Quais são as diferenças entre microfones de tubo e FET?
Os microfones condensadores de tubo são comumente apreciados por seu caráter, enquanto os microfones sem tubo(FET) são frequentemente descritos como mais precisos e são muito mais populares no mercado hoje. Todas as preferências subjetivas, existem outras diferenças importantes entre o tubo e o microfone FET.
Quais são as diferenças entre microfones de tubo e FET?
Válvulas de vácuo e transistores de efeito de campo atuam como conversores de impedância e pseudo-amplificadores em microfones ativos que requerem tal processamento. Os microfones de tubo têm tubos de vácuo, enquanto os microfones FET têm FETs. Em geral, a tecnologia de tubo adiciona mais cor e é mais frágil do que o FET de estado sólido.
Nos parágrafos a seguir, aprofundaremos a descoberta de mais diferenças entre microfones de tubo e microfones FET.
tubo vs. Microfones FET
As tabelas são uma maneira simples de divulgar informações. Vamos ver as diferenças entre microfones de tubo e FET na tabela a seguir:
| 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 |
Semelhanças entre microfones de tubo e FET
Antes de entrar na diferença entre microfones de tubo e FET, é um exercício que vale a pena notar as semelhanças.
Os microfones de tubo e FET não são dois tipos diferentes de transdutores, mas diferenciam entre diferentes topografias eletrônicas ativas. Assim, podemos dizer que os microfones valvulados e FET estão ativos.
Tubo e FET normalmente compõem os dois tipos de conversores de impedância em microfones condensadores, embora também estejam presentes em alguns projetos de microfone de fita.
Na verdade, válvulas de vácuo e transistores de efeito de campo fazem o mesmo trabalho em um projeto de microfone: conversão de impedância e pseudo-amplificação. Portanto, embora esses microfones sejam diferentes um do outro, o processamento de sinal é quase o mesmo.
conversor de impedância
Mencionamos que tubos de vácuo e FETs têm a mesma função no design de microfones ativos. Eles atuam principalmente como conversores de impedância e até certo ponto como pseudo-amplificadores.
Esta é a diferença óbvia: os microfones valvulados possuem válvulas a vácuo, enquanto os microfones FET possuem transistores de efeito de campo.
Nesta seção, vamos supor que tubos e FETs estão dentro de microfones condensadores, o que geralmente é o caso, mas nem sempre.
Os microfones de tubo usam tubos de vácuo como conversores de impedância.
As cápsulas de microfone condensador emitem naturalmente um sinal de áudio com impedância extremamente alta. Com uma impedância tão alta, o sinal elétrico não poderá percorrer qualquer comprimento significativo de fio/circuito sem degradação grave.
Projetar o microfone com um tubo de vácuo triodo imediatamente após a cápsula ajuda a reduzir a impedância do sinal.
Aqui está um diagrama simples de um tubo de vácuo triodo:
- H: aquecedor
- K: cátodo
- R: ânodo
- G: grade
Um tubo de vácuo triodo requer calor para funcionar corretamente. Um aquecedor ou filamento faz parte do design e extrai eletricidade de uma fonte de energia externa para aquecer efetivamente o tubo.
Uma vez aquecido, o cátodo começará a emitir elétrons. Esses elétrons carregados negativamente fluem naturalmente do cátodo para a placa do ânodo carregado positivamente. Esse fluxo de elétrons é essencialmente uma corrente elétrica, e o tubo pode ser incorporado a um circuito.
Este fluxo de elétrons é desequilibrado e tem uma impedância relativamente baixa.
A descrição acima nos diz como funciona um tubo de vácuo de diodo, mas como os triodes se encaixam no design do microfone? É aí que a grade entra em jogo.
Você pode pensar na grade como uma entrada de alta impedância. Ele é conectado eletricamente à cápsula do microfone e recebe tensão CA(sinal do microfone) da cápsula.
