Фантомное питание для микрофона что это
Перейти к содержимому

Фантомное питание для микрофона что это

  • автор:

Как работает фантомное питание? Объяснение фантомной силы

Как работает фантомное питание? Объяснение фантомной силы

Фантомное питание — распространенное и очень удобное решение для питания конденсаторных микрофонов и некоторых других устройств. Если у вас есть аудиоинтерфейс или микшер со встроенными предусилителями, вы, вероятно, уже видели кнопку и/или светодиод с надписью «фантомное питание» или просто «48V». Но что такое фантомная сила, как она работает и может ли быть опасна? Прочтите наше руководство, чтобы узнать все, что вам нужно знать о передаче напряжения по микрофонному кабелю.

Что такое фантомная сила? Для чего нужно фантомное питание?
— Фантомное питание — это метод питания микрофонов и другого оборудования.
— Некоторые типы микрофонов имеют встроенную электронику, для которой требуется источник питания.
— В конденсаторном микрофоне фантомное питание используется для подачи напряжения смещения капсюля, необходимого для работы конденсатора, состоящего из диафрагмы и задней пластины.
— Электретные конденсаторные микрофоны не используют фантомное питание для напряжения смещения капсюля, потому что они постоянно поляризованы («предварительно поляризованы»). Однако многие электретные конденсаторные микрофоны по-прежнему требуют его для питания активной электроники.

Как работает фантомное питание?
В большинстве случаев фантомное питание обеспечивается микрофонным предусилителем. Напряжение постоянного тока передается по кабелю микрофона, т.е. в направлении, противоположном потоку сигнала.

Предусилитель обеспечивает 48 Вольт на контактах 2 и 3 разъема XLR. Это достигается либо с помощью резисторов 6,8 кОм, либо через первичную обмотку входного трансформатора. В микрофоне это напряжение также может сниматься перед трансформатором или между двумя резисторами.

Какие микрофоны требуют фантомного питания?
Эмпирическое правило: для конденсаторных микрофонов и активных ленточных микрофонов требуется фантомное питание, а для большинства других типов — нет.

Хотя для работы ламповых микрофонов также требуется питание, они обычно поставляются со своим собственным блоком питания. Это обеспечивает более высокое напряжение, необходимое для нагрева трубки, для которого недостаточно фантомного питания. И, конечно же, есть несколько особых случаев, таких как микрофоны с батарейным питанием.

Эти два микрофона Sennheiser разные. Тот, что внизу, представляет собой микрофон с подвижной катушкой. Верхний — это конденсаторный микрофон, для которого требуется питание.

Может ли фантомное питание повредить или разрушить микрофоны?
— Хотя это и не рекомендуется, включение фантомного питания при работе с динамическими микрофонами обычно не приводит к каким-либо повреждениям.
— Фантомное питание обычно тоже не вредит блокам питания ламповых микрофонов, по крайней мере, нам не известны случаи.
— Это полезно знать, потому что некоторые микшеры и предусилители позволяют активировать фантомное питание только для всех каналов одновременно или блоками по восемь штук.
— Никогда не подключайте небалансные кабели XLR к выходам с фантомным питанием!
— Включение и выключение питания, а также вставка или извлечение кабелей могут вызвать асимметрию или скачки напряжения, а дефектные кабели или плохие паяные соединения могут привести к кратковременному протеканию тока. Хотя в большинстве микрофонов постоянное напряжение не достигает подвижной катушки или ленты, эти всплески могут быть опасны для наушников, громкоговорителей и ваших ушей. Вот почему рекомендуется всегда отключать звук канала перед подключением или включением или выключением фантомного питания.
— Если микрофон не требует этого, всегда безопаснее оставить фантомное питание выключенным, особенно с пассивными ленточными микрофонами. Если это не вариант, Вы можете использовать фантомный блокировщик.
— Будьте осторожны при использовании переходников с XLR на несбалансированные разъемы jack! Если вам необходимо использовать такие адаптеры (например, для любительских микрофонов), отключите или заблокируйте фантомное питание в качестве меры предосторожности.
— Также следует соблюдать осторожность с коммутационными отсеками, где может быть трудно отслеживать поток сигнала и мощности. Всегда используйте специальный микрофонный разветвитель для разделения сигналов микрофона!

