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Capítulo4 Micrófonos
Capítulo4 Micrófonos
Capítulo4 Micrófonos
Microfonos
Un microfono es un transductor que convierte la energía acústica en energia electrica.
El micrófono de cinta
buenos resultados.
El microfono de cinta
es más delicado que el de bobina
mejor dotado para aplicaciones con una respuesta plana
caso de instrumentos acústicos o de las orquestas clásicas.
*A veces
el propio diafragma esta hecho de algún metal, como titanio.
Segun se muestra
el condensador consta de un diafragma
flexible y de una placa rígida posterior,
separados ambos por un aislante.
El diafragma esta expuesto a
las ondas sonoras y vibrará en simpatía
con ellas.
Los 48 V de CC (alimentación fantasma)
cargan el condensador a través de una
resistencia de valor muy alto.
Mediante un condensador de bloqueo
se evita que la alimentación "phantom',
este presente a la entrada del amplificador de capsula,
Y permite que pasen las señales de audio.
Cuando las ondas sonoras mueven el diafragma,
Varía la capacidad del condensador
Y el voltaje entre sus placas varía
también proporcionalmente;
la alta resistencia
evita que haya mucha fuga de carga procedente del diafragma
(la descarga del diafragma es mucho más lenta que la velocidad de cambio debida a las
frecuencias de audio).
Micrófono electret
La energía
para alimentar el amplificador alojado en el propio micrófono
puede obtenerse de una pequeña pila o batería,
o mediante alimentación «phantom».
El tipo electret
ESPECIAL para aplicaciones con un pequeño tamaño y poco peso.
EJEMPLO: pequeños grabadores de casete portátiles
(todos los micrófonos que llevan incorporados son actualmente de tipo electret)
y de los micrófonos «de solapa» (uso en tv)
Posteriormente
técnica : de placa fija cargada.
el diafragma es igual que el del micrófono de condensador convencional,
PERO la placa fija, rigida, alberga una carga permanente.
Micrófono de condensador de RF
la frecuencia de esta señal es mucho mayor que la mayor de las frecuencias de audio.
Los micrófonos
se diseñan para que tengan un determinado modelo de respuesta direccional,
se representa mediante el «diagrama polar».
El diagrama polar
es una especie de mapa de contorno bidimensional
que indica la magnitud de la salida de un micrófono
para diferentes ángulos de incidencia de la onda sonora.
La distancia desde cualquier punto de la curva polar
hasta el centro de la grafica (que representa la posicion del diafragma del microfono)
esta calibrada normalmente en decibelios.
El valor nominal 0 dB se marca para la respuesta a cero grados con una señal de 1 kHz.
CUANTO MÁS ALEJADA ESTE LA CURVA DEL CENTRO DE LA GRAFICA
MAYOR es la salida del micrófono para un ángulo determinado.
Respuesta omnidireccional
en 3 kHz
su sensibilidad a 180° será unos
6 dB inferior a la de frecuencias más bajas.
La respuesta máxima
se consigue en el eje y con desviaciones de hasta 45° a ambos lados del micrófono.
EJEMPLO:
Los pequeños micrófonos de solapa (tv)
son omnidireccionales del tipo electret
CUANTO MENORES SON LAS DIMENSIONES DEL MICROFONO
MEJOR es la respuesta polar para frecuencias altas.
Los pequeños micrófonos de solapa
tienen diafragmas de 6 mm
con buena respuesta omnidireccional hasta los 10 kHz.
En Frecuencias Bajas
LA IMPEDANCIA MECANICA (La Resistencia Del Diafragma Al Movimiento)
de un micrófono de gradiente de presión
ES SIEMPRE MENOR QUE LA DE UN MICROFONO DE PRESIÓN (OMNIDIRECCIONAL);
micrófono de gradiente de presión
ES MAS SUSCEPTIBLE A LAS PERTURBACIONES DE BF INDESEADAS.