A grade então modula o fluxo de elétrons do cátodo para o ânodo. Quando o sinal AC na rede está no pico, o fluxo entre o cátodo e o ânodo também estará em seu nível mais alto. Quando o sinal AC na rede está em um vale, o fluxo entre o cátodo e o ânodo também estará em seu nível mais baixo.
Assim, um sinal de baixo nível e alta impedância da cápsula do microfone modula efetivamente um sinal de baixa impedância com maior amplitude. Em outras palavras, o tubo atua como um conversor de impedância e amplificador para o sinal do microfone.
Observe que as válvulas a vácuo não são realmente amplificadores, pois não aplicam ganho diretamente ao sinal. Em vez disso, eles usam um sinal para modular um sinal maior.
O tubo de vácuo foi inventado em 1904. O triodo, que é o tubo de vácuo mais básico para aplicações de microfone, foi introduzido em 1906 sob o nome «The Audion».
O primeiro microfone de tubo a chegar ao mercado comercial foi o Neumann CV3 «The Bottle», lançado em 1928. Era um microfone condensador de tubo de diafragma grande.
Os microfones FET usam transistores de efeito de campo como conversores de impedância.
Os transistores de efeito de campo fornecem a mesma função prática que o tubo triodo, apenas de uma maneira diferente. Vamos discutir.
Aqui está um diagrama simples de um transistor de efeito de campo:
- S: fonte
- D: drenagem
- G: porta
Com o FET, uma tensão de polarização é aplicada à fonte/dreno e uma corrente elétrica é produzida entre a fonte e o dreno.
Transistores são semicondutores que são normalmente feitos de silício dopado. Eles têm um canal ativo através do qual os portadores de carga(elétrons ou buracos) fluem da fonte para o dreno.
Então aqui temos uma corrente elétrica fluindo da fonte para o dreno.
A condutividade do canal ativo da fonte ao dreno é uma função da tensão aplicada na porta(através dos terminais da porta e da fonte). Esta voltagem é a voltagem AC ou sinal do microfone da cápsula do microfone.
Assim como na grade triodo, a porta do FET pode ser pensada como uma entrada de alta impedância.
O sinal de saída da cápsula do microfone é então enviado diretamente para o portão. Isso modula efetivamente outro sinal na «saída» do FET. Este sinal de saída é de menor impedância e muitas vezes tem uma maior amplitude.
Então, com efeito, o FET atua como um conversor de impedância e um pseudo-amplificador, assim como o tubo de vácuo mencionado acima.
Os FETs não são realmente amplificadores porque não aplicam ganho diretamente ao sinal. Em vez disso, eles usam um sinal para modular um sinal maior.
O transistor foi inventado em 1947. A teoria por trás dos transistores de efeito de campo começou a se desenvolver no início da década de 1920 e em 1953 foi criado o primeiro JFET(transistor de efeito de campo de porta de junção) que funcionava de maneira semelhante.
O primeiro microfone FET de estado sólido vendido comercialmente foi o Schoeps CMT 20, lançado em 1964.
Observe que tubos e FETs executam as mesmas funções em designs de microfones de fita ativos. Obviamente, os sinais de microfone dos elementos de fita têm impedâncias mais baixas do que os das cápsulas do condensador. Portanto, a conversão de impedância pode não ser tão regulatória(embora às vezes o sinal da fita seja aumentado para alta impedância por meio de um transformador elevador antes de entrar no tubo ou FET).
Fonte de energia
Como discutimos na seção de semelhanças, os microfones de tubo e FET estão ativos. Isso significa que ambos precisam de energia externa para funcionar corretamente. A fonte dessa energia, no entanto, é diferente entre os dois tipos de microfone.
Os microfones de tubo requerem fontes de alimentação externas.
Aquecer um tubo de vácuo geralmente requer mais energia do que qualquer outro componente ativo dentro do microfone. Com microfones condensadores de tubo, uma fonte de alimentação externa aquece efetivamente o tubo e carrega a cápsula.