Можно ли получить удар током от фантомного питания?
Расслабьтесь: поскольку фантомное питание использует ток всего в несколько миллиампер, вам не нужно беспокоиться об ожогах, травмах, смерти или спонтанной смене прически.
В чем разница между 12-вольтовым, 24-вольтовым и 48-вольтовым фантомным питанием?

48-вольтовая система, безусловно, самая распространенная, но не единственная. Также существуют 12-вольтовые и 24-вольтовые версии, особенно для мобильных устройств. Некоторые микрофоны могут работать в диапазоне от 10 до 52 вольт.

Какие еще есть способы питания микрофонов?
— Для цифровых микрофонов (AES42) есть DPP, «Цифровое фантомное питание».
— «T-Powering» или «AB Powering» — устаревшая система, используемая в основном в старых немецких транзисторных микрофонах.
— Ламповые микрофоны имеют более высокие требования к мощности нагрева трубки, поэтому они поставляются со своими собственными блоками питания.
— Некоторые микрофоны также могут работать от батареек, часто в качестве опции. Например, САПР Equitek E200 может работать от двух 9-вольтовых аккумуляторов.
— 130-вольтовая техника встречается очень редко. DPA оснастила некоторые микрофоны этой системой, чтобы обеспечить более высокую динамику. Тем не менее, кроме собственных предусилителей DPA HMA, Millennia и Grace Design являются единственными другими производителями предусилителей, предлагающими это напряжение в качестве опции для некоторых своих усилителей. Во избежание путаницы микрофоны и предусилители на 130 В используют разные разъемы. Точно так же небольшой производитель Sonodore из Нидерландов использует для своих микрофонов блоки питания на 60 Вольт.

Насколько важны качество и допуск источника питания?
Для некоторых микрофонов требуется довольно постоянное напряжение, особенно для настоящих конденсаторных микрофонов. Другие же, напротив, вполне снисходительны. Для 12, 24 и 48 вольт допуски по напряжению обычно составляют 1, 2 и 4 процента. Для бестрансформаторных микрофонных предусилителей важно точное согласование резисторов; согласно стандарту IEC 61938 оно должно быть менее 0,4 процента, что является чрезвычайно низким показателем. Следовательно, такие компоненты достаточно дороги.

Вы можете использовать мультиметр для измерения фактического напряжения, которое выдает ваш предусилитель. Для этого включите источник питания, выберите подходящий диапазон напряжения на вашем измерителе (например, до 100 вольт) и измерьте между контактами 1 и 2 или 1 и 3. Если ваш измеритель достаточно чувствителен, вы можете увидеть дрейф напряжения, особенно сразу после включения устройства. Иногда требуется много секунд для нарастания напряжения. Некоторые предусилители делают это преднамеренно («время нарастания»), чтобы защитить микрофоны и другое оборудование. Точно так же может потребоваться некоторое время, чтобы напряжение рассеялось после его выключения. Всегда полезно измерить поведение вашего предусилителя, чтобы знать, когда безопасно подключать или отключать микрофон.

Измерение фантомной мощности
Чуть больше 48 В, вероятно, не повредит вашим микрофонам. Тем не менее, это отличная идея, чтобы измерить ваш предусилитель и узнать, как он себя ведет.

Что делать, если мой предусилитель не обеспечивает фантомное питание?
Подавляющее большинство современных предусилителей (автономных или встроенных в микшерный пульт, аудиоинтерфейс или линейку каналов) обеспечивают фантомное питание. В редком случае, когда у вас нет, решением является так называемый «фантомный адаптер». Это также может быть полезно, если встроенное фантомное питание вашего микшерного пульта недоступно, например, потому что его можно включить только для всех каналов одновременно. Millenium PP2B* — доступный вариант с двумя каналами. Другой альтернативой является Palmer PAN 48*. Адаптеры Phantom работают от внутренних или внешних источников питания, некоторые также работают от батарей.

Для чего еще можно использовать фантомное питание?
Хотя фантомное питание чаще всего используется для конденсаторных микрофонов, его также можно использовать для питания других устройств. Например, активные DI-блоки часто работают на фантомном питании, потому что они в любом случае подключены к предусилителю.

Некоторые микрофоны имеют специальные элементы управления или активную электронику, которая также требует питания, например, Neumann TLM 107, AKG C414 XLII, различные микрофоны Lewitt, такие как Lewitt LCT-441 Flex, (динамический!) AKG D12 VR или Aston Stealth. У некоторых даже есть подсветка — на ум приходит The Fin by Heil Sound.

