O que é um microfone de tubo e como funcionam os microfones de tubo?
Se você está envolvido com música ou áudio há algum tempo, provavelmente já ouviu falar de equipamentos valvulados, incluindo microfones valvulados.
O que é um microfone de tubo e como funcionam os microfones de tubo? Um microfone de tubo refere-se a qualquer microfone ativo(geralmente um condensador de diafragma grande) que usa um tubo de vácuo(geralmente um triodo) como seu conversor de impedância. Os microfones de tubo passam seus sinais de cápsula através de um tubo(e outros componentes) antes que o sinal seja emitido.
Neste artigo, discutiremos microfones valvulados, tubos a vácuo e exemplos de microfones valvulados em detalhes.
O que é um microfone de tubo?
Um microfone de tubo, como o nome sugere, é qualquer microfone que tenha um tubo de vácuo em seu design. Obviamente, esta é uma resposta muito simples para esta pergunta.
A função do tubo de vácuo é atuar como conversor de impedância e amplificador para o sinal do microfone. Os microfones condensadores de tubo possuem cápsulas condensadoras que emitem sinais de áudio de baixa amplitude com alta impedância. O trabalho do tubo de vácuo é aumentar efetivamente este sinal enquanto diminui a impedância para que o sinal possa viajar dentro do restante do circuito do microfone e através da conexão de saída.
Como os tubos de vácuo são dispositivos eletrônicos ativos(eles precisam de energia para operar), os microfones de tubo também estão ativos. Os requisitos de energia para tubos de vácuo são relativamente altos, então os microfones de tubo são projetados com fontes de alimentação externas que fornecerão a energia necessária.
Os microfones de tubo são geralmente condensadores de diafragma grande. No entanto, existem alguns condensadores de tubo de diafragma pequeno e até mesmo alguns microfones de tubo de fita no mercado.
O que é um tubo de vácuo?
Um tubo de vácuo(também conhecido como tubo ou válvula de elétrons) é um dispositivo eletrônico que controla o fluxo de corrente dentro de um intervalo entre os eletrodos quando uma tensão é aplicada.
Os tubos de vácuo do microfone são feitos de um recipiente externo(vidro ou material cerâmico). Dentro deste recipiente há um vácuo onde não há ar. É essencial que não haja oxigênio dentro do tubo para que o aparelho não queime.
Dentro do tubo estão eletrodos que causam o fluxo de elétrons e, assim, produzem uma corrente elétrica.
O projeto de tubo de vácuo mais simples é o diodo, que foi inventado em 1904. Ele tem os 2 eletrodos mais importantes em qualquer tubo de vácuo: o cátodo e o ânodo.
O cátodo é o terminal/eletrodo negativo do tubo e o ânodo é o terminal/eletrodo positivo.
O cátodo é aquecido diretamente(a fonte de alimentação aquece o próprio cátodo) ou indiretamente(o tubo de vácuo é projetado com um aquecedor separado eletricamente isolado).
Quando o calor é aplicado ao tubo, o cátodo começa a emitir elétrons. Os elétrons são carregados negativamente, então o cátodo os repele e, ao mesmo tempo, o ânodo os atrai.
Então, aplicando a potência correta para ouvir o tubo de vácuo, geramos uma corrente elétrica. Observe que o tubo deve ser um vácuo, ou então o oxigênio dentro do tubo queimaria o aquecedor e o tubo de vácuo não funcionaria.
Com essa explicação básica fora do caminho, vamos dar uma olhada no tubo triodo.
O tubo de vácuo básico usado em um microfone de tubo é o triodo. Os triodes têm um terceiro eletrodo chamado grade(também conhecido como grade de controle) que é conectado à cápsula do microfone.
O sinal que está conectado à rede atua essencialmente como um modulador do fluxo de corrente entre o cátodo e o ânodo. Quando o sinal AC da cápsula atinge o pico, o mesmo ocorre com o fluxo entre o cátodo e o ânodo. Quando o sinal AC da cápsula atinge seu ponto mais baixo, o fluxo do cátodo para o ânodo também.
Com esta funcionalidade, um sinal de alta impedância de baixo nível da cápsula do microfone pode conduzir um sinal de baixa impedância de nível relativamente alto entre o cátodo e o ânodo.
Desta forma, o tubo de vácuo triodo atua como um amplificador e conversor de impedância dentro do projeto do microfone.
- H: aquecedor
- K: cátodo
- R: ânodo
- G: porta
Como funcionam os microfones de tubo?
