Что значит фантомное питание
Фантомное питание микрофона: что это и как устроено
Содержание
Содержание
Каждый, кто видел своими глазами звуковую карту, наверняка замечал странную надпись 48V над одной из кнопок. Для чего она нужна? Почему там нарисованы Вольты, и почему их именно 48? Когда ее нажимать, а когда не стоит? В этом блоге — все, что нужно знать о фантомном питании микрофонов.
Что такое фантомное питание
Для начала полезно будет вспомнить, что микрофоны отличаются по конструкции. Конструкций множество, но основные — это:
Именно для конденсаторных микрофонов требуется фантомное питание напряжением 48 Вольт.
Этого требует сама их конструкция. В ее основе — конденсатор, одна из сторон которого представляет собой мембрану. Колебания мембраны изменяют емкость конденсатора, но без электричества звука не будет, поскольку сам по себе он ток не вырабатывает.
Для работы такого микрофона требуется питание, благодаря которому сигнал будет значительно усиливаться. Это делает конденсаторные микрофоны более чувствительными, позволяя им улавливать гораздо больше деталей и нюансов, чем, например, динамическим.
Динамические, в свою очередь, можно описать как динамик наоборот — отсюда и название. Диафрагма с магнитной катушкой двигается в поле постоянного магнита под воздействием звука. Такая конструкция сама по себе вырабатывает ток, поэтому дополнительного питания им не нужно. Достаточно громкий звук можно даже записать на обычный динамик из бабушкиной колонки — так, например, иногда записывают бас-бочку.
Справедливости ради, бывают и активные динамические микрофоны, которым требуются фантомное питание. По чувствительности они сравнимы с конденсаторными, при этом часто имеют систему подавления лишних шумов, что полезно для живых выступлений.
Как так получилось
Конденсаторные микрофоны появились в двадцатых годах прошлого века и до шестидесятых их усиливали с помощью внешнего блока питания. Это создавало проблемы — лишние провода, разные стандарты напряжения (в то время — 50–60 В) и разные блоки питания с разными разъемами.
Параллельно в двадцатые годы развивается телефония. Именно на первых телефонных станциях впервые применяется фантомное питание. Почему оно фантомное? Нет, это не связано с призраками — просто оно течет по сигнальной линии, т.е. по тому же проводу, что и звуковой сигнал.
К примеру, в старых телефонах была ручка, которую абонент крутил энное число раз, чтобы попасть на оператора. При вращении ручки телефонный аппарат подавал на АТС электрические импульсы. Разумеется, никто не хотел подключать каждый телефон к электросети — тогда это было дорого и не очень безопасно. Поэтому электричество, необходимое для импульсов, шло от самой АТС по тем же телефонным проводам, что и звук. Электронная схема в телефоне возвращала сигнал обратно при повороте ручки.
В шестидесятых годах немецкая компания Schoeps додумалась внедрить подобную технологию в аудиозапись и выпустила первый микрофон с фантомным питанием — модель CMT 20. Характеристики были немного иными, чем сегодня: напряжение фантомного питания составляло 9–12 Вольт. Такой стандарт называется T-power, и он до сих пор применяется при записи звука для кино. А всего пару лет спустя компания Neumann выпускает свою версию — уже с напряжением 48 Вольт, модель KM 84. Она стала легендарной и породила множество реплик.
Почему 48 вольт? Дело в том, что эти микрофоны были изготовлены по заказу норвежской радиовещательной корпорации, которая хотела девайсы без лишних блоков питания. Длинными норвежскими ночами ее здание освещалось лампами, подключенными к единой сети с напряжением 48 В. Оно и стало стандартом индустрии звукозаписи. И, предваряя вопросы, — нет никакой разницы в звуке между фантомным питанием в 12 В и 48 В, просто так сложилось исторически.
Какие приборы используют фантомное питание
Раздают
Хорошая новость: почти любые аудиоинтерфейсы и микшеры умеют раздавать фантомное питание. Даже приборы начального уровня, если они позиционируются, как для записи аудио, будут иметь эту функцию. Обычно это кнопка или тумблер с подписью «+48», «48V» или PHANTOM.
Также 48V встречается в следующих девайсах:
Кроме того:
Потребляют
Может ли +48V повредить микрофон
Да, может. Но, смотря какой микрофон и как его подключают. Профессиональные динамические микрофоны, типа Shure SM58, славятся своей неуязвимостью. Звучать лучше от дополнительных 48 Вольт они не станут, но и ничего плохого с ними, скорее всего, не случится (хотя испытывать судьбу не стоит). А вот бюджетные модели спасибо не скажут — некоторые при подаче фантомного питания просто начинают звучать как из ведра, а какие-то замолкают навсегда.