В активных ленточных микрофонах фантомное питание в основном используется для питания небольшого встроенного предусилителя. Небольшие встроенные предусилители или микрофонные усилители также доступны отдельно, что очень полезно, если ваш основной предусилитель недостаточно мощный для рассматриваемого микрофона. FetHead от TritonAudio или Cloudlifter от Cloud Microphones — примеры популярных мини-усилителей.

Почему вообще существуют микрофонные предусилители без фантомного питания?
Многие микрофоны не требуют фантомного питания. Некоторые специальные предусилители, такие как True Systems P-Solo Ribbon или Forssell SMP-2, этого не обеспечивают. Преимущество в том, что без него также нет необходимости в блокировочных резисторах, которые удерживают напряжение вдали от аудиосигнала. Таким образом, отсутствие фантомного питания в некоторых узкоспециализированных профессиональных устройствах — это не недосмотр, а осознанный выбор.

Фантомное питание для микрофона: кому и зачем оно нужно?

Рассказываем, для чего на оборудование подают электричество и почему такое питание называют фантомным.

Фантомное питание для микрофона что это такое

ПОДЕЛИЛОСЬ
SAMESOUND в Телеграме
Подписывайтесь на SAMESOUND в Телеграме

Словосочетание «фантомное питание» знакомо каждому, кто занимается музыкой: наличие такого питания — обязательное условие для работы различного студийного оборудования. Из этого материала вы узнаете, что такое фантомное питание для микрофона, зачем оно нужно и как его получить, если имеющиеся устройства не способны подавать энергию вовне.

Фантомное питание — распространённое требование для работы многих студийных конденсаторных микрофонов и другого оборудования. Возможность подачи электричества на подключенные устройства присутствует в предусилителях, микшерах и аудиоинтерфейсах.

Но что это за питание и зачем оно нужно? А главное: как получить фантомное питание для микрофона, если в имеющемся оборудовании нет возможности подачи электроэнергии на внешние устройства?

Что такое фантомное питание

Фантомное питание (англ. Phantom Power) — поток постоянного тока с напряжением до 48 вольт, питающий активную электронику в конденсаторных микрофонах и другом оборудовании с подключением через разъём XLR. Обычно оно подаётся от предусилителя на канале микшера или аудиоинтерфейса, к которому подключается микрофон.

Фантомное питание требуется для работы конденсаторных микрофонов, активных ди-боксов, линейных предусилителей и ряда других устройств.

Зачем нужно фантомное питание для микрофона

Чаще всего фантомное питание используется при работе с конденсаторными микрофонами. Для записи звука такие микрофоны используют электрическую схему, преобразующую колебания воздуха в аудиосигнал. Чтобы капсюль пришёл в движение и начал захватывать поступающий сигнал, на микрофон подают электрический ток с небольшим напряжением.

Конденсаторный микрофон требует фантомное питание для работы

В прошлом конденсаторные микрофоны использовались с внешним источником энергии, питавшим схему устройства. Распространение полевых FET-транзисторов, постепенно вытеснивших лампы, позволило отказаться от выделенного блока — электричество стало возможно получать прямо со студийной консоли.

Из-за того, что микрофоны работали без видимого источника электроэнергии, звукоинженеры назвали такое питание фантомным.

При активации фантомного питания на микрофон или другое подключенное оборудование подаётся постоянный ток с напряжением 48 вольт. Именно поэтому кнопку включения питания обозначают надписью «+48 V».

Когда фантомное питание не требуется

Если для конденсаторных микрофонов наличие фантомного питания обязательно, для ленточных микрофонов оно противопоказано. Подача тока на подобные устройства неминуемо приводит к их поломке.

Фантомное питание противопоказано ленточному микрофону

Схема работы ленточных микрофонов была придумана задолго до появления фантомного питания в музыкальной индустрии — первые ленточные микрофоны появились в 1920-х годах. Для записи сигнала ленточные микрофоны используют тонкую металлическую ленту, колеблющуюся вместе с поступающими звуковыми волнами.

Устройствам подобного типа не нужно дополнительное электричество для работы. Под воздействием тока с напряжением 48 В ленты рвутся, а микрофон перестаёт работать. Современные «ленточники» менее чувствительны к этой проблеме, но правило остаётся тем же — на ленточные микрофоны нельзя подавать фантомное питание.

Фантомное питание противопоказано всем устройствам, в которых нет выходного трансформатора.

