Микрофон – устройство воспринимающее звуковые колебания и преобразующее их в электрический сигнал для дальнейшей обработки. По способу преобразования разделяются на два основных типа: динамические и конденсаторные. Микрофоны используют разные принципы формирования сигнала, каждый со своими достоинствами и недостатками.
Как работает динамический микрофон
Самый простой и массовый тип микрофона. Основой конструкции является цилиндрическая катушка из медного провода, соединённая с мембраной, которая и воспринимает акустические колебания. Катушка помещена в постоянное магнитное поле и при давлении на мембрану перемещается в нём, при этом в витках наводится ЭДС индукции, а на выходе микрофона появляется электрический сигнал, пропорциональный звуковому давлению.
Эти микрофоны обладают хорошей механической прочностью и высокой перегрузочной способностью по звуковому давлению. Особенности конструкции динамического микрофона определяют характеристику направленности – это кардиоида, максимум чувствительности приходится на переднюю полусферу, звуки сбоку частично подавляются. Типичная чувствительность всех микрофонов не более 2мВ/Па, с ростом частоты заметно спадает, рабочий диапазон ограничен на уровне 16 кГц.
Особый класс электродинамических микрофонов – ленточные. Также используют проводник в магнитном поле, но конструктивно выполнены иначе. Катушка заменена тонкой металлической лентой, которая закреплена в выемке U – образного магнита, колебания ленты и преобразуются в сигнал. По сравнению с «катушечными» отличаются более ровной АЧХ, с подъёмом нижних частот, диаграмма направленности всегда в виде восьмёрки. Ленточные микрофоны являются профессиональными, конструкция обеспечивает механическую настройку частотной полосы, у них нет явления собственного резонанса. Возможности применения динамических микрофонов – от детских игрушек до студий звукозаписи.
Конденсаторный микрофон
Устройство и принцип действия конденсаторного микрофона совсем другие – это плоский конденсатор с одной эластичной обкладкой. Обычно это металлизированная плёнка, звуковые колебания вызывают её вибрацию и изменение ёмкости. Сигнал, передающийся на усилитель – зарядный ток, который зависит от ёмкости. Для этого необходимо напряжение, заряжающее конденсатор, поэтому такой микрофон работает только с дополнительным питанием и получает его по сигнальному кабелю.
Фантомное питание для большинства устройств – 48 вольт, некоторые модели могут работать от 12 вольт. Конденсатор имеет высокое выходное сопротивление и сигнал с него невозможно подать на стандартный микрофонный вход. Поэтому, для согласования уровней сигнала, в корпусе микрофона находится предварительный усилитель с высоким входным и низким выходным сопротивлением, обычно усилитель позволяет регулировать уровень сигнала и вносить в него изменения с помощью фильтров.
Разновидность конденсаторного — электретный микрофон, в котором подвижная обкладка изготовлена из электрета – материала, долго сохраняющего заряд и не требующего поляризующего напряжения. Питание необходимо для встроенного, как и в обычный конденсаторный микрофон, усилителя.
Выбор микрофона
Динамические микрофоны могут применятся практически в любых условиях и обеспечить отличное качество звука при умеренной цене. Проста и надёжность конструкции допускает использование в экстремальных условиях, окружающая температура и влажность никак не влияют на работоспособность. Дополнительного питания не требуют и подключаются к любому усилителю с микрофонным входом.
Недостатком можно считать ограниченную диаграмму направленности и неравномерную амплитудно – частотную характеристику в относительно узком диапазоне частот. По сравнению с конденсаторными имеют низкую чувствительность, но высокую перегрузочную способность. Успешно применяются в быту и для записи речи, незаменимы на открытом воздухе. Конденсаторные микрофоны обеспечивают высочайшее качество звука, применяются в студийной звукозаписи, на концертах, радиостанциях. Диапазон рабочих частот некоторых моделей 20 Гц – 20кГц при минимальной неравномерности частотной характеристики.
Используются как измерительные для снятия характеристик акустических систем, есть возможность изменения параметров встроенного усилителя. Могут быть изготовлены практически любого размера. При всех достоинствах не переносят изменений температуры и высокой влажности, могут выйти из строя от незначительного удара. Выбор микрофона определяется источниками звука и усилителями, с которыми предполагается работать, необходимо учитывать и физические условия.
