Способы питания микрофонов та

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Питание — микрофон

Существуют две системы питания микрофонов : от местной батареи МБ и от центральной батареи ЦБ. Микрофон всегда включен на постоянную нагрузку, и ток его питания не зависит от длины линии. Однако система МБ имеет ряд неудобств, связанных с наличием индивидуальных источников питания, что усложняет эксплуатацию и увеличивает число повреждений связи. Поэтому система МБ во всех случаях, где это возможно, заменена системой ЦБ, по которой микрофоны абонентских аппаратов получают питание от одной общей аккумуляторной батареи, устанавливаемой на телефонной станции. [31]

На станции центральной батареи питание микрофонов абонентских ТА, а также приборов телефонной станции осуществляется от одной общей ( центральной) батареи, находящейся на телефонной станции. На городских телефонных сетях Советского Союза станций системы МБ нет, поэтому такие станции в данной книге не описаны. [32]

В коммутаторах ЦБX3X2 используется линейное питание микрофонов абонентов по схеме двойного симметричного моста. [33]

В процессе работы осуществляет питание микрофона вьфы-вающего абонента и транслирует импульсы набора номера. [34]

Изменение величины постоянного тока питания микрофона вызывает нелинейное изменение сопротивлений двух плеч моста, каждое из которых образовано парой полупроводниковых диодов Д — Д-2 Д3 — Ль. При увеличении тока питания величина нелинейных сопротивлений плеч уменьшается. [35]

Таким образом, токи питания микрофонов 1 и / 2 в схеме расчлененного моста зависят и от сопротивления линии второго абонента Rz, RI, что ограничивает применение этой схемы питания на станциях с абонентскими линиями небольшой протяженности. [37]

Известно, что способы питания микрофонов в аппаратах абонентов различают по размещению источников питания. Местная батарея МБ придается к каждому телефонному аппарату абонента, а также устанавливается для питания телефонных гарнитур телефонисток на станции. Исходя из этого, сконструированы телефонные коммутаторы системы МБ, в которых вызывными и отбойными приборами являются вызывные и отбойные клапаны. В коммутаторах системы МБ в качестве источника вызывного тока используется ручной индуктор, который вмонтирован в каждый телефонный аппарат этой системы. [38]

Голубицкий разработал основные принципы питания микрофона по системе ЦБ. Мосщшкий, М Фрейденберг и другие создали ряд макетов автоматических телефонных станций. [39]

При длинной линии ток питания микрофона аппарата уменьшается, падение напряжения на резисторах будет меньше, а сопро тивление варисторов увеличится и соответственно возрастет величина входящего разговорного тока в обмотке телефона. [41]

При длинной линии ток питания микрофона аппарата уменьшается, падение напряжения на резисторах будет меньше, а сопротивление варисторов увеличится и соответственно возрастет величина входящего разговорного тока в обмотке телефона. [43]

В зависимости от способа питания микрофонов телефонных аппаратов телефонные станции делятся на телефонные станции МБ и телефонные станции ЦБ. [45]

Источник

Способы питания микрофонов та

Микрофоны классифицируются по способу преобразования акустических колебаний в электрические, а также по функциональному назначению.

Микрофоны характеризуются следующими параметрами:

1. Чувствительность микрофона — это отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.
2. Номинальный диапазон рабочих частот — диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры.
3. Неравномерность частотной характеристики — разность между максимальным и минимальным уровнем чувствительности микрофона в номинальном диапазоне частот.
4. Модуль полного электрического сопротивления — нормированное значение выходного или внутреннего электрического сопротивления на частоте 1 кГц.
5. Характеристика направленности — зависимость чувствительности микрофона (в свободном поле на определённой частоте) от угла между осью микрофона и направлением на источник звука.
6. Уровень собственного шума микрофона — выраженное в децибелах отношение эффективного значения напряжения, обусловленного флуктуациями давления в окружающей среде и тепловыми шумами различных сопротивлений в электрической части микрофона, к напряжению, развиваемому микрофоном на нагрузке при воздействии на микрофон сигнала с эффективным давлением 1 Па.
7. Динамический диапазон микрофона — это разность между самым тихим сигналом и самым громким, который микрофон может воспроизвести без искажений.