Кратковременная подача энергии также может стать причиной поломки, если в микрофонный вход подключен несбалансированный источник питания. Сбалансированные источники звука не боятся поступающего электричества.

Кому ещё требуется дополнительная энергия

Схема скрытой подачи электроэнергии обычно используется с активными микрофонами. Тем не менее ряд производителей нашли «фантом» полезным и для других устройств.

Так, например, один из самых популярных динамических микрофонов с большой диафрагмой Shure SM7B рекомендуется использовать с максимально возможным количеством усиления — чем больше гейна, тем лучше. Однако, если взглянуть на технические характеристики предусилителей популярных аудиоинтерфейсов, оказывается, что далеко не все звуковые карты могут обеспечить должный уровень усиления без появления шума.

Чтобы решить проблему, производители придумали такие устройства как линейные предусилители или микрофонные активаторы, усиливающие сигнал без дополнительного шума. Небольшие устройства подключаются в цепь между микрофоном и аудиоинтерфейсом, питаются от фантомного питания и добавляют сигналу большую ясность и чёткость.

Shure SM7B и предусилитель sE Electronics Dynamite DM1

Активаторы усиливают сигнал таким образом, чтобы он стал достаточно сильным для чистого и ясного звучания даже в тех случаях, когда предусилитель ограничен в своих возможностях. Среди самых известных и популярных активаторов можно выделить:

  • Cloud Microphones Cloudlifter CL-1
  • Triton Audio FetHead
  • sE Electionics Dynamite DM1 (кстати, по ссылке в названии предусилителя можно получить приличную скидку на этот девайс по нашему промокоду)
  • Radial McBoost

Активные ди-боксы — ещё один тип устройств, полагающийся на дополнительное питание в работе. Ди-боксы конвертируют высокоомный небалансный сигнал в низкоомный балансный, позволяя подключить электрогитары, клавишные и другие инструменты напрямую к микрофонному предусилителю.

Для работы активного ди-бокса требуется подача тока с напряжением 48 В. В свою очередь пассивные ди-боксы не нуждаются во внешних источниках энергии, однако это не означает, что они лучше или универсальнее.

Как получить фантомное питание для микрофона

Большинство современных аудиоинтерфейсов оснащается встроенной схемой, подающей напряжение 48 В через микрофонные предусилители. Активация фантомного питания обычно осуществляется отдельной кнопкой, обозначенной как «+48», «48 V» или «Phantom». В зависимости от возможностей оборудования, фантомное питание может подаваться на каждый вход независимо, либо же поступать на все входы сразу.

Тем не менее ряд устройств — микшеров, звуковых карт и предусилителей — лишён скрытой схемы питания. В таких случаях на помощь приходят отдельные блоки фантомного питания, подключающиеся между входом микшера или интерфейса и микрофоном.

Среди популярных вариантов выделяются:

  • ART Phantom II Pro
  • Mackie M48
  • Behringer PS400
  • Pyle PS430

Суть внешних блоков ничем не отличается от встроенной схемы фантомного питания. Блок подключается в розетку и при активации подаёт на подключенный микрофон постоянный ток с напряжением 48 В.

Фантомные итоги

Все музыканты знают о фантомном питании, но не все понимают, зачем оно нужно и что именно делает. Тем не менее без него невозможно представить ни одну современную домашнюю или профессиональную студию звукозаписи: отдельный источник питания необходим для работы ди-боксов и конденсаторных микрофонов.

Рассказываем о фантомном питании

Рассказываем о фантомном питании

Если посмотреть на характеристики какого-нибудь аудиоинтерфейса или микшерного пульта, можно увидеть параметр Phantom Power +48V.

Опытным путем устанавливается, что без кнопки Phantom Power почему-то не работают микрофоны, подключенные в разъем XLR. Рекомендуем разобраться подробнее — что такое фантомное питание и как оно работает, для каких микрофонов нужно, а какие может повредить.

Что это такое

Рассказываем о фантомном питании

Фантомное питание — это постоянное напряжение от 12 до 48 В (обычно 48 В), которое используется для питания активных компонентов конденсаторных и некоторых электретных микрофонов. Оно же нужно, чтобы привести капсюль микрофона в движение. Напряжение передается по микрофонному кабелю вместе с аудиосигналом, поэтому дополнительных проводов не требуется. Отсюда возникло и название «фантомное» — питание не подводится отдельным кабелем.