Como os microfones valvulados geralmente são condensadores de diafragma grande, veremos mais de perto como funcionam os microfones condensadores valvulados. No final desta seção, abordaremos os peculiares microfones de tubo de fita para comparação. Ao final desta seção, você deve entender como funcionam os microfones valvulados.
microfones de condensador de tubo
Os microfones condensadores de tubo são projetados com o seguinte:
Vamos discutir cada um deles brevemente antes de colocá-los todos juntos para explicar como os microfones valvulados funcionam de forma holística.
cápsula condensadora
Uma cápsula condensadora é o componente transdutor do microfone. Consiste em um(ou dois) diafragmas e foi projetado para converter a variação da pressão sonora através do diafragma em sinais de áudio para saída pelo microfone.
As cápsulas do condensador convertem energia com base em princípios eletrostáticos. Podemos pensar em uma cápsula do condensador como um condensador de placas paralelas com uma placa traseira fixa e uma placa frontal móvel(este é o diafragma).
Este «capacitor»(conhecido como condensador na Inglaterra, daí o nome) requer uma carga para funcionar corretamente. Com microfones de tubo, as cápsulas são quase sempre polarizadas externamente, e essa tensão de polarização geralmente vem da fonte de alimentação.
Uma vez que a cápsula/condensador mantenha sua carga quase permanente, ela funcionará corretamente.
À medida que o diafragma se move(de acordo com a variação da pressão sonora), a distância entre as placas paralelas muda e ocorre uma mudança coincidente na capacitância na cápsula.
Como a cápsula tem uma carga elétrica constante, qualquer variação na capacitância causa uma mudança de voltagem inversamente proporcional através da cápsula. Esta voltagem é retirada do cartucho e é efetivamente o sinal de áudio do cartucho.
O «sinal de áudio» da cápsula é uma reprodução do som como tensão CA. No entanto, este sinal é de baixa qualidade: tem baixa amplitude e impedância extremamente alta.
tubo vazio
O tubo de vácuo de um microfone de tubo deve ser «no mínimo» um triodo, o que significa que deve ter pelo menos 3 eletrodos. Isso permite que ele atue efetivamente como um conversor e amplificador de impedância.
A grade do tubo de vácuo é capaz de receber o sinal de impedância extremamente alta da cápsula. Este sinal na rede é capaz de conduzir um «sinal» de maior qualidade entre o cátodo e o ânodo do triodo.
Dessa forma, podemos pensar na grade como a «entrada» do tubo e no cátodo-ânodo como a «saída» do tubo. Com esse pensamento simplificado, vemos que o tubo funciona bem como um conversor de impedância e amplificador e é necessário para o funcionamento adequado do microfone.
Sem um conversor de impedância imediatamente após a cápsula do condensador, o sinal da cápsula se degradaria a um nível inutilizável antes de passar pelo cabo do microfone para um pré-amplificador de microfone.
carregador
Os tubos de vácuo requerem muita energia elétrica para funcionar. Os requisitos de energia são mais do que podem ser fornecidos por alimentação fantasma ou outros «métodos de alimentação de cabo de áudio».
Os microfones de tubo, então, requerem fontes de alimentação externas para fornecer a energia elétrica necessária para os componentes ativos.
Além disso, as cápsulas condensadoras dos microfones de tubo geralmente são polarizadas externamente(como mencionado acima). As fontes de alimentação também atuam para polarizar essas cápsulas.
Finalmente, pode haver ou não circuitos ativos em outros lugares do circuito do microfone. As unidades de fonte de alimentação também seriam projetadas para alimentar eficientemente esses componentes.
circuito interno
Além da cápsula, tubo e transformador, os microfones de tubo terão outros componentes elétricos. Os outros circuitos internos do microfone são compostos de componentes passivos e, às vezes, ativos, que permitem o fluxo elétrico adequado e a proteção dentro do microfone. Este circuito interno também é responsável por qualquer processamento de sinal especial necessário dentro do microfone.
transformador de saída
Por último, um transformador de saída é frequentemente incluído no projeto do condensador de tubo.
Os transformadores abaixadores ajudam a reduzir ainda mais a impedância do sinal do microfone antes de ser enviado pela saída do microfone. Mais importante, no entanto, os transformadores de saída equilibram o sinal do microfone e protegem o microfone da tensão CC que pode ser enviada para o conector de saída do microfone.
A visão holística dos microfones condensadores de tubo
Vejamos um diagrama simples de um microfone condensador de tubo para nos ajudar a visualizar como eles funcionam:
Como vemos acima, as ondas sonoras atingem o diafragma do condensador, o que faz com que o diafragma se mova.
Enquanto a cápsula do condensador estiver polarizada, esse movimento do diafragma fará com que um sinal de áudio correspondente seja emitido da cápsula.
A fonte de alimentação(fonte de alimentação CC) polariza efetivamente a cápsula do capacitor. Também alimenta o tubo de vácuo. Esta fonte de alimentação é frequentemente conectada à saída do microfone valvulado. Essas conexões são geralmente XLR de 5 pinos(ou XLR com ainda mais pinos).
O sinal de baixo nível de alta impedância da cápsula é usado pelo tubo para modular um sinal de baixo nível de impedância mais alta.
