecido de alimentação de microfones de estado sólido.
O PiP é frequentemente usado para alimentar microfones de eletreto de nível de consumidor projetados para conectar a equipamentos de áudio de consumo, como gravadores portáteis e placas de som de computador.
É uma fonte de baixa corrente que fornece +5 volts DC. A corrente é enviada através de um cabo desbalanceado, utilizando a luva/blindagem como retorno.
O PiP funciona de maneira semelhante à polarização DC, pois funciona em uma linha desequilibrada e geralmente é usada apenas para alimentar os conversores de impedância de microfones com requisitos de baixa potência.
Exemplos de microfones de estado sólido
Sempre acho mais fácil aprender sobre um determinado tipo de microfone olhando exemplos. Então, vamos dar uma olhada em alguns exemplos de microfones de estado sólido:
Neumann U 87AI
O Neumann U 87 AI é um exemplo de um microfone condensador de diafragma grande de estado sólido «verdadeiro».
O Neumann U 87 AI possui um conversor de impedância baseado em transistor colocado imediatamente após sua cápsula externamente polarizada.
Ele também possui circuitos integrados que oferecem opções para filtro e pad de alta passagem.
DPA 4006A
O DPA 4006A é um exemplo de microfone de eletreto de estado sólido de diafragma pequeno.
O 4006A possui um conversor de impedância baseado em transistor colocado imediatamente após a cápsula do microfone de eletreto. Possui um circuito integrado para moldar ainda mais o sinal de áudio antes de ser emitido.
Afundado COS-11D
O Sanken COS-11D é um exemplo de microfone de lapela miniatura de estado sólido.
O Sanken COS-11D possui um conversor de impedância JFET de estado sólido alimentado por polarização DC.
yeti azul
O Blue Yeti é um exemplo de microfone USB de estado sólido(digital).
O Blue Yeti não possui apenas um conversor de impedância após seus vários drivers. Também requer tecnologia de estado sólido em seu conversor analógico-digital para produzir corretamente um sinal de áudio digital.
perguntas relacionadas
O que é um microfone de tubo? Um microfone de tubo é um microfone ativo que usa eletrônica de tubo de vácuo(em vez de eletrônica de estado sólido) para amplificar e converter efetivamente a impedância do sinal da cápsula do microfone. Os microfones de tubo são conhecidos por seu caráter, que adiciona saturação ao sinal do microfone. Eles também geralmente exigem fontes de alimentação externas.
O que é um microfone condensador? Um microfone condensador é um tipo de transdutor de microfone ativo que converte som em áudio usando princípios eletrostáticos. Os condensadores podem ser projetados como eletrônicos de estado sólido ou de tubo e geralmente são mais precisos e sensíveis do que os microfones dinâmicos.