Обычно фантомное питание присутствует в оборудовании, принимающем аудиосигнал: звуковой карте, микшерной консоли, предусилителе или аудиорекордере. Но есть и внешние девайсы, с помощью которых фантомное питание можно подвести к микрофону.

В каких случаях оно необходимо

Конденсаторные микрофоны имеют активную электронику в которой присутствуют диафрагма и задняя пластина. Для правильной работы оба элемента должны иметь электрический заряд. Но сам конденсаторный микрофон не в состоянии его обеспечить, и поэтому ему требуется питание от внешнего источника. А фантомное питание было придумано для питания микрофонов без использования больших внешних источников, которые до сих пор используются для ламповых моделей.

Когда фантомное питание включено, по балансному XLR-кабелю передается постоянный ток, который обеспечивает напряжение. В отличие от электретных микрофонов, конденсаторным микрофонам нужно напряжение для поляризации преобразовательного элемента микрофона. Фантомное питание обеспечивает и эту функцию. В оборудовании обычно обозначается как +48V, P48 или Phantom.

Фантомное питание также может применяться с динамическими микрофонами — они требуют высокого уровня усиления, но не каждый встроенный предусилитель звуковой карты или микшера может обеспечить необходимый уровень усиления с низким уровнем собственного шума.

Когда фантомное питание не нужно

Например, в остальных случаях работы с динамическими микрофонами.

Преобразовательный элемент динамического микрофона имеет диафрагму, звуковую катушку и магнит. Звуковая катушка соединена с диафрагмой и проходит через магнит. Когда диафрагма движется вверх и вниз, звуковая катушка генерирует различные уровни тока. Именно поэтому динамический микрофон не требует фантомного питания. Они менее чувствительные, чем конденсаторные, и могут выдерживать более высокие уровни звукового давления без искажений.

Также фантомное питание не нужно пассивным ленточным микрофонам. Более того, оно может их повредить: длительное воздействие напряжения может растянуть или привести в негодность ленточный элемент. К активным ленточным микрофонам это не относится.

Отдельно стоят USB-микрофоны. Обычно они конденсаторные и им требуется фантомное питание. Но их конструкция позволяет получать его по шине USB.

Для правильной работы фантомного питания требуется балансное соединение. Если фантомное питание подается через небалансный или поврежденный кабель, то это может привести к перегрузке микрофона и повредить его.

Девайсы

Рассказываем о фантомном питании

Для того, чтобы усилить сигнал к динамическому микрофону, нужны специальные компактные микрофонные предусилители-бустеры. Они способны значительно усилить сигнал (25 дБ и более), при этом сохраняя малый уровень собственного шума. Устройство располагается между предусилителем карты/микшера и микрофоном, и обязательным условием его работы является подача фантомного питания.

  • Cloud Microphones Cloudlifter CL-1 Mic Activator
  • sE Electronics DM1
  • Cloud Microphones Cloudlifter CL-Zi
  • Klark Teknik CT1 Mic Booster

Также внешнее питание нужно для работы с активными дибоксами. Это устройства, которые преобразуют небалансный выходной аудиосигнал источников с высоким внутренним сопротивлением (например, от электрогитары) в балансный аудиосигнал с низким сопротивлением. Активным дибоксам необходимо внешнее питание, которое можно получить от батареек, розетки или фантомного питания +48 В, подаваемого от входного разъёма микшерного пульта или аудиоинтерфейса.

  • Behringer ULTRA-DI DI20
  • Nux PDI-1G Guitar Direct Box
  • Art DualXDirect
  • Klark Teknik DN200

Существует несколько источников, которые могут эффективно подавать фантомное питание: микрофонные предусилители и автономные блоки.

Микрофонные предусилители обычно обладают включенным в цепь фантомным питанием. Микрофонные входы в предусилителях сделаны на разъемах XLR, а фантомное питание может подаваться на все каналы сразу или поканально, в зависимости от технических особенностей устройства.

Усиление можно найти в этих устройствах:

  • Отдельные микрофонные предусилители
  • Микшерные консоли
  • Аудиоинтерфейсы
  • Рекордеры

Некоторые предусилители имеют возможность подачи напряжения, отличного от +48 В, например, +24 В.

Автономные блоки необходимы, если нужно подключить микрофон с активной схемой ко входу, который не обеспечивает правильного фантомного питания или вовсе не подает его. Автономные блоки подключаются между микрофоном и микрофонным входом устройства. Блоки фантомного питания работают от батареек или от розетки.