В капсюле ленточного микрофона — тончайшая металлическая лента, колеблющаяся от любого шороха. Она настолько чувствительная, что иногда рвется даже от очень громкого звука. Чего уж говорить про 48 Вольт напряжения — ленту просто порвет на мелкие кусочки.
Мембрана ленточного микрофона
Недорогие электретные микрофоны, установленные в гарнитурах и петличках, являются дальними родственниками конденсаторных микрофонов. Им тоже нужно питание, но оно несколько отличается от фантомного: напряжение всего 1,5–5 В течет по небалансному кабелю. Такой стандарт называется Plug-in-power (PiP), и он используется во всех встроенных звуковых картах ПК.
Подключение такой гарнитуры напрямую к внешней звуковой карте с помощью обычного переходника ничего не даст, а подача 48 В может повредить микрофон. Потребуется конвертер, который позволит запитать электретную петличку с помощью фантомного питания внешней звуковой карты.
Даже конденсаторный микрофон легко повредить фантомным питанием. Но все будет в порядке, если следовать простым правилам:
Почему почти все звуковые интерфейсы для записи имеют фантомное питание? Неужели конденсаторные микрофоны так популярны? Да, все именно так. Они подходят для большинства задач и позволяют писать любой вид вокала, любые акустические инструменты, любые звуковые сэмплы. Поэтому, если нужен универсальный микрофон — всегда советуют брать конденсаторный. При этом важно правильно выбрать его направленность, как это сделать — в этой статье.
Что такое фантомное питание для микрофона
Чем дальше, тем больше появляется средств для улучшения компьютерных девайсов, которые по той или иной причине немного не дотягивают до требуемого уровня. Во многих случаях это не программное решение, а самостоятельные приборы, усиливающие ту или иную сторону функционирования, например, микрофона.
Что представляет собой фантомное питание для микрофона
В частности, речь идёт о дополнительном питании, которое принято называть фантомным. Каковыми бы не были лингвистические конструкции, это прибор, который добавит страдающему устройству энергии сразу аж на 48 В.
По уже сложившейся традиции, все новые и необычные устройства покупаются на AliExpress и приходят заказчику по почте. Последнему остаётся понять, что у него в руках и зачем оно нужно.
Вот устройство фантомного типа, а это именно устройство, и является такой покупкой. Прибор подпитывает конденсаторный студийный микрофон, работающий примерно как, собственно, конденсатор. Только вместо подвижной обкладки конденсатора функционирует мембрана микрофона. Интенсивность работы и амплитуду смещения определяет сила звука, который микрофон в данный момент обрабатывает. Соответственно меняется рабочее напряжение, и мы получаем требуемый эффект улучшения работы звукозаписывающего устройства.
Следует отметить, что схема довольно оригинальная, но работающая. В любом случае, стоимость фантомного питания не является запредельной, если его возможности не устроят, финансовые издержки не будут критическими.
Куда встраиваются источники фантомного питания
Как бы там не было, а новый источник питания напряжением 48 В должен куда-то и как-то подключаться, а также крепиться для безопасности. Тем более что без него конденсаторные микрофоны попросту не будут функционировать. Почему именно 48 В? Потому что такой показатель поддерживается большинством производителей микрофонов и звуковых карт, это уже определённая традиция. На самом деле конденсаторный микрофон способен работать в широком диапазоне напряжения.
Само же устройство, то есть, фантомное питание, следует закрепить в удобном месте, чтобы не мешало, и чтобы одновременно было легкодоступным. К зафиксированному устройству подсоединяются все необходимые кабели, в том числе провод для подключения микрофона. Специальная кнопка позволяет включать и выключать фантомное питание при необходимости.
Преимущества фантомного питания
Фантомное питание — недорогой и эффективный способ улучшить работу звукозаписывающей системы компьютера настолько, насколько это возможно. Устройство популярно у потребителей, так как является безопасным в работе. Разве что в случае возникновения короткого замыкания кабеля, особенно при отсутствии полагающегося таких случаях заземления, может повредиться капсюль, который легко заменить.
По мнению большей части пользователей, заказывать у китайских ритейлеров устройство стоит. Особенно если есть необходимость работать с качественным звуком, не покупая при этом дорогостоящее профессиональное оборудование.
Фантомное питание для микрофона: схема подключения
В данной статье будет подробно рассмотрен вопрос что такое фантомное питание для микрофона, для чего это нужно и как используется. В таком типе питания нуждаются конденсаторные и электронные микрофоны, без него их работа просто невозможна. Можно использовать такой способ питания также для улучшения качества питания, если встроенная или заводская питающая схема по каким-либо причинам не устраивает владельца микрофона.