Para un ángulo de 45° el nivel de salida es 3 dB menor que la correspondiente al eje principal
de 0°
El microfono de cinta
dejando la misma completamente abierta por delante y por detrás
buen ej. de respuesta en forma de ocho.
EJEMPLO
un sonido llega al micrófono desde una dirección que forma 90° con el eje principal.
La presión sonora tendrá la misma magnitud a ambos lados del diafragma,
no habrá ningún movimiento de este, siendo la salida nula.
Cuando el sonido procede del eje de 0°
aparece una diferencia de fase entre la parte delantera y la trasera de la cinta,
debida a la pequeña distancia adicional que debe recorrer la onda para llegar a la parte
posterior.
*LA DIFERENCIA DE PRESION RESULTANTE
PRODUCE UN MOVIMIENTO DEL DIAFRAGMA QUE ORIGINA, A SU VEZ,
UNA SEÑAL DE SALIDA.
En el micrófono de cinta
esto se compensa haciendo uso de su baja frecuencia de resonancia,
yaq apoya la respuesta en graves.
La respuesta polar tiende a ser muy uniforme para todas las frecuencias,
EXCEPTO para una estrecha banda por encima de los 10 kHz.
estos micrófonos
mejor respuesta polar en el plano horizontal que en el vertical, para frecuencias altas.
Pq la cinta es larga y fina
Un sonido de alta frecuencia procedente de cualquier dirección
por encima del plano del micrófono sufrirá cancelación parcial,
pq a las frecuencias donde la longitud de onda comienza a ser comparable con la longitud de
la cinta
LA ONDA llega con un desfase parcial entre la parte superior y la inferior;
esto reduce el refuerzo acústico de la cinta comparado con las frecuencias medias.
AUNQUE una forma de ocho recoge por igual sonidos delanteros y traseros…
HAY una contrafase entre ambos frentes
Y será preciso corregir la orientación del micrófono.
Como el omnidireccional
tiene una respuesta de 1 (igual en todas direcciones)
y la forma de ocho se representa por cos (ese signo raro),
la respuesta cardioide
puede ser considerada teóricamente como el RESULTADO DE LAS OTRAS DOS RESPUESTAS.
En la figura 4.4 (b) se han superpuesto una curva omni y una bidireccional,
si se suman ambas se obtiene una forma cardioide:
a 0° las dos curvas son iguales en amplitud y fase,
se refuerzan entre si proporcionando una salida total
que es el doble de cada una de ellas por separado.
A 180
las dos son iguales en amplitud
PERO estan en contrafase;
en consecuencia se anulan entre si y la salida es cero.
A 90°
solo hay salida debida a la curva omnidireccional,
por tanto la respuesta cardioide cae 6 dB para esa dirección.
La caída de 3 dB se obtiene para un ángulo de 65°.
modelos de microfono que albergaban en la misma carcasa los dos tipos de respuesta
—forma de ocho y omni—
al combinar ambas eléctricamente se obtenía una salida con respuesta cardioide.
Construcción voluminosa
pq los dos diafragmas no podían estar muy proximos entre si
para que hubiera una buena respuesta cardioide en altas frecuencias,
ya que en estas la longitud de onda es comparable con la distancia entre diafragmas.
ACTUALMENTE
la «forma de corazón» se obtiene dejando el diafragma abierto en su frente,
PERO introduciendo en la parte posterior laberintos acústicos,
que hacen que el sonido llegue a esta parte del diafragma
tras sufrir una serie de combinaciones de fase y amplitud
que daran como resultado una respuesta global cardioide.
Esto es dificil de lograr para todas las frecuencias simultáneamente.
En la figura 4.5 se muestra una curva polar correspondiente a un micrófono cardioide típico
con un diafragma de 19 mm.
la respuesta a frecuencias medias (MF) es
muy buena.
U
EJEMPLO
un sonido captado con un ángulo de 45°
será reproducido con pérdida de agudos
Los cardioides de condensador de alta calidad con diafragma de 1/2 pulgada (13 mm)
logran una respuesta cardioide mas próxima a la ideal.
Respuesta hipercardioide
La curva hipercardioide se
representa en la figura 4.6.
equivale a la combinación de
una curva omni atenuada 6 dB
y una bidireccional.
Su respuesta
se sitúa a medio camino entre lo que es una forma de ocho y un cardioide,
con un lóbulo trasero pequeño que está desfasado con respecto al lóbulo frontal.
Micrófonos especiales
Micrófono de cañon
El micrófono de cañon
construido en forma de un largo tubo
de, aprox., 1'9 cm de diámetro y alrededor de 60 cm de longitud
Es un dispositivo SUPER
direccional,
uso
entre los reporteros de
noticias,
permite apuntar
directamente al orador
sin captar el ruido ambiente.
Existen versiones
con la mitad de longitud
cuya respuesta polar está a medio camino entre la de <forma de trebol> y el hipercardioide.
TODAS LAS VERSIONES SUELEN TENER UNA BUENA CAPTACIÓN A FRECUENCIAS BAJAS.
El plato
Pensado para ser colocado sobre una gran superficie plana (ej.pared/ suelo/parte inferior de la
tapa de un piano)
Su respuesta polar es hemisférica.
NO es un micrófono de contacto
—EL PLATO NO es un transductor de vibraciones superficiales—
ES EQUIVALENTE a un micrófono omnidireccional ordinario
orientado hacia una superficie plana muy próxima a él.
La respuesta en frecuencia
no suele ser tan plana como la de un omnidireccional
De esta forma
la respuesta polar se puede ajustar,
por medio de
conmutadores sobre el propio microfono
o a traves de algún dispositivo de control remoto.
Otro método
es construir una carcasa con capsulas desmontables,
por ej, para que pueda destornillarse una capsula cardioide
y sustituirse por otra omnidireccional.
Esto permite también intercalar entre la capsula y el cuerpo principal del micrófono
tubos de extensión con extremos roscables,
hasta conseguir «cañas» de hasta un metro de longitud.
El cuerpo del microfono se monta sobre una pequeña peana
y por medio de la caña se consigue situar la capsula a la altura necesaria ofreciendo el aspecto
visual de un pie de micrófono discreto.
Micrófonos estéreo
Los micrófonos estéreo, (figura 4.10),
*están formados por dos micrófonos alojados dentro de una Única carcasa
con una de las capsulas capaz de girar con respecto a la otra
a fin de que pueda ajustarse el ángulo entre las dos.
*puede conmutarse cada capsula para seleccionar el tipo de respuesta polar que se desee.
Las señales MS
pueden convertirse al modo
estéreo convencional:
utilizando un mezclador de tres
canales
o mediante una matriz eléctrica.
En este diseño
se dispone de cuatro capsulas
«subcardioides» (entre
omnidireccional y cardioide)
colocadas formando un tetraedro,
sus salidas pueden combinarse
de varias formas
para obtener cuatro respuestas
diferentes: denominadas
«formato B».
*La salida «en bruto» de las cuatro capsulas se denomina «formato A».
*Se pueden controlar el ángulo de inclinación del micrófono y la «dominancia» (la relación de
captación entre la parte frontal y la dorsal).
la configuración balanceada
ofrece una inmunidad frente a interferencias.
Sensibilidad de un micrófono
La consecuencia
de que tengan diferentes valores de sensibilidad
es que, POREJ.
se necesita una MAYOR amplificación para obtener nivel de línea
a partir de micrófonos de cinta o de bobina móvil
que la que se necesita para un micrófono de condensador.
Un micrófono de cinta
captando una conversación puede entregar, digamos, 0'15 mV.
Para elevar este valor hasta nivel de línea (775 mV)
se necesita una amplificación de 5160 veces, o sea, una ganancia de 74 dB.
ganancia de 74 dB : cantidad muy elevada Y limita la respuesta del equipo frente al ruido
Y habrá amplificación de cualquier interferencia que consiga meterse en los cables de
micrófono.