Схема, объясняющая конструктивное исполнение данного типа микрофонов изображена на рисунке 1.

Рис 1. Схема и принцип работы конденсаторного микрофона.

Выполненные из электропроводного материала мембрана и электрод разделены изолирующим кольцом и вместе представляют собой конденсатор. Жёстко натянутая мембрана под воздействием звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода.

При колебаниях мембраны ёмкость (а соответственно и заряд) конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления, в электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

Поскольку электретные микрофоны обладают высоким выходным импедансом (имеющим емкостный характер, конденсатор ёмкостью порядка десятков пФ), то для его уменьшения, как правило, в корпус микрофона встраивают истоковый повторитель на полевом n-каналыюм транзисторе с р-n переходом. Это позволяет снизить выходное сопротивление и уменьшить потери сигнала при подключении к входу усилителя сигнала микрофона.

Ввиду наличия встроенного транзистора, несмотря на отсутствие необходимости в поляризующем напряжении, такие микрофоны требуют внешний источник электропитания.

Типичная схема подключения электретного микрофона приведена на рисунке 2.

Рис 2. Типичная схема включения электретного микрофона.

Как правило, мембрана электретных микрофонов имеет большую толщину и меньшую площадь, из-за чего характеристики таких микрофонов зачастую уступают конденсаторным.

В отличие от конденсаторных, динамические микрофоны не требуют фантомного питания.

По конструктивному исполнению динамические микрофоны делятся на катушечные и ленточные.

В электродинамическом микрофоне катушечного типа мембрана механически жёстко соединена с катушкой, находящейся в кольцевом зазоре магнитной системы (аналогично динамикам). При колебаниях диафрагмы под действием звуковой волны витки катушки пересекают магнитные силовые линии, и в катушке наводится переменная ЭДС. На данный момент это один из наиболее распространнёных типов микрофонов, наряду с электретными. Конструкция микрофонов данного типа изображена на рисунке 3.

Рис 3. Конструкция динамического микрофона катушечного типа.

В электродинамическом микрофоне ленточного типа вместо катушки в магнитном поле располагается гофрированная ленточка из алюминиевой фольги. Считается, что подобная конструкция способствует более точной записи высокочастотного диапазона. Кроме того, данные микрофоны в основной своей массе имеют двусторонню диаграмму направленности (т.н. «восьмёрка»), подходящую для записи «стерео». Конструкция ленточного микрофона изображена на рисунке 4.

Рис 4. Конструкция микрофона ленточного типа.

Следует помнить, что в силу своей конструкции, ленточные микрофоны зачастую более требовательны к условиям хранения, а также могут иметь не высокий порог верхнего звукового давления. В некоторых случаях, например, банальное хранение на боку может привести к растяжению ленты и невозможности рабты микрофона.

Ввиду низких характеристик угольные микрофоны сейчас практически не используются. В прошлом наибольшее распространение ранее получили угольные микрофоны, представляющие из себя гермитичную капсулу, содержащую две металлические пластины и заключенный между ними угольный порошок. Стенки капсулы или одна из металлических пластин соединяется с мембраной. При изменении давления на угольный порошок изменяется площадь контакта между отдельными зёрнышками угля, и, в результате, изменяется сопротивление между металлическими пластинами. Если пропускать между пластинами постоянный ток, напряжение между пластинами будет зависеть от давления на мембрану.

Рис 5. Конструкция угольного микрофона.

Чаще всего используются отражения света лазера от того или иного рабочего тела, из-за чего подобные микрофоны иногда называют лазерными микрофонами. Существуют варианты в небольшом корпусе с жёстко закреплённой мембраной, колебаний которой регистрируются посредством фиксации отражённого под углом лазерного излучения. Вообще данный тип микрофонов достаточно специфичен и имеет свои узконаправленные сферы применения. Похожий принцип может использоваться в некоторых научных приборах, например, в сейсмографах или высокоточных датчиках расстояний. Следует понимать, что зачастую подобные приборы являются штучными образцами, требующими особых алгоритмов обработки сигнала, а также подстройки компонентов.

Одна из возможных схем работы подобного микрофона приведена на рисунке 6.

Рис 6. Возможная схема работы оптоакустического микрофона.

По характеристикам пьезоэлектрические микрофоны уступают большинству конденсаторных и электродинамических микрофонов, однако в некоторых сферах подобные микрофоны всё же применяются, например в бюджетных или устаревших гитарных звукоснимателях.

Рис 7. Конструкция пьезоэлектрического микрофона.

Существуют и другие возможные способы регистрации звуковых колебаний, специфичные для своей среды применения, однако чаще всего они являются той или иной комбинацией конструкций, описанных выше. Примером специфичных микрофонов могут служить ларингофоны или гидрофоны.

Источник

Главные особенности фантомного питания для микрофона

Фантомное питание обеспечивает бесперебойную работу студийных звукозаписывающих устройств. Такой способ наиболее удобен при работе с конденсаторными и электретными микрофонами. Однако он применяется и для питания активных директ-боксов. Преимуществами метода считаются подача тока и обмен данными через единый канал, низкая стоимость.

Фантомное питание микрофона – использование средств постоянного тока.

История появления

Способ был разработан для наземных телефонных станций, функционирующих на базе медных проводов. Появление фантомного питания приурочено к созданию дисковых аппаратов для набора номера. Метод использовался для передачи постоянного тока усилителям, соединенным с трансформаторами.

Понятие фантомного питания для микрофона

Метод используется при подключении электретных и конденсаторных аудиоустройств. Питание подается по тем же проводам, что и звук. Максимальное напряжение равно 48 В. Не стоит путать стандарт с классическими компьютерными интерфейсами, которые питаются от напряжения 5 В. Данный вариант также считается фантомным, однако его не применяют в звукозаписывающих студиях.

Предназначение

Метод предназначен для питания профессиональных аудиоустройств. Такие микрофоны работают с использованием конденсаторных алгоритмов. Первая обмотка системы неподвижна, вторая заменяется колеблющейся мембраной микрофона. Выраженность ее смещения зависит от мощности источника звукового сигнала. Если у конденсатора имеется заряд, можно менять его емкость путем движения мембраны. Это помогает выбирать нужное напряжение, передающееся микрофону. Бюджетные звуковые карты не поддерживают рассматриваемой функции.

Фантомное питание предназначено для профессиональных устройств.

Техническая информация

Для питания микрофона фантомным способом используется напряжение в 12, 24 или 48 В. Сигнальным жилам свойственна положительная полярность.

Оба проводника пролегают через резисторы одинакового номинала:

• для напряжения 12 В выбирают сопротивление 680 Ом;
• если параметр равен 24 В, устанавливают резисторы на 1200 Ом;
• при сопротивлении 6800 Ом берут напряжение 48 В.

Номинал выбранных резисторов должен отклоняться от нормативных значений не более чем на 0,1%. Это позволяет эффективно подавлять синфазный сигнал в системе. Постоянный ток равномерно подается через 2 сигнальных проводника аудиоразъема (в современных микрофонах для этого предназначены контакты 2-го и 3-го портов XLR).

Напряжение отсчитывают от заземляющей клеммы 1 XLR.

Основные виды

Способы питания классифицируют по используемому напряжению: 12, 24 или 48 В. Существует и способ AES 42, подразумевающий применение тока 10 В. Напряжение подается как на землю, так и на аудиокабели. Такой источник питания поддерживает работу микрофонов мощностью до 215 мА.

Напряжение подается на аудиокабели.

Стандарты

В IEC 61938: 2018 прописывают параметры работы устройства, питающегося фантомным способом. Применяются 3 стандарта P12, P24, P48. Документ содержит информацию и о 2 дополнительных вариантах (SP48, P12L), используемых в сочетании со специализированными приложениями. Современные микрофоны работают по стандарту P48. Мощность оборудования при этом не должна превышать 240 мВт. Несмотря на рекомендации, 24- или 12-вольтное питание продолжает применяться.