Недостатки питания могут выражаться в появлении посторонних шумов, гула, эха и других проблемах со звуком. Такое происходит из-за некачественной сборки, дешевых компонентов схемы питания. В данном материале будут описаны все особенности фантомного питания, а также как его сделать своими руками и что для этого понадобится. В материале будут представлены подробные схемы, фотографии, несколько видеоматериалов.
Когда может понадобиться
Чаще всего фантомное питание используется при подключении конденсаторных микрофонов. Это связано с принципом работы такого микрофона, который повторяет принцип работы конденсатора. Одна из обкладок конденсатора является неподвижной, а роль второй, подвижной, выполняет мембрана микрофона, которая смещается больше или меньше в зависимости от источника акустического сигнала. Если конденсатор имеет заряд, то, как нам известно из школьного курса физики, мы изменяем ёмкость конденсатора при смещении подвижной мембраны.
Изменение ёмкости приводит к изменению напряжения, которое и является сигналом с микрофона. Но чтобы такая схема работала, между обкладками необходимо поляризующее напряжение. С некоторого времени для таких микрофонов подается напряжение в 48 В, что сегодня принято за стандарт напряжения фантомного питания. Разновидностью конденсаторного микрофона является электретный микрофон. Он обычно имеет небольшую батарейку и требует фантомного питания меньше, чем 48 В.
К микрофону фантомное питание подается по микрофонному кабелю. Но откуда же оно берется? Источники фантомного питания могут быть встроены в микшерные пульты с возможностью раздельной подачи на каждый канал с микрофонным предусилением или на группу каналов; зачастую это питание подается сразу на все каналы, куда возможно подключение микрофона, что удешевляет конечную стоимость микшера.
Ещё одним источником фантомного питания может быть микрофонный предусилитель. Обычно такая опция предусмотрена на всех микрофонных предусилителях. И наконец, производятся отдельные блоки фантомного питания, которые не наделены никакими дополнительными возможностями, кроме подачи фантома. Следует отметить, что напряжение фантомного питания также питает внутренние схемы конденсаторных микрофонов. Без подачи фантомного питания конденсаторные микрофоны просто не будут работать.
Низкий импеданс выхода
Резисторы R1 и R2 обеспечивают соответствующее выходное сопротивление и питание от источника 10 В. Основные характеристики этого простого капсюля превосходны, но для того, чтобы соответствовать профессиональным стандартам фантомного питания для микрофона, он требует дальнейшей обработки сигнала. На выходе микрофона с фантомным питанием формируется низкоомный дифференциальный сигнал. Низкий импеданс выхода обеспечивает простой буфер на микросхеме IC1. Инвертор с единичным усилением на микросхеме IC2 получает питание от выхода IС1.
Для исключения попадания постоянного напряжения фантомного питания на линии аудиосигнала на выходах усилителя включены разделительные конденсаторы С2 и С3. Размах выходного дифференциального напряжения ограничен уровнем примерно 2 В пик-пик, что обусловлено неспособностью источника питания обеспечить выходные токи операционных усилителей при более высоких напряжениях. Однако этот уровень является достаточным, поскольку он соответствует пределам линейного диапазона капсюля.
Источник фантомного питания 48 В
Микрофоны с фантомным питанием получают энергию для своих активных цепей от приемного конца схемы через те же провода, по которым передается звуковой сигнал. Источник фантомного питания 48 В подключается к обеим сигнальным линиям через резисторы R10 и R11 сопротивлением 6.8 кОм. Такое подключение позволяет микрофону с низким выходным сопротивлением передавать дифференциальный сигнал переменного тока при относительно «мягкой» импедан-сной характеристике источника фантомного питания. Питание на микрофон подается с сигнальных линий через резисторы R8 и R9. Стабилитрон D1 регулирует питание микрофона и усилителя.
Кроме того, эти резисторы обеспечивают мягкую импедансную характеристику симметричной линии. Вы можете разместить микрофон в сотнях футов от источника фантомного питания и усилителя приемной стороны и при этом получить превосходные характеристики. На приемной стороне используется мало-шумящий инструментальный усилитель IC3, состоящий из трех внутренних операционных усилителей. Его конфигурация и лазерная подгонка номиналов резисторов обеспечивают отличный коэффициент подавления синфазных сигналов (CMR).
Подавление шумов и фона
Высокий CMR подавляет шумы и фон шины питания, имеющие одинаковые амплитуды на обеих сигнальных линиях. Хотя низкий шум (1нВ/√Гц) и не нужен для микрофонов с высоким уровнем выходного сигнала, подобных тем, который описан здесь, он необходим для профессиональных ленточных и электродинамических микрофонов со слабыми выходными сигналами. Микрофоны этих типов являются строго пассивными электромеханическими генераторами и не нуждаются в источнике питания.