Este sinal de maior qualidade passou por mais circuitos internos dentro do microfone antes de chegar ao transformador de saída. O transformador de saída equilibra efetivamente o sinal e o envia para a saída do microfone.
Para a saída do microfone, o sinal do microfone é transmitido para um pré-amplificador de microfone(ou para a fonte de alimentação) através de um cabo de microfone.
Uma rápida olhada nos microfones de tubo de fita
Como existem microfones de tubo de fita no mercado, eles devem ser discutidos aqui. Vamos dar uma olhada em um diagrama simples de um microfone de tubo de fita:
Como podemos ver, as ondas sonoras atingem o diafragma da fita e o diafragma/elemento da fita produz um sinal de áudio correspondente.
Este sinal é geralmente de nível muito baixo. Um transformador elevador com uma alta relação de espiras aumentará efetivamente a tensão do sinal à custa de aumentar a impedância do sinal para níveis muito altos.
Este sinal de alto nível e alta impedância é então alimentado à grade de um tubo de vácuo e usado para modular um sinal de maior qualidade.
O sinal de saída resultante do tubo é enviado através do transformador abaixador de saída para balanceamento adequado antes da saída.
Nesse caso, o microfone de fita está realmente ativo, embora o elemento transdutor permaneça passivo.
Por que um fabricante se daria ao trabalho de colocar um tubo em um microfone de fita? Bem, ter um amplificador valvulado interno em um tipo de microfone notoriamente baixo é interessante. A resposta final é provavelmente porque a tecnologia torna isso possível e os microfones de tubo de fita são muito legais.
Exemplos de microfones de tubo
É sempre uma boa ideia ver exemplos ao aprender sobre qualquer tópico novo, especialmente quando esse tópico é um tipo específico de microfone.
Vejamos 5 exemplos de microfones de tubo:
AKG C 12VR
O AKG C 12 VR é descrito como uma versão melhorada do lendário microfone AKF C 12(que foi produzido entre 1953 e 1960).
O AKG C 12 VR, como seu antecessor, usa uma cápsula condensadora CK 12 de diafragma duplo com vários padrões e tubo de vácuo 6072A.
Possui 9 padrões polares selecionáveis para escolher, que podem ser controlados remotamente a partir da fonte de alimentação. A fonte de alimentação é conectada através de um grande conector Tuchel de 12 pinos.
Telefunken ELA M 251 E
O Telefunken ELA M 251 E é o segundo clone nesta seção sobre exemplos de microfones de tubo. Neste caso, é o clone do microfone original e lendário de mesmo nome, o Telefunken ELA M 251 E.
Como o AKG C 12 mencionado acima, o ELA M 251 E é projetado com uma cápsula CK 12 de diafragma duplo de alta qualidade e tubo de vácuo 6072A.
Este microfone possui 3 opções de padrão polar(cardióide, bidirecional e omnidirecional) que podem ser controladas por meio de um interruptor no corpo do microfone abaixo do headbay.
Rhode NTK
O Rode NTK é um microfone de tubo lançado mais recentemente.
Este microfone valvulado é original da Rode e apresenta a cápsula cardioide com terminação de borda “HF2” patenteada da Rode, juntamente com um tubo a vácuo Sovtek 6922.
Ao contrário dos outros exemplos de microfone, o NTK não tem transformador e usa um circuito de saída balanceado baseado em transistor, o que é incomum para um microfone valvulado.
Garrafa Azul
O Blue Bottle é um exemplo de microfone valvulado com cápsulas modulares. Este microfone é vagamente baseado no primeiro microfone de tubo produzido, o Neumann CMV3(que era/é mais conhecido como «a garrafa»).
A garrafa Blue foi projetada com um tubo de vácuo pentodo EF86 no modo triodo e uma fonte de alimentação de tubo 9610. Possui 8 cápsulas modulares diferentes projetadas pela Blue e até funcionará com alguns designs de cápsula modulares Neumann e Violet Designs.
Royer R-122V
O Royer R-122V é um exemplo de microfone de tubo de fita.
Este microfone usa um tubo de vácuo pentodo subminiatura JAN 5840W(com fio como um triodo).
perguntas relacionadas
O que é um microfone FET? Um microfone FET é um microfone ativo de estado sólido que usa um transistor de efeito de campo como seu conversor de impedância em vez de um tubo de vácuo. A maioria dos microfones condensadores no mercado são microfones FET, embora os fabricantes realmente especifiquem apenas que um microfone tem um FET para distingui-lo de um microfone de tubo semelhante.
O que é um microfone de fita? Um microfone de fita é um tipo de microfone dinâmico(funciona no princípio da indução eletromagnética) que usa um diafragma fino, condutor e corrugado em forma de fita. Microfones de fita geralmente capturam áudio de forma suave e precisa, mas são relativamente frágeis.