  • Behringer Micropower PS400
  • Mackie M48
  • Art Phantom II Pro
  • Rolls PB 23
  • Palmer PAN 48

Фантомное питание для микрофона

Привет, Хабр! Большинство распространённых аудиоинтерфейсов имеют всего два входных канала, которые обычно используются как левая и правая половина стереосигнала или два канала моно. Например, для микрофона и гитары.

Но если синтезатор или гитарный процессор, который нужно подключить к компьютеру вместе с микрофоном, имеет стереофонический выход, то потребуется либо другой аудиоинтерфейс, либо микшер — смеситель аудиосигнала.

В свою очередь, микшеру необходим микрофонный предусилитель с балансным входом, фантомным питанием и фильтром верхних частот, отсекающим низкочастотные шумы, прежде всего, от вентиляторов. Именно такое устройство мы сегодня изучим и соберём.

Схемотехнике инструментального усилителя для балансного микрофонного входа мы посвятили нашу предыдущую статью, где решили использовать схему с регулируемым коэффициентом передачи на двух операционных усилителях (ОУ).

▍ Разновидности микрофонов

Если использовать динамический микрофон наподобие вокального Shure SM-58 или инструментального SM-57, (имеющих одинаковые капсюли и отличающихся только наличием у вокальной модификации ветрозащитного колпачка), то можно просто подать сигнал с разъёма XLR напрямую на вход дифференциального усилителя.

Ведь капсюль динамического микрофона — это просто динамический громкоговоритель наоборот. Подвижная мембрана жёстко связана с подвижной катушкой, находящейся в поле постоянного магнита. В такт колебаниям мембраны под действием звукового давления в катушке наводится переменная электродвижущая сила — ЭДС, которая поступает на микрофонный трансформатор.

При выступлении на сцене вокалисты и дикторы предпочтут именно динамический микрофон, причём как раз в силу его низкой чувствительности. Они будут петь или говорить в непосредственной близости от микрофона, чтобы их голос звучал гораздо громче окружающих шумов.

Также типичный динамический микрофон обладает направленностью, завалом амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в области низких частот и её подъёмом в области средних частот.

Это просто прекрасно для сценического вокала и записи электрогитарного кабинета или барабана как на сцене, так и в студии. Но для студийной работы вокалисту и диктору, в том числе блоггеру, чаще всего наилучшим образом подойдёт ненаправленный конденсаторный микрофон с большой мембраной. Либо направленный с маленькой мембраной, если в помещении имеются источники нежелательных шумов. Или же крошечная петличка, также являющаяся конденсаторным микрофоном.

Конденсаторный микрофон является более чувствительным и имеет гораздо более линейную амплитудно-частотную характеристику, чем динамический. В результате пользователь не прикован к расположению микрофона и не стеснён в движениях, а запись или трансляция голоса звучит более богато.

Но конденсаторный микрофон — это конденсатор с подвижной обкладкой, и для генерации переменной ЭДС ему требуется постоянное напряжение смещения, чаще всего довольно высокое.

Исключение из правила — электретные микрофоны , в которых мембрана изготовлена из специального материала, способного сохранять электрический заряд в течение длительного времени. Однако и такие микрофоны гораздо лучше работают с внешним напряжением смещения, чем без него.

Далее, в корпус конденсаторного микрофона часто встраивают предусилитель на полевых транзисторах, который без питания работать не может.

Бытовые и «полупрофессиональные» конденсаторные микрофоны, если они не предназначаются исключительно для смартфонов, планшетов и ноутбуков, где 3.5 мм TRRS гнездо предусматривает питание микрофона, обычно имеют батарейный отсек для одного или нескольких элементов питания. Примером может служить петличка BOYA BY-M1.

Однако профессиональные конденсаторные микрофоны, за такими редкими исключениями, как AKG C1000S, начиная со второй половины 1960-х годов разрабатываются для питания по балансному кабелю.

Дело в том, что присутствие сменного химического источника тока, который может отказать и даже протечь, в довольно дорогом, а самое главное, крайне ответственном изделии, снижает надёжность и усложняет эксплуатацию.

Проблемы с батарейкой в микрофоне посередине концерта перед многотысячной публикой или в студии, где собрались высокооплачиваемые музыканты и техники, — это не то, чего хотелось бы артистам и продюсерам, клиентам и владельцам студий.

Индустрия звукозаписи и шоу-бизнес требуют от оборудования максимальной надёжности и защиты от помех. Сейчас мы познакомимся с одним из технических средств достижения этой цели.