Os microfones de tubo vieram antes da alimentação fantasma e as tensões de polarização DC eram métodos comuns de alimentação de microfones ativos. Mesmo com isso, os microfones valvulados modernos são projetados com fontes de alimentação externas porque exigem mais energia do que pode ser fornecida por phantom ou bias.
Os microfones FET geralmente obtêm sua energia da tensão de polarização DC ou alimentação fantasma.
Microfones de estado sólido requerem muito menos energia do que seus equivalentes de tubo.
Vamos falar sobre microfones condensadores. Vamos separá-los ainda em capacitores verdadeiros e capacitores de eletreto.
Os capacitores verdadeiros exigem uma tensão externa para carregar adequadamente suas cápsulas, enquanto os capacitores de eletreto usam material de eletreto para manter uma carga quase permanente em suas cápsulas.
Assim, com capacitores verdadeiros, eles exigem energia externa para suas cápsulas, conversores de impedância FET e, às vezes, suas placas de circuito impresso. Essa energia geralmente vem de phantom power, que é fornecida através de pré-amplificadores de microfone, unidades autônomas ou baterias(em certos designs de microfone).
Com capacitores de eletreto, a alimentação externa é necessária apenas para seus conversores de impedância FET e, em alguns casos, suas placas de circuito impresso. Dependendo do design do microfone, isso pode ser feito via alimentação fantasma ou tensão de polarização DC. A tensão de polarização DC é frequentemente fornecida a microfones de eletreto em miniatura por meio de transmissores sem fio.
Observe que, com microfones de fita ativos, nenhuma quantidade de energia é enviada ao elemento de fita/defletor. Ainda assim, os microfones de fita de tubo requerem fontes de alimentação externas, enquanto os microfones de eletreto e de fita verdadeiros podem funcionar com alimentação fantasma(ou polarização DC).
ruído próprio
Os microfones ativos naturalmente têm o que é conhecido como ruído próprio. Este ruído próprio é o ruído inerente adicionado ao sinal do microfone pelos componentes ativos, mesmo quando nenhum som está presente.
Microfones de tubo normalmente têm mais ruído próprio do que microfones FET.
Os tubos de vácuo, com seu encapsulamento de vidro e aquecedores, produzem naturalmente um pouco mais de ruído do que os FETs semicondutores. Isso se deve, em parte, à tensão mais alta que os tubos precisam para funcionar corretamente.
De todos os microfones ativos, os modernos microfones condensadores de diafragma grande de estado sólido normalmente têm os menores valores de ruído próprio(mesmo abaixo de 10 dBA). Isso ocorre principalmente porque o FET é mais silencioso do que um tubo e o diafragma grande produz um sinal maior do que um diafragma pequeno, o que melhora a relação sinal-ruído.
Os tubos também costumam adicionar «som de tubo», uma leve coloração ao sinal do microfone que é muito apreciada por audiófilos, engenheiros e músicos.
qualidade de áudio
Válvulas de vácuo de alta qualidade e transistores de efeito de campo de alta qualidade soam muito bem e ajudam a produzir excelente qualidade de áudio de seus microfones.
No entanto, há muito debate sobre como os microfones valvulados e FET soam diferentes um do outro. Vamos discutir isso brevemente aqui.
Em geral, os microfones de tubo soam:
- Mais quente e mais rico.
- Maior, maior e mais dimensional.
- Extremidade superior mais suave.
Em geral, os microfones FET soam:
- Detalhado, honesto e preciso.
- Mais frio e mais brilhante.
Vale a pena notar que nem todos os microfones de tubo e FET produzem áudio de alta qualidade.
Dito isso, se um fabricante está se dando ao trabalho de colocar um microfone de tubo a vácuo no mercado hoje, provavelmente fará um grande esforço para produzir um microfone de alta qualidade.
O mesmo não pode ser dito para microfones FET, pois os FETs são relativamente fáceis e baratos de fabricar. Por exemplo, microfones de eletreto baratos em eletrônicos de consumo têm FETs em seu design.
Transformador ou sem transformador?