Фантомное питание для микрофона получило такое название оттого, что эти типы микрофонов «подвешены» на 48 В. Выпускаемые электретные капсюли имеют различные размеры и физические конфигурации. В частности, они могут быть как всенаправленными, так и направленными (с кардиоидной диаграммой направленности). Направленные капсюли имеют сзади вентиляционное отверстие; для получения надлежащих характеристик их следует устанавливать так, чтобы обеспечить свободный доступ как спереди, так и сзади.
Питание электретного микрофона от батарейки (аккумулятора)
При построении данной схемы, будет полезно добавить выключатель, чтобы отключать батарейку в то время, когда микрофон не используется. Выходное сопротивление этой схемы в районе 2кОм, поэтому не рекомендуется использовать слишком длинный микрофонный кабель. Батарейка включается последовательно с микрофоном (Рис.05). Эта схема работает, если постоянный ток, поступающий от батарейки, не оказывает на предусилитель негативного влияния. В подавляющем большинстве случаев неправильная полярность при низком напряжении не вызывает никаких повреждений микрофонного капсюля.
На выход этой схемы поступает постоянный ток в несколько вольт. Если это создает проблемы, необходимо добавить конденсатор последовательно с выхода микрофона. Микрофонные капсюли обычно не восприимчивы к к постоянному току от 3 до 9 вольт, и будут работать (хотя уровень подаваемого напряжения может повлиять на выходное напряжение микрофона).
В этом документе собраны электрические схемы и информация о том, как построено питание электретных микрофонов. Электретные микрофоны схожи с конденсаторными по принципу преобразования механических колебаний в электрический сигнал. Нагрузочный резистор определяет сопротивление капсюля, и предназначен для согласования с малошумящим предусилителем. Электретные микрофоны нуждаются в напряжении смещения для встроенного буферного предусилителя. В первую очередь необходимо убедиться что микрофон в выбранной трубке электретный. Множество небольших видео камер и рекордеров используют 3,5мм микрофонный стерео штекер для подключения стерео микрофонов. Некоторые устройства предназначены для микрофонов с внешним источником питания, в то время как другие подают питание через тот же разъем, по которому передается аудио сигнал.
12 вольт ещё бывают, ленточные, как правило, +60 вольт ещё наши были, Октава, ЛОМО и, по-моему, ещё Экран… Проблема в том, что сигнал с микрофона не виден на компьютере т.е. не приходит на него — уровень стоит на месте и не реагирует. Может проблема в переходнике с XLR-3 на миниджек, или в убогости встроенной аудио-карты? Получается, что ни одна из вышеуказанных распаек кабеля Вам не подойдёт.
То есть получаем, что минимум 32В, но если при большем напряжении звук чище, то большее напряжение приветствуется, но в пределах 48В.А насколько важно какой микрофон?Просто он, какбэ… Есть информация, что данная внешняя звуковуха за 1$, всё-таки, режет верхи и низы2. Есть подозрение, что микрофон со шнуром, идущим в комплекте работает, как бы, в пол-силы. Тогда из схемы можно исключить R7. Он не нужен. Не понятна ваша фраза «со звуковухой на
4В прилично лучше работает.» Обьясните поподробнее. Ну, в принципе да. Но если исключить R7 как тогда контакты XLR со схемой будут соединены. Напряжение будет зависеть от номинала резистора и микрофона.
Однако, в конденсаторных микрофонах можно добиться большей чувствительности, и более мягкого, более натурального звука, особенно на высоких частотах. Вдобавок, конденсаторные микрофоны могут быть сделаны очень маленькими без ущерба для характеристик. Источники фантомного питания имеют ограничители по току, которые предотвращают повреждение динамического микрофона в случае короткого замыкания или неправильной распайки. Микрофон, выход которого одинаков для всех частот имеет пологую АЧХ.
Возможно ещё питание подсаживается из-за утечки в конденсаторах. Проблемма запиток электретных «таблеток» типа Panasonic WM61 решалась в радиоделе очень просто. Номинал резистора R2 может варьировать от 20к до 120к. Если у вас золотые уши — экспериментиркйте и подбирайте в этих заданых пределах величину резистора на слух по наилучшему звучанию. Так же стоит на слух подобрать номинал конденсатора С1. Значение которого будет 0.022 мкф — для речи и 1 мкф для записи инструментов и вокала. Последние две схемы, где резистор на землю называются «Схемы запитки на делителе напряжения».
Краткий пересказ статьи сводится к тому, что компьютерный микрофон — это электретный капсюль. Электретный капсюль — это, с электрической точки зрения, полевой транзистор с открытым истоком. Во-первых, нет в капсюле резистора в стоковой цепи, сам видел, когда разобрал. Здесь левая часть рисунка — это электретный капсюль (микрофон), правая — звуковая карта компьютера. По сравнению с микрофоном без усилителя сигнал увеличился примерно раз в 10 (22дБ).