Son necesarios
mezcladores y cables de buena calidad
para mejores prestaciones de los micrófonos de bajo nivel de salida.
Ruido de un micrófono
POR EJEMPLO,
un micrófono de condensador puede tener una cifra de sensibilidad de —60 dBV Pa-1 (el-1 es
exponente),
lo que significa que su nivel de salida esta 60 dB por debajo de 1 voltio, para 94 dB de SPL: esto
equivale a 1 mV (60 dB = 1000 veces).
El tipo menos sensible son los microfonos de cinta, con valores de 1 - 2 mV Pa (-1 de exponente)
(15 o 20 dB por debajo de los de condensador).
Un valor típico para micrófono de condensador de alta calidad se sitúa alrededor de 18 dBA.
OSEA el voltaje de salida correspondiente a su propio ruido
es equivalente al que tendría ese mismo micrófono sometido a un nivel sonoro de 18 dBA.
Un nivel equivalente de ruido de 25 dBA se considera bastante alto,
EJEMPLO si se utilizase un micrófono con esta característica para grabar una conversación a
una distancia de un par de metros, el soplo de fondo podría apreciarse en la grabación.
los niveles de ruido tienen q estar dados en las mismas unidades pa comparar microfonos.
común utilizar la referencia de ponderación A.
POR EJ.
si se emplease un micro de condensador
para captar el sonido de un amplificador de guitarra,
podrían llegar a generarse salidas de hasta 150 mV o más.
Esto saturaría algunas entradas de micrófono de ganancia fija
SO: necesario uso de un atenuador, en el canal del mezclador o del magnetófono,
para reducir el nivel en unos 10-20 dB.
Existen atenuadores
con conector XLR macho en un extremo y hembra en el otro.
Se inserta entre el micrófono y la entrada del mezclador o del magnetófono,
debe situarse en el extremo más próximo a estas entradas
para dejar que la señal llegue hasta ellas con el nivel más alto posible, evitando posibles ruidos o interferencias.
Sistemas de alimentación de micrófonos
Alimentacion «phantom» o fantasma
MICRÓFONOS DE CONDENSADOR,
1 necesidad de proporcionar una alimentación para los circuitos electrónicos alojados dentro
de la carcasa del micrófono
Seria 1 PROBLEMA
tener que incorporar conexiones adicionales al cable de micrófono
para conectar esta tensión de alimentación.
SOLUCIÓN
metodo que permite
utilizar los propios conductores que transportan la señal de audio
para aplicar el voltaje de CC necesario para el funcionamiento del micrófono
La alimentación fantasma
podría aplicarse sobre una toma central del transformador de entrada,
PERO si hubiese un cortocircuito entre una de las líneas del audio y la pantalla
podrían dañarse:
el transformador
la fuente de alimentación «phantom»
fusibles
cualquier otro componente.
La Ley de Ohm
determina que la caída de tensión en un componente resistivo
es igual a su resistencia multiplicada por la corriente que la atraviesa.
= alimentación fantasma
para el caso de utilizar
circuitos balanceados
electrónicamente en
lugar de mediante
transformadores.
Micrófonos inalámbricos
Los micrófonos inalámbricos, o «radiomicrofonos»,
USO USUAL
producciones de cine/Radio/TV/teatro y cualquier otra aplicación
libertad de NO emplear cables en la unión del micrófono con el resto del equipo.
Cada receptor
es capaz de recibir una sola frecuencia.
La salida de audio del receptor
se envía a un mezclador o magnetófono,
igual que se haría con cualquier otra fuente a nivel de línea o de micro.
En muchos casos
necesarios dos o más micrófonos inalámbricos.
Cada transmisor
debe utilizar una frecuencia diferente
y la separación entre cada una de ellas }
debe ser suficiente como para que no se produzcan interferencias.
se utilizan canales con una separación mínima de 0'2 MHz.