Преимущества использования

Способ считается эффективным и дешевым, чем объясняется его распространенность у пользователей звукозаписывающей аппаратуры. Работа с устройствами безопасна. Поломки возникают только при коротком замыкании проводников, особенно при отказе от заземления системы. В этом случае повреждается капсюль, который легко заменить.

Особенности подключения микрофона с фантомным питанием

Для сборки такой цепи покупают устройство, добавляющее энергии на 48 В. Прибор питает студийный конденсаторный микрофон. Последний накапливает электрическую энергию. Вместо подвижной обкладки конденсатора работает аудиомембрана. Интенсивность сигналов определяется мощностью обрабатываемого микрофоном звука.

Встраиваемый в цепь прибор меняет рабочее напряжение, улучшает работу звукозаписывающей системы. Схема достаточно необычна, однако работоспособна.

Стоимость фантомного оборудования невысока. Если пользователю не понравится его работа, финансовые потери будут минимальны.

Куда встраиваются источники фантомного питания

Новый источник питания требует подключения безопасным способом. При неправильном подсоединении прибора микрофон работать не будет. Закреплять устройство можно в любом месте. Однако при работе с микрофоном не должно возникать затруднений. Прибор располагают в доступном месте, после чего закрепляют и подключают все необходимые провода. Не забывают о кабеле для подсоединения звукозаписывающего средства. Специальная клавиша помогает включать и деактивировать дополнительное питание по мере необходимости.

Источники фантомного питания подключаются безопасным способом.

Нюансы изготовления своими руками

При самостоятельной сборке системы учитывают такие моменты:

1. Для фильтрации помех используют стабилизаторы LM317. Их применяют в сочетании с источником переменного напряжения 32 В.
2. Для защиты от перепадов напряжения в схему встраивают стабилитрон VD2. Скачки параметра возникают при заряде конденсатора или неправильной установке компонента R5.
3. Обратное напряжение не должно превышать 35 В. Нежелательно и использование слишком слабых источников. Соблюдение этого правила сохраняет диапазон стабилизации и регулировки. Для выставления нужных параметров используют элемент R5.
4. Умножитель на 4, необходимый для получения нужного напряжения, собирают из компонентов VD1-VD4 и С1-С4. За ним в цепи следует двойной фильтр, состоящий из LM317 и R1C5.
5. На следующем этапе устанавливают конденсатор C7. Это препятствует самовозбуждению схемы.
6. Для регулировки выходного напряжения применяют резистор R5. Устройство должно быть мощным, поскольку при работе оно нагревается. Рекомендованный номинал – 0,5 Вт.

Существующие предостережения

Некоторые производители предлагают микрофоны, питающиеся 2 способами: от фантомного источника и батареек. Последние при подключении к внешнему прибору извлекают. Если этого не сделать, корпус батарейки может разрушиться. Протекающие химикаты повредят компонентам микрофона. Некоторые аудиосистемы снабжены средствами автоматического переключения на другой способ питания. Фантомный нельзя использовать при работе с ленточными или динамическими микрофонами.

Альтернативные методы включения микрофона

Используют 2 схемы, заменяющие фантомный способ:

1. T-power. Опция встроена в большинство микшеров и микрофонов, используемых в киноиндустрии (в устаревших моделях звукозаписывающих устройств). Применять способ при работе с современными приборами нежелательно.
2. Plug-in-power (PiP). Слаботочный источник используется для питания компьютерных микрофонов. Метод подходит для подключения электретных приборов.

Рассмотренные варианты не являются фантомными разновидностями питания.

Заключение

Обустроить фантомное питание для микрофона своими руками несложно. Достаточно приобрести специальный прибор и правильно подсоединить его к звукозаписывающей системе. Метод стоит попробовать ввиду его высокой эффективности и небольшой стоимости.

Автор статьи: Сатдаров Артур, специалист по обслуживанию компьютерных сетей, стаж работы – 10 лет. Несколько лет владеет домашней звукозаписывающей студией, знает о настройке микрофонов и сопутствующего оборудования все.

Источник