▍ Фантомное питание

Фантомными принято называть электрические цепи, в которых одни и те же проводники служат нескольким целям. Например, передают и переменное напряжение аудиосигнала, и постоянное напряжение питания для микрофона или иного устройства.

Как нетрудно догадаться, чаще всего разделение постоянного и переменного токов при фантомном питании осуществляется посредством блокировочных конденсаторов или разделительных трансформаторов. Впервые в истории оно получило широкое применение с началом внедрения проводных телефонов с дисковыми номеронабирателями в 1910 годах.

Поворот диска заводил пружину, приводившую в действие механизм. Скорость вращения, а, соответственно, и частота импульсов, ограничивалась центробежным регулятором Уатта. (На фотографии это узел в нижней части, напоминающий шаговый двигатель привода головок трёхдюймового дисковода).

Чёрная пластинка-обтюратор в форме знака радиации размыкала нижнюю группу пружинистых контактов определённое число раз, заданное углом поворота диска, тем самым, разрывая телефонную линию и посылая на автоматическую телефонную станцию (АТС) серию импульсов, обрабатываемых декадными шаговыми искателями.

Верхняя группа контактов при этом замыкалась и шунтировала телефонный капсюль до тех пор, пока диск не вернётся в исходное положение. Это делалось затем, чтобы в телефонной трубке не было громких щелчков.

Для того, чтобы можно было осуществить такой импульсный набор номера, телефонная станция подавала на абонентскую линию постоянное напряжение, без которого не работал бы и угольный микрофон, сопротивление которого изменяется в такт колебаниям мембраны.

В детстве мной была предпринята попытка приведения в действие некомплектного телефонного аппарата, который родители где-то нашли и принесли домой. Принципы работы и назначение звонка, трубки и номеронабирателя были мне известны, в отличие от того, зачем нужны конденсаторы, трансформатор, и самое главное — встречно-параллельные диоды, шунтирующие телефонный капсюль подобно защите измерительной головки стрелочного мультиметра.

Насколько помню, внутренностей, кроме звонка и, возможно, номеронабирателя, в корпусе телефона не было, поэтому для переключения между звонком и трубкой был приспособлен тумблер. «Отремонтированный» телефон заработал, и с его помощью удалось один раз поговорить. Но уже во второй раз при переключении тумблера во время входящего вызова сгорел телефонный капсюль. Запасного у меня не было.

Возможно, именно по причине этого горького опыта начиная со старших классов школы и по сей день я увлекаюсь сборкой гитарных перегрузов на встречно-параллельных диодах. Каждый раз исправляю свою детскую ошибку снова и снова. (На самом деле нет. Я просто люблю электрогитару и электронику).

Капсюль сгорел потому, что переменное напряжение входящего вызова, от которого срабатывал электромеханический звонок, могло достигать 120 вольт эффективного значения, тогда как постоянное напряжение ожидания импульсного набора — 60 вольт, а постоянное напряжение разговора — от 12 до 24 вольт.

Разумеется, напряжение ожидания подавалось на абонентскую линию через резистор, чтобы ограничить ток короткого замыкания. Точно таким же образом осуществляется и фантомное питание микрофонов.

Документ IEC 61938 предусматривает три стандарта — самый распространённый с напряжением 48 вольт, а также 12- и 24-вольтовый. Последний рекомендуется для новых разработок.

Основа стандарта фантомного питания состоит в том, что резисторы R1 и R2, соединяющие сигнальные входы InA и InB c источником напряжения, ограничивают ток короткого замыкания на безопасном уровне. Для 12 В это 680 Ом и 35 мА, для 24 В — 1.2 кОм и 40 мА, а для 48 В — 15 мА и 6.81 кОм.

Точность абсолютного значения сопротивления резистора здесь некритична, но фактические сопротивления R1 и R2 должны отличаться друг от друга не более, чем на 0.1%, иначе пострадает подавление синфазных помех, ради которого, собственно, и организовано балансное подключение микрофона.

Керамический конденсатор C3 и электролитический C4 шунтируют на землю пульсации и помехи с шины питания 48 В, которые не должны попадать в аудиосигнал.

Конденсаторы C1 и С2 изолируют входы дифференциального усилителя OutA и OutB от постоянного напряжения фантомного питания, стабилитроны D1-D4 осуществляют защиту от перенапряжений по входу, а резисторы R3 и R4 ограничивают рабочий ток стабилитронов. R5 и R6 задают входное сопротивление микрофонного усилителя.

