Os microfones são dispositivos AC ou DC?

Os microfones atuam como transdutores, convertendo as ondas sonoras(energia das ondas mecânicas) em sinais de áudio(energia elétrica). O movimento dessa energia elétrica é chamado de corrente, que ocorre em uma das duas formas: corrente alternada(CA) ou corrente contínua(CC).

Os microfones são dispositivos AC ou DC? Alguns microfones requerem voltagens DC para alimentar adequadamente seus circuitos ativos(pré-amplificadores internos, etc.) e polarizar suas cápsulas de microfone, tornando-os dispositivos DC. No entanto, outros microfones não requerem energia. Os microfones emitem sinais AC(sinais de áudio analógicos), tornando-os dispositivos de saída AC.

Portanto, alguns microfones não precisam de energia, enquanto outros precisam de energia CC para funcionar corretamente. Vamos dar uma olhada em por que alguns microfones são dispositivos DC enquanto outros não são, e vamos também ver as saídas AC dos microfones.

O que torna um microfone um dispositivo DC?

Vamos começar definindo o que é um dispositivo DC. Um dispositivo DC é qualquer dispositivo eletrônico que requer eletricidade de corrente contínua para funcionar.

Por essa definição, microfones que requerem uma tensão CC, não importa quão pequena seja a tensão, para funcionar corretamente são dispositivos CC.

Portanto, alguns microfones são dispositivos DC, enquanto outros não. Microfones que requerem tensão DC para funcionar corretamente são conhecidos como microfones ativos. Microfones que não requerem energia elétrica para operar são conhecidos como microfones passivos.

Então, o que torna um microfone ativo um dispositivo DC? Existem duas razões principais pelas quais um microfone exigiria alimentação CC externa:

• Circuito ativo: ACsi todos os microfones condensadores e alguns microfones de fita são projetados com pré-amplificadores ativos nos corpos do microfone. Os circuitos de amplificação ativos de microfones ativos atuam não apenas para aumentar o sinal da cápsula, mas também para ajustar a impedância do sinal do microfone para que possa ser usado de forma eficaz. Amplificadores requerem energia elétrica externa para amplificar o sinal de entrada aplicado.
• Capsule Bias: Alguns microfones condensadores(conhecidos como condensadores «true» ou «non-electret») requerem uma voltagem externa para polarizar adequadamente suas cápsulas. As cápsulas de microfone condensador são basicamente capacitores de placas paralelas e requerem eletricidade para manter uma carga elétrica CA.

A questão «este microfone é um dispositivo eletrônico DC ou não» é essencialmente o mesmo que «este microfone é ativo ou passivo?» Ao trabalhar com microfones, é sempre bom saber se eles são ativos ou passivos.

A seguir estão algumas generalidades sobre se um tipo de microfone é ativo ou passivo:

• Os microfones condensadores estão ativos: Se a alimentação externa for usada para polarizar a cápsula, alimentar o amplificador ou fixar a impedância do sinal, os microfones condensadores estarão ativos. Ambos os capacitores «verdadeiros» e capacitores de eletreto estão ativos.
• Os microfones dinâmicos de bobina móvel são passivos: Os microfones dinâmicos de bobina móvel têm designs simples e robustos e são todos passivos.
• Os microfones de fita dinâmicos geralmente são passivos, embora alguns sejam ativos: os microfones de fita são dinâmicos e não precisam de energia para funcionar corretamente. Por causa disso, a maioria dos microfones de fita são passivos. No entanto, como os microfones de fita emitem sinais de microfone tão baixos, alguns foram projetados com pré-amplificadores para enviar o sinal em níveis mais saudáveis.

Com as generalidades acima em mente, só precisamos nos preocupar com microfones de fita. Dito isto, é sempre melhor fazer sua lição de casa em qualquer microfone que você usará em um trabalho.

Como a DC é fornecida aos microfones?

Até agora, concluímos que todos os microfones condensadores e alguns microfones de fita estão ativos e, portanto, requerem uma fonte de alimentação CC externa para operar.

A tensão CC externa é fornecida aos microfones de várias maneiras, dependendo dos requisitos específicos do microfone. Abaixo está uma lista de métodos possíveis para alimentar microfones ativos:

• Phantom Power: Phantom Power(P48 ou +48V) é a maneira mais comum de alimentar microfones ativos autônomos(ou seja, microfones não integrados a outros dispositivos eletrônicos como telefones celulares, laptops, etc.). O P48 funciona enviando +48 volts para os pinos 2 e 3(relativos ao pino 1) de um ACble XLR balanceado. A alimentação phantom profissional é uma verdadeira CC de 48 volts, no entanto, algumas fontes de alimentação fantasma variam desse valor(entre 11 e 48 volts CC são aceitáveis). Os microfones que exigem alimentação fantasma são projetados para receber o que precisam dos 48 V CC. A alimentação fantasma geralmente é fornecida por pré-amplificadores de microfone ou interfaces de áudio.
• Tensão de polarização DC: a tensão deA polarização DC é de longe a maneira mais comum de alimentar microfones ativos quando você considera o número de pequenos microfones de eletreto em laptops, telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos em todo o mundo. A tensão de polarização DC também é usada para alimentar muitos microfones de lapela de eletreto. As tensões de polarização normalmente variam de 1,5 a 9 volts DC e são transportadas em um único condutor, portanto, uma linha de áudio balanceada não é necessária. A principal função da polarização DC é alimentar os transistores de efeito ACmpo(FET, JFET, etc.) de microfones de eletreto, que convertem a impedância do sinal do microfone para que possa ser usado de forma eficaz.
• Fonte de alimentação externa – Muitos microfones condensadores de tubo mais antigos têm uma fonte de alimentação dedicada que forneceria a tensão CC necessária.
• Alimentado por USB: A maioria dos microfones USB no mercado são condensadores. Esses microfones ativos consomem energia do computador conectado via USB.

Sinais de áudio AC de saída de microfone

Alguns microfones requerem alimentação DC e outros não. No entanto, todos os microfones emitem um sinal de áudio AC. Vamos discutir este ponto.

Quer usemos microfones passivos ou ativos, o princípio geral de um microfone é o mesmo: um diafragma se move em sintonia com as ondas sonoras ao seu redor e um sinal de áudio correspondente é produzido.

A questão aqui tem a ver com sinais de áudio. Por que os sinais de áudio são AC em vez de DC?

Vamos começar falando sobre ondas sonoras.

As ondas sonoras são ondas de compressão e rarefação que se propagam através de meios gasosos, líquidos e sólidos. As ondas sonoras variam a pressão nesse meio. As próprias ondas têm picos(máxima compressão) e vales(máxima rarefação) e basicamente oscilam entre eles.

Agora vamos falar sobre diafragmas de microfone.

Os diafragmas do microfone reagem à pressão sonora ambiente causada por ondas sonoras. A variação da pressão contra um ou ambos os lados do diafragma de um microfone faz com que o diafragma se mova para frente e para trás em torno de sua posição de repouso. Como as ondas sonoras que o afetam, o diafragma experimentará deslocamento máximo nas direções frontal e traseira. O diafragma também oscilará para frente e para trás, AC mudando de direção depois de atingir o deslocamento total para qualquer um dos lados da posição de repouso.

Finalmente, vamos falar sobre o sinal do microfone.

Sinais de microfone são representações elétricas do movimento do diafragma do microfone. À medida que o diafragma oscila, sua direção de movimento AC muda rapidamente. O fluxo de sinal de microfone resultante faz o mesmo. Mudanças rápidas de CA na direção da corrente significam que o sinal do microfone é uma corrente alternada.

Como um exemplo visual mais simples, dê uma olhada em um alto-falante grande projetando baixas frequências de graves. Nessas frequências mais baixas, podemos ver o diafragma do alto-falante oscilando para frente e para trás, empurrando o ar de uma maneira que representa o sinal de áudio que está sendo enviado ao alto-falante.

Portanto, os microfones não são dispositivos CA pela definição de que não funcionam com tensão CA. Dito isto, os microfones são, na verdade, dispositivos de saída AC.

Uma nota sobre microfones USB

A ressalva popular aqui seria que os microfones USB emitem dados de áudio digital em vez de um sinal de áudio CA elétrico.

A verdade é que as cápsulas de microfone do microfone USB realmente criam tensões CA. No entanto, esses microfones possuem conversores analógico-digitais integrados que convertem essas tensões CA em dados digitais antes que o áudio seja emitido pelo microfone.

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Os microfones dinâmicos são ativos ou passivos? A grande maioria dos microfones dinâmicos são passivos. Microfones dinâmicos transduzem energia por indução eletromagnética e não precisam de energia para operar. Dito isto, existem alguns designs de microfone dinâmico(principalmente microfones de fita) que possuem pré-amplificadores embutidos e, portanto, estão ativos.