Aunque debe haber un único transmisor por cada frecuencia,
pueden utilizarse cualquier número de receptores, como una recepción de radio normal.
Los transmisores
Permiten ajustar prestaciones para obtener funcionamiento del equipo.
Algunos
incorporan un tono de 1 kHz
que permite alinear niveles y comprobar la continuidad de toda la cadena.
importante
regular bien el nivel de la señal de entrada
pq una señal muy fuerte puede hacer que el limitador
entre en acción la mayor parte del tiempo
RESULTADO: ruidos de compresión y «petardeo» cada vez que el compresor funciona.
El receptor
debe tener un indicador del nivel de la señal recibida.
para localizar «puntos muertos», en los que no es posible un buen enlace transmisor-receptor.
Antenas
Las dimensiones de la antena transmisora
ESTÁN DIRECTAMENTE RELACIONADAS CON LA LONGITUD DE ONDA DE LA FRECUENCIA QUE
TRANSMITE.
En un conductor eléctrico
la longitud de onda correspondiente a una frecuencia de 174'5 MHz
es, aprox., 1'60 metros.
El punto central de
las dos varillas se
denomina punto
nodal,
y presenta una impedancia característica de unos 70 ohmios.
Para un inalámbrico necesitamos una longitud total de 80 cm.
Un dipolo de 80 cm resonará para la banda de frecuencias mencionada anteriormente,
ofreciendo una buena radiacion;
la longitud exacta NO es un valor crítico.
Debe tenerse en cuenta
el diagrama polar de radiación (NO tiene nqv con la respuesta polar del micrófono).
La figura 4.18 muestra el diagrama polar de radiación de un dipolo.
POLARIZACION VERTICAL.
Si una antena transmisora está orientada verticalmente,
la receptora debe estar orientada de la misma manera.
El cable apantallado
que alimenta la antena subirá generalmente en vertical,
(algunas consideraciones practicas tienden a despreciar su función como parte del sistema radiante.)
combinaciones de antenas
+ ganancia y + directividad.
En la antena de dos elementos de la figura 4.19
el reflector es ligeramente + largo que el propio
dipolo
y se encuentra desplazado
detrás de este una distancia
tal que produce la reflexión de la señal, haciendo que vuelva de nuevo al dipolo.
Esto aumenta la ganancia en 3 dB
al mismo tiempo que atenúa las señales captadas por la parte trasera y los laterales.
es deseable
situar la antena receptora más próxima al transmisor que al propio receptor,
para captar el máximo de señal.
Y se une al receptor mediante el correspondiente cable de antena.
En estos casos
debe tenerse en cuenta la impedancia característica de la antena.
El cable de antena
Si o si buena calidad,
del tipo de bajas perdidas,
O SINO AL PEDO colocar la antena próxima al transmisor por las pérdidas de señal a lo largo
del cable.
Cuando se recibe una señal muy pobre esto se traduce en ruido
pq el receptor lleva incorporado un dispositivo(Control Automático de Ganancia (CAG))
que ajusta la amplificación de la frecuencia portadora en función del nivel recibido.
Cuando la antena
transmite,
la señal llega al
receptor por varios
caminos.
El primero de ellos es
la vía directa,
de antena a antena.
Además, las ondas
rebotan en paredes y
techos del edificio
y llegan al receptor
haciendo un recorrido
mayor.
la antena receptora se encuentra con un buen número de señales de distintas fases y niveles
que podrán cancelar parte de onda principal y empobrecer su recepción.
Un receptor
buen comportamiento cuando hay un único transmisor en uso
, pero si tiene y valor de «Q» bajo, mermará su calidad de recepción
cuando se utilizan varios transmisores.
Sistema diversity
«diversidad espacial»
Con este sistema se dispone, para cada canal, de dos antenas conectadas a dos receptores
identicos.
Un circuito se encarga de controlar continuamente la potencia de la señal recibida por cada
receptor y de seleccionar automáticamente aquel que reciba con más calidad (ver figura 4.22).