Моя самоделка питается от 9 вольт постоянного тока, поэтому для получения напряжения фантомного питания я воспользуюсь готовой платой повышающего преобразователя на микросхеме MT3608 .

Микросхема работает на частоте 1.2 МГц, что находится далеко за пределами диапазона слышимых звуков. Поэтому MT3608 можно смело применять в аудиоаппаратуре, не боясь появления помех.

Повышающий преобразователь напряжения знаменитого гитарного овердрайва Klon Centaur построен на микросхеме зарядового насоса TC1044 , работающей на гораздо более низкой частоте 45 кГц, и при этом не наблюдается каких-либо посторонних призвуков даже в гитарных трактах с высоким коэффициентом усиления сигнала.

▍ Практическая схема

Максимальное выходное напряжение преобразователя на микросхеме MT3608 составляет 28 вольт, поэтому для сопротивлений R1 и R2 выбран номинал 3.9 кОм.

Питание схемы однополярное, поэтому вместо встречно-последовательных стабилитронов для защиты входов операционных усилителей применено упрощённое решение — диоды D1 и D2 анодом на +9В.

Постоянная времени входных RC-цепей С4R6 и С5R7 составляет 940 микросекунд, что соответствует частоте среза 169 герц. Это означает, что на этой частоте амплитуда сигнала снизится на 30%, или 3 децибела.

Инструментальный усилитель на ОУ U1A и U1B с регулировкой коэффициента усиления от +4 до +38 дБ переменным резистором R13 собран по схеме из предыдущей статьи.

Я использую недорогие малошумящие ОУ NE5532, являющиеся общепризнанным стандартом для бытовой и профессиональной аудиотехники всех уровней цены и качества. Для прекрасного воспроизведения речи, вокала и сигнала электрогитары этим ОУ вполне достаточно девяти вольт однополярного питания.

Виртуальная земля, то есть искусственная средняя точка VCOM, образована делителем из двух одинаковых резисторов R14 и R15 сопротивлением по 2 килоома каждый и заземлена по переменному току конденсаторами C10 и С11.

На ОУ U3A и U3B собраны суммирующие усилители левого и правого каналов с коэффициентом передачи 1.65, или +4.35 дБ. Они позволяют подключить, кроме микрофона, два добавочных стереовхода Left1 Right1 и Left2 Right2.

ОУ U2A служит буфером-повторителем усиленного сигнала микрофона для левого канала. Эти буферы нужны затем, чтобы сигналы левого и правого каналов каждого стереовхода не смешивались между собой.

Подобно универсальному диоду, пропускающему ток только в направлении стрелки от анода к катоду, буфер пропускает сигнал только от входа к выходу, а не наоборот. Данное свойство повторителя является очень ценным и широко применимым на практике.

Вход смесителя правого канала подключён к средней точке делителя R20R21, соединённой с инвертирующим входом U2B. Таким образом, по отношению к смесителю U2B cлужит буфером, точно так же как и U2A.

Зато на верхнем по схеме выводе R20 мы имеем напряжение с неинвертирующего входа, усиленное в 1.55 раза. Это создаёт положительную обратную связь, обеспечивающую активному фильтру Баттерворта добротность 0.7. Частотнозависимыми элементами этого фильтра верхних частот являются конденсаторы C13-C14 и резисторы R17 и R19.

В верхнем положении переключателя SW1 усиленный сигнал микрофона поступает на входы смесителей через активный фильтр Баттерворта с частотой среза 169 герц. В нижнем положении SW1 микрофонный сигнал подаётся на смеситель в обход фильтра, а в среднем положении микрофон отключён.

Также предусмотрены тумблер отключения фантомного питания и светодиод, индицирующий его работу. Эти элементы не изображены на схеме.

▍ Результаты работы

Видео демонстрирует работу получившегося прибора и процесс монтажа деталей на самодельную печатную плату.

Получилась маленькая коробочка, позволяющая работать с нужными мне источниками звука без пересоединения разъёмов. Можно было просто приобрести готовый микшерный пульт. Но он был бы более громоздким и более дорогим. К тому же мне интереснее работать с оборудованием, собранным своими руками.

  • операционный усилитель
  • операционные усилители
  • аналоговая схемотехника
  • микрофоны
  • фильтр
  • электронные фильтры
  • ruvds_статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *