Высокочувствительный микрофон своими руками. Почему микрофоны тихие и как их доработать

Рассмотрены схемы и конструкции высокочувствительных микрофонов в комплексе с самодельными малошумящими усилителями низкой частоты (УНЧ).

Конструирование чувствительного и малошумящего усилителя (УНЧ) имеет свои особенности. Наибольшее влияние на качество воспроизведения звуков и разборчивость речи оказывают амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя, уровень его шумов, параметры микрофона (АЧХ, диаграмма направленности, чувствительность и т.д.) или заменяющих его датчиков, а также их взаимная согласованность с усилителем. Усилитель должен иметь достаточное усиление.

При использовании микрофона - это 60дб-80дб, т.е. 1000-10000 раз. Учитывая особенности приема полезного сигнала и его низкую величину в условиях сравнительно значительного уровня помех, которые существуют всегда, целесообразно в конструкции усилителя предусмотреть возможность коррекции АХЧ, те. частотной селекции обрабатываемого сигнала.

При этом необходимо учитывать, что наиболее информативный участок звукового диапазона сосредоточен в полосе от 300 Гц до 3-3.5 кГц. Правда, иногда с целью уменьшения помех эту полосу сокращают еще больше. Использование полосового фильтра в составе усилителя позволяет значительно увеличить дальность прослушивания (в 2 и более раз).

Еще большей дальности можно достичь использованием в составе УНЧ селективных фильтров с высокой добротностью, позволяющих выделять или подавлять сигнал на определенных частотах. Это дает возможность значительно повысить соотношение сигнал/шум.

Элементарная база

Современная элементная база позволяет создавать качественные УНЧ на основе малошумящих операционных усилителей (ОУ), например, К548УН1, К548УН2, К548УНЗ, КР140УД12, КР140УД20 и т.д.

Однако, несмотря широкую номенклатуру специализированных микросхем и ОУ, и их высокие параметры, УНЧ на транзисторах в настоящее время не потеряли своего значения. Использование современных, малошумящих транзисторов, особенно в первом каскаде, позволяет создать оптимальные по параметрам и сложности усилители: малошумящие, компактные, экономичные, рассчитанные на низковольтное питание. Поэтому транзисторные УНЧ часто оказываются хорошей альтернативой усилителям на интегральных микросхемах.

Для минимизации уровня шумов в усилителях, особенно в первых каскадах, целесообразно использовать высококачественные элементы. К таким элементам относятся малошумящие биполярные транзисторы с высоким коэффициентом усиления, например, КТ3102, КТ3107. Однако в зависимости от назначения УНЧ используются и полевые транзисторы.

Большое значение играют и параметры остальных элементов. В малошумящих каскадах электронных схем используют оксидные конденсаторы К53-1, К53-14, К50-35 и т. п., неполярные - КМ6, МБМ и т. п., резисторы - не хуже традиционных 5% МЛТ-0.25 и МЛ Т-0.125, лучший вариант резисторов - проволочные, безиндуктивные резисторы.

Входное сопротивление УНЧ должно соответствовать сопротивлению источника сигнала - микрофона или заменяющего его датчика. Обычно входное сопротивление УНЧ стараются сделать равным (или немного больше) сопротивлению источника-преобразователя сигнала на основных частотах.

Для минимизации электрических помех целесообразно для подключения микрофона к УНЧ использовать экранированные провода минимальной длины. Электретный микрофон МЭК-3 рекомендуется монтировать непосредственно на плате первого каскада микрофонного усилителя.

При необходимости значительного удаления микрофона от УНЧ следует использовать усилитель с дифференциальным входом, а подключение осуществлять витой парой проводов в экране. Экран подключается к схеме в одной точке общего провода максимально близко к первому ОУ. Это обеспечивает минимизацию уровня наведенных в проводах электрических помех.

Малошумящий УНЧ для микрофона на К548УН1А

На рисунке 1 представлен пример УНЧ на основе специализированной микросхемы - ИС К548УН1А, содержащей 2 малошумящих ОУ. ОУ и УНЧ, созданный на базе этих ОУ (ИС К548УН1А), рассчитаны на однополярное напряжение питания 9В - ЗОВ. В приведенной схеме УНЧ первый ОУ включен в варианте, который обеспечивает минимальный уровень шумов ОУ.