Os transformadores de áudio às vezes são incluídos no design de saída dos microfones. Atuam para equilibrar o sinal do microfone; aumentar ou diminuir a tensão(intensidade do sinal do microfone); ajuste a impedância de saída do sinal para os níveis apropriados; e para proteger o microfone de tensões DC, como polarização DC e alimentação fantasma.
Os microfones de tubo sempre têm transformadores de saída.
Os transformadores abaixadores são normalmente projetados em saídas de microfone de tubo. Esses transformadores eram absolutamente necessários quando a eletrônica de estado sólido não estava disponível e ainda são predominantemente usadas hoje.
Os transformadores abaixadores agem para reduzir a impedância para níveis utilizáveis enquanto equilibram o sinal de áudio emitido pelo tubo na saída do microfone. Essas duas etapas são necessárias para que o microfone forneça áudio consistente e de alta qualidade.
Embora os microfones de tubo hoje possam optar por circuitos de saída sem transformador, eles geralmente não o fazem.
Os microfones FET às vezes possuem transformadores de saída.
Todos os primeiros capacitores de estado sólido também tinham transformadores para ajudar a equilibrar suas saídas e ajustar a impedância do sinal de saída.
No entanto, no final da década de 1970, os fabricantes começaram a mudar para projetos de circuito de saída sem transformador mais acessíveis.
Esses circuitos de saída eram feitos de eletrônicos de estado sólido que tinham vários benefícios sobre os transformadores de áudio: redução de ruído, custo e tamanho. Os transformadores de alta qualidade não caíram muito de preço ao longo dos anos, mas os transistores e outros componentes de estado sólido estão ficando cada vez mais baratos.
Hoje, existem muitos capacitores no mercado com e sem transformador.
Durabilidade
Durabilidade e longevidade muitas vezes andam de mãos dadas. Escolher um microfone que dure muito tempo é essencial, especialmente quando alguns microfones valvulados e FET custam muito dinheiro(veremos os preços na próxima seção). Então, como os microfones de tubo e FET são diferentes em termos de durabilidade?
Os microfones de tubo são geralmente menos duráveis do que os microfones FET.
A eletrônica do tubo de vácuo é, por padrão, menos durável do que a eletrônica do transistor. Portanto, tudo o mais sendo igual, os microfones valvulados são menos duráveis que os microfones FET. Por que é isso?
Os tubos são feitos de vidro, enquanto os FETs são feitos de material semicondutor de estado sólido, como o silício. Se bater ou cair, por exemplo, é mais provável que o vidro no tubo se quebre do que o transistor.
Os tubos requerem aquecedores, que têm uma vida útil limitada antes de queimar. Os transistores não têm os mesmos problemas de esgotamento.
Os tubos de vácuo são mais sensíveis à umidade e muito mais sensíveis à temperatura do que os FETs de estado sólido. Por exemplo, se você estivesse transportando microfones no frio para outro estúdio, seria sensato deixar os microfones de tubo aquecerem naturalmente até a temperatura ambiente antes de usar, enquanto os microfones FET provavelmente são bons para começar a usar imediatamente.
Preço
Os microfones de tubo são conhecidos por seus preços elevados. Os microfones FET incluem uma gama tão ampla de produtos que sua faixa de preço reflete essa largura.
Faixa de preço do microfone de tubo:
Os microfones condensadores e de fita mais caros do mercado possuem eletrônica valvulada. Embora existam alguns microfones valvulados baratos no mercado, você estará procurando pelo menos US $500 por um microfone valvulado de nível básico.
Os microfones de tubo, especialmente os modelos vintage muito procurados, custam mais de US$10.000.
Microfones de fita ativos que apresentam eletrônica de tubo também são bastante caros. O AEA A440, por exemplo, custa US$5.800.
Faixa de preço do microfone FET:
Como mencionado acima, os microfones FET variam desde microfones de eletreto de baixo custo até microfones de estúdio profissionais de alta qualidade.
Os preços dos microfones FET variam de menos de US$0,01(para pedidos em massa de microfones de eletreto baratos) a vários milhares de dólares.
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