Источники фантомного питания часто встроены в микшерные пульты, микрофонные предусилители и подобное оборудование. Коаксиальным кабелем соединены принимающая антенна и приёмник (телевизор). Сигнал от антенны достигает приёмника одновременно с тем как питание малошумящего усилителя, вмонтированного в антенну, подаётся со стороны приёмника.
Фантомное питание и его предназначение
Именно оно дает жизнь и приводит в работу конденсаторный студийный микрофон, повторяющий рабочий алгоритм конденсатора. Первая обкладка конденсатора неподвижная, а вместо второй – подвижной – работает мембрана микрофона. Она смещается меньше или больше, а зависит это от источника акустического сигнала. Как мы помним еще со школьных времен – если у конденсатора есть заряд, то можно изменить его емкость, двигая мембрану. Меняя емкость, мы меняем напряжение, которое, по сути, и есть сигналом с микрофона. Но если мы хотим, чтобы эта схема работала – между обкладками должно быть поляризующее напряжение.
Для микрофонов такого типа подается напряжение в 48В, что на сегодняшний день принято считать за стандартное фантомное напряжение. Это питание подается по микрофонному кабелю. Откуда же оно появляется? Блок +48В встроен почти во все микшерные пульты. Очень часто фантомное питание идет одновременно по всем каналам, где есть возможность подключения микрофона, так как это снижает себестоимость микшерного пульта. Микрофонный преамп также является источником +48В. Эта функция есть на 99% всех микрофонных предусилителях.
Но вот, к сожалению, много бюджетных звуковых карт не поддерживают данную функцию. Поэтому, при покупке оборудования, уточняйте у продавца-консультанта наличие фантомного питания на звуковой карте. Ну и конечно, бывают независимые блоки, подающие фантомное питание.
Как использовать фантомное питание
Фантомное питание – это передача по проводу информационных сигналов и питания одновременно. В основном дистанционное питание используется в том случае, если нет возможности подключиться к питающей сети 220 В. В последнее время такая система все чаще применяется для питания охранного и телефонного оборудования. Блок фантомного питания также может с успехом использоваться для подключения микрофона, клавиатуры или электрогитары.
В зависимости от метода подачи питающего напряжения, существует две разновидности данной системы. В первом случае питающее напряжение подается по отдельно проложенному кабелю или неиспользуемым проводникам магистральных кабелей. Во втором случае оно направляется по магистральному кабелю вместе с сигналом сети Ethernet. При этом дополнительные проводники кабеля не используются.
Фантомное питание микрофона на 48 В подается по сигнальным проводникам. Конденсаторы в этом случае разграничивают цепи переменного и постоянного тока. Необходимо отметить, что к пользованию выключателем дистанционного питания нужно подходить со всей осторожностью, потому что в случае коммутирования микрофонного входа с несбалансированным источником сигнала неожиданное включение питания может спровоцировать поломку прибора (по той простой причине, что на него станет подаваться напряжение).
Фантомное питание на сбалансированные источники негативного воздействия не оказывает. Если к нему подключаются клавиатура или электрогитара, то необходимо использовать распределительные устройства, задача которых заключается в понижении напряжения питания до отметки, требуемой подключаемым устройством. Также рекомендуется следить за тем, чтобы источник, к которому подключено фантомное питание, не питал другие, требующие большей силы тока, устройства.
Если рассматривать данное явление с технологической точки зрения, то фантомное питание является довольно удобным способом сэкономить медь, но только слишком часто на практике возникают различные неприятные ситуации. Нужно использовать фильтр-разделитель высокого качества, в противном случае в сигнальные цепи может попасть напряжение питания, а на вход приемника могут проникнуть помехи от импульсных схем питания или в фильтрах питания может затухнуть сигнал.
На первый взгляд, все может показаться довольно простым и понятным, но это отнюдь не так. Дело в том, что задача фильтра состоит не только в разделении постоянной и переменной составляющих. Поэтому он еще должен быть и широкополосным. Фильтр в широкой полосе частот не должен искажать форму сигналов. Чтобы приемлемая длина линка значительно не уменьшилась, он должен не приводить и к заметному затуханию.
Если рассматривать практическое применение дистанционного питания, то стоит отметить, что по кабелю П296 в обязательном порядке нужно применять два адаптера. То есть на каждом конце линка должно стоять по адаптеру. Они должны иметь раздельные входы питания и информационные входы.
Что представляет собой
В частности, речь идёт о дополнительном питании, которое принято называть фантомным. Каковыми бы не были лингвистические конструкции, это прибор, который добавит страдающему устройству энергии сразу аж на 48 В. По уже сложившейся традиции, все новые и необычные устройства покупаются на AliExpress и приходят заказчику по почте. Последнему остаётся понять, что у него в руках и зачем оно нужно.
Вот устройство фантомного типа, а это именно устройство, и является такой покупкой. Прибор подпитывает конденсаторный студийный микрофон, работающий примерно как, собственно, конденсатор. Только вместо подвижной обкладки конденсатора функционирует мембрана микрофона. Интенсивность работы и амплитуду смещения определяет сила звука, который микрофон в данный момент обрабатывает. Соответственно меняется рабочее напряжение, и мы получаем требуемый эффект улучшения работы звукозаписывающего устройства.
Следует отметить, что схема довольно оригинальная, но работающая. В любом случае, стоимость фантомного питания не является запредельной, если его возможности не устроят, финансовые издержки не будут критическими. Как бы там не было, а новый источник питания напряжением 48 В должен куда-то и как-то подключаться, а также крепиться для безопасности. Тем более что без него конденсаторные микрофоны попросту не будут функционировать. Почему именно 48 В? Потому что такой показатель поддерживается большинством производителей микрофонов и звуковых карт, это уже определённая традиция. На самом деле конденсаторный микрофон способен работать в широком диапазоне напряжения.
Само же устройство, то есть, фантомное питание, следует закрепить в удобном месте, чтобы не мешало, и чтобы одновременно было легкодоступным. К зафиксированному устройству подсоединяются все необходимые кабели, в том числе провод для подключения микрофона. Специальная кнопка позволяет включать и выключать фантомное питание при необходимости. Фантомное питание – недорогой и эффективный способ улучшить работу звукозаписывающей системы компьютера настолько, насколько это возможно. Устройство популярно у потребителей, так как является безопасным в работе. Разве что в случае возникновения короткого замыкания кабеля, особенно при отсутствии полагающегося таких случаях заземления, может повредиться капсюль, который легко заменить. По мнению большей части пользователей, заказывать у китайских ритейлеров устройство стоит. Особенно если есть необходимость работать с качественным звуком, не покупая при этом дорогостоящее профессиональное оборудование.
Существует только один вид подключения микрофонов, известный как фантомное питание. Спецификация фантомного питания приведена в DIN45596. Изначально было стандартизовано питание в 48 вольт (P48) через резисторы 6,8кОм. Значение номиналов не столь критично как их согласованность. Она должна быть в пределах 0,4% для хорошего качества сигнала. В настоящее время стандартизировано фантомное питание на 24 (P24) и 12 (P12) вольт, но применяется оно гораздо реже чем питание на 48 вольт. Системы, использующие более низкое напряжение питания используют резисторы меньшего номинала.
Большинство конденсаторных микрофонов могут работать в широком диапазоне напряжения фантомного питания. Питание 48 вольт (+10%…-20%) по умолчанию поддерживается всеми производителями микшерных пультов. Существует оборудование, которое использует более низкое напряжение фантомного питания. Чаще всего это напряжение составляет 15 вольт через резистор 680 Ом (подобное, например, используется в портативных звуковых системах). Некоторые беспроводные системы могут использовать еще более низкое напряжение питания, от 5 до 9 вольт.
Фантомное питание в настоящее время является наиболее распространенным методом питания микрофонов из-за его безопасности при подключении динамического или ленточного микрофона ко входу с включенным фантомным питанием. Единственная опасность заключается в том, что в случае короткого замыкания кабеля микрофона, или при использовании микрофона старой конструкции (с заземленным выводом), через катушку начнет течь ток, который повредит капсюль. Это хороший повод для регулярной проверки кабелей на короткое замыкание, а микрофонов на наличие заземленного вывода (чтобы случайно не включить его во вход под напряжением).
Фантомное питание вида P48, P24 и P12
Зачастую существует путаница в различных, но на самом деле сходных видах фантомного питания. DIN 45596 определяет, что фантомное питание может быть достигнуто одним из трех видов стандартных напряжений: 12, 24 и 48 вольт. Чаще всего способ питания микрофона может меняться в зависимости от подаваемого напряжения. Индикация того, что микрофон получает питание, обычно отсутствует, но напряжения 48 вольт вольт будет рабочим наверняка.
Создание чистого и стабильного напряжения 48 вольт является задачей сложной и дорогостоящей, особенно когда имеются только батарейки типа крона 9 вольт. Отчасти из-за этого большинство современных микрофонов способны работать с напряжением в диапазоне от 9-54 вольт.
Фантомное питание электретных микрофонов
Учтите, что это лишь самый простой способ “пришпандорить” электретный микрофон к пульту. Подобная схема работает, но имеет свои недостатки, такие как высокая чувствительность к шуму фантомного питания, не балансное подключение (склонна к помехам) и высокое выходное сопротивление (нельзя использовать длинные кабели). Эта схема может быть использована для проверки капсюля электретного микрофона при подключении к микшерному пульту с помощью короткого кабеля. Также при использовании этой схемы шумы переходных процессов (например при включении или отключении фантомного питания, при присоединении к микшерному пульту, а так же отключении от него) имеют очень большой уровень. Другой недостаток этой схемы в том, что она не симметрично загружает питающую цепь фантомного питания. Это может сказаться на работоспособности некоторых микшерных пультов, особенно старых моделей (в некоторых микшерных пультах входной трансформатор может закоротить и сгореть, в этом случае пины 1 и 3 замыкаются через резистор 47Ом).
На практике эта схема работоспособна при использовании с современными микшерными пультами, но она не рекомендуется для проведения реальной записи, либо всякого другого применения. Гораздо лучше использовать схему с балансным подключением, она значительно сложнее, но намного лучше.
Симметричная схема подключения электретного микрофона
Выход этой схемы (Рис.20) симметричный, и имеет выходное сопротивление 2кОм, благодаря чему ее возможно использовать с микрофонным кабелем длинной до нескольких метров. Емкости в 10мкФ, которые включены на выход пинов Hot и Cold, должны быть высококачественными пленочными конденсаторами. Их номинал может быть уменьшен до 2,2мкФ если входное сопротивление предусилителя 10кОм или более. Если вы по какой-то причине используете вместо пленочных конденсаторов электролиты, то следует подбирать конденсаторы рассчитанные на напряжение более 50В. Кроме того, в параллель им необходимо включить пленочные конденсаторы в 100нФ. Конденсаторы, включаемые в параллель со стабилитроном должны быть танталовыми, но при желании совместно с ними можно использовать пленочные конденсаторы в 10нФ
Подключаемый кабель должен быть двужильным экранированным. Экран припаивается к стабилитрону и не припаивается к капсюлю. Распиновка стандартная для XLR разъема.
Улучшенная схема подключения электретного микрофона к фантомному питанию
В качестве биполярных PNP транзисторов могут использоваться BC479. В идеале они должны быть подобраны максимально одинаковыми, с целью минимального уровня шума и согласованности усиления. Имейте ввиду, что напряжение между коллектором и эмиттером может достигать 36В. Емкости в 1мкФ должны быть высококачественными пленочными конденсаторами. Схема может быть улучшена путем добавления конденсаторов номиналом 22пФ параллельно резисторам 100кОм. Для минимизации собственного шума резисторы номиналом 2,2кОм должны быть точно подобраны.
Внешний блок фантомного питания
Источник питания +48В заземлен на землю сигнальную (пин 1). Напряжение +48В может быть получено с использованием трансформатора и выпрямителя, с помощью батареек (5 штук по 9В, итого 45В, которых должно быть достаточно), либо с использованием DC/DC преобразователя, питаемого от батареи. Между сигнальными проводами и землей должны быть по два стабилитрона на 12В, включенные спина к спине, чтобы не допустить импульс в 48В через конденсаторы на вход микшерного пульта. Резисторы, номиналом 6,8кОм, следует использовать высокоточные (1%) для уменьшения уровня шума.
Получение напряжения +48 В для фантомного питания
В микшерных консолях напряжение фантомного питания обычно получают используя отдельный трансформатор, либо DC/DC преобразователь. Пример схемы, использующей DC/DC преобразователь можно найти на http://www.epanorama.net/counter.php?url=http://www.paia.com/phantsch.gif (схема одного микрофонного предусилителя от PAiA Electronics).
Если вы используете батарейка, то возможно вам будет полезно знать, что множество микрофонов, требующих фантомное питание, прекрасно работают и с напряжением меньше 48В. Попробуйте 9В, а затем увеличивайте его до тех пор, пока микрофон не начнет работать. Это гораздо проще, чем использовать DC/DC преобразователь. Однако необходимо помнить, что звучание микрофона, запитанного от меньшего напряжения, может сильно отличаться, и это следует учитывать. Пять батареек по 9В обеспечат питание 45В, которого должно хватить любому микрофону.
Влияние на динамический микрофон
Подключение динамического микрофона двужильным экранированным кабелем ко входу микшерного пульта с включенным фантомным питанием не приведет ни к каким физическим повреждениям. Так что с наиболее популярными микрофонами проблем быть не должно (если они правильно распаяны). Современные динамические микрофоны с балансным подключением сконструированы таким образом, что их подвижные элементы не чувствительны к положительному потенциалу, получаемому от фантомного питания, и они прекрасно работают.
Множество старых динамических микрофонов имеют центральный отвод, заземленный на корпус микрофона и экран кабеля. Это может привести к короткому замыканию фантомного питания на землю и спалить обмотку. Легко проверить так ли это в вашем микрофоне. С помощью омметра проверяется контакт между между сигнальными выводами (2 и 3) и землей (вывод 1, либо корпус микрофона). Если цепь не разомкнута, то не используйте данный микрофон с фантомным питанием.
Влияние фантомного питания на другое аудио оборудование
Фантомное питание в 48В это достаточно высокое напряжение, по сравнению с тем, с которым обычно работает обычное аудио оборудование. Необходимо быть очень внимательным и не включать фантомное питание на входах, к которым подключено оборудование, не предназначенное для этого.
В противном случае это может привести к повреждению оборудования. В особенности это касается оборудования потребительского класса, подключенного к пульту через специальный адаптер/конвертер. Для безопасного подключения используется трансформаторная развязка между источником сигнала и входом пульта.
Подключение профессиональных микрофонов к компьютерам
Типичные компьютерные аудио интерфейсы обеспечивают питание напряжением лишь 5В. Зачастую это питание носит название фантомного, но следует понимать, что оно не имеет ничего общего с профессиональной аудио техникой. Профессиональным микрофонам, как правило, требуется питание 48В, многие из них будут работать и с напряжением от 12 до 15 вольт, но бытовая звуковая карта не сможет обеспечить и этого.
В зависимости от бюджета и технической подкованности, вы можете либо перейти на использование бытовых микрофонов, либо самостоятельно изготовить внешний блок фантомного питания. Можно использовать как внешний источник напряжения, так и встроенный в компьютер блок питания. Как правило, каждый компьютерный блок питания имеет выход +12В, так что остается лишь подключить его правильном образом.
T-powering и A-B powering
T-powering обычно имеет напряжение 12В, подаваемое на балансную пару через резисторы на 180Ом. Из-за разности потенциалов на микрофонном капсюле, при подключении динамического микрофона через его катушку начнет течь ток, что негативно скажется на звучании, а спустя какое-то время приведет к повреждению микрофона. Таким образом к данной схеме могут быть подключены микрофоны, специально предназначенные для питания по технологии T-powering. Динамические и ленточные микрофоны при подключении будут повреждены, а конденсаторные скорее всего не будут работать должным образом.
Микрофоны, использующие T-powering, с точки зрения схемотехники представляют собой конденсатор, и, следовательно, препятствуют протеканию постоянного тока. Преимуществом технологии T-powering является то, что экран микрофонного кабеля не обязательно подключать с обоих концов. Эта особенность позволяет избежать появления земляной петли.
Блок фантомного питания
Потребовался источник фантомного питания для подключения конденсаторного микрофона к фотоаппарату. Сразу вопрос: ЗАЧЕМ? Затем, что фотик пишет звук куда лучше, чем встроенная звуковая карта компа, а микрофон конденсаторный просто уже был. Бюджетные внешние звуковые карты всё равно почти все требуют дополнительное фантомное питание. А те, что не требуют выпадают из рамок моего бюджета. Вот и решил попробовать заказать такой источник.
При подключении микрофона через него к фотику ни каких проблем, всё четко работает, всё четко, записывается. Однако первым делом всё же решил разобрать эту интересную коробочку. Корпус интересен тем, что купить её можно отдельно для своих радиоэлектронных нужд. Другой вопрос в цене, не очень он и дешев. Внутри такого корпуса можно расположить до трех печатных плат. Замечательная прям штука, если бы не цена).
Внутри блока фантомного питания платка из бюджетного текстолита, да и спаяна сама плата тоже весьма бюджетно. Однако ни каких помех на выходе при работе не наблюдается, во всяком случае таких помех, которые я бы мог измерить своим мультиметром. Напряжение на выходе +47В вместо +48, я не думаю что это так сильно критично. Во всяком случае работает всё должным образом.
Видим кучу электролитических конденсаторов никому не известного китайского производителя. Во всяком случае мне такой производитель не известен, а по работе я с производителями конденсаторов сталкиваюсь очень часто. Кстати о транзисторе и почему он не крепится ни на радиатор ни на корпус. Пол часика дал платке поработать контролируя температуру транзистора. Так он почти и не нагрелся в закрытом корпусе ситуация будет жестче, но я думаю его температура однозначно даже близко не подойдет к предельно допустимой.
Кстати стоит отметить, что блок питания этого девайса трансформаторный, 18В, 600мА. Если кому лень читать, то всё то же самое есть в видео и в добавок можно оценить качество записи через этот блок фантомного питания. Качество записи сравнил при записи через блок питания и через встроенный микрофон фотоаппарата.