Рис. 1. Схема УНЧ на ОУ К548УН1А и варианты подключения микрофонов: а - УНЧ на ОУ К548УН1А, б - подключение динамического микрофона, в - подключение электретного микрофона, г - подключение удаленного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 1:

• R1 =240-510, R2=2.4к, R3=24к-51к (подстройка усиления),
• R4=3к-10к, R5=1к-3к, R6=240к, R7=20к-100к (подстройка усиления), R8=10; R9=820-1.6к (для 9В);
• С1 =0.2-0.47, С2=10мкФ-50мкФ, С3=0.1, С4=4.7мкФ-50мкФ,
• С5=4.7мкФ-50мкФ, С6=10мкФ-50мкФ, С7=10мкФ-50мкФ, С8=0.1-0.47, С9=100мкФ-500мкФ;
• ОУ 1 и 2 - ОУ ИС К548УН1А (Б), два ОУ в одном корпусе ИС;
• Т1, Т2 - КТ315, КТ361 или КТ3102, КТ3107 или аналогичные;
• Т - ТМ-2А.

Выходные транзисторы данной схемы УНЧ работают без начального смещения (с Iпокоя=0). Искажения типа “ступенька" практически отсутствуют благодаря глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей второй ОУ микросхемы и выходные транзисторы. При необходимости изменения режима выходных транзисторов (Iпокоя=0) схему необходимо соответствующим образом откорректировать: включить в схему резистор или диоды между базами Т1 и Т2, два резистора по 3-5к с баз транзисторов на общий провод и провод питания.

Кстати, в УНЧ в двухтактных выходных каскадах без начального смещения хорошо работают уже устаревшие германиевые транзисторы. Это позволяет использовать с такой структурой выходного каскада ОУ с относительно низкой скоростью нарастания выходного напряжения без опасности возникновения искажений, связанных с нулевым током покоя. Для исключения опасности возбуждения усилителя на высоких частотах используется конденсатор СЗ, подключенный рядом с ОУ, и цепочка R8С8 на выходе УНЧ (достаточно часто RC на выходе усилителя можно исключить).

Малошумящий микрофонный УНЧ на транзисторах

На рисунке 2 представлен пример схемы УНЧ на транзисторах . В первых каскадах транзисторы работают в режиме микротоков, что обеспечивает минимизацию внутренних шумов УНЧ. Здесь целесообразно использовать транзисторы с большим коэффициентом усиления, но малым обратным током.

Это могут быть, например, 159НТ1В (Iк0=20нА) или КТ3102 (Iк0=50нА), или аналогичные.

Рис. 2. Схема УНЧ на транзисторах и варианты подключения микрофонов: а УНЧ на транзисторах, б - подключение динамического микрофона, в - подключение электретного микрофона, г - подключение удаленного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 2:

• R3=5.6к-6.8к (регулятор громкости), R4=3к, R5=750,
• R6=150к, R7=150к, R8=33к; R9=820-1.2к, R10=200-330,
• R11=100к (подстройка, Uэт5=Uэт6=1.5В),
• R12=1 к (подстройка тока покоя Т5 и Т6, 1-2 мА);
• С1=10мкФ-50мкФ, С2=0.15мкФ-1мкФ, С3=1800,
• С4=10мкФ-20мкФ, С5=1мкФ, С6=10мкФ-50мкФ, С7=100мкФ-500мкФ;
• Т1, Т2, Т3 -159НТ1 В, КТ3102Е или аналогичные,
• Т4, Т5 - КТ315 или аналогичные, но можно и МП38А,
• Т6 - КТ361 или аналогичные, но можно и МП42Б;
• М - МД64, МД200 (б), МЭК-3 или аналогичный (в),
• Т - ТМ-2А.

Использование подобных транзисторов позволяет обеспечить не только устойчивую работу транзисторов при малых коллекторных токах, но и достичь хороших усилительных характеристик при низком уровне шумов.

Выходные транзисторы могут использоваться как кремниевые (КТ315 и КТ361, КТ3102 и КТ3107, и т.п.), так и германиевые (МП38А и МП42Б и т.п.). Настройка схемы сводится к установке резистором R2 и резистором RЗ соответствующих напряжений на транзисторах: 1,5В - на коллекторе Т2 и 1,5В - на эмиттерах Т5 и Т6.

Микрофонный усилитель на ОУ с дифференциальным входом

На рисунке 3 представлен пример УНЧ на ОУ с дифференциальным входом . Правильно собранный и настроенный УНЧ обеспечивает значительное подавление синфазной помехи (60 дб и более). Это обеспечивает выделение полезного сигнала при значительном уровне синфазных помех.

Следует напомнить, что синфазная помеха - помеха, поступающая в равных фазах на оба входа ОУ УНЧ, например, помеха, наведенная на оба сигнальных провода от микрофона. Для обеспечения корректной работы дифференциального каскада необходимо точно выполнить условие: R1 =R2, R3=R4.

Рис.3. Схема УНЧ на ОУ с дифференциальным входом и варианты подключения микрофонов: а - УНЧ с дифференциальным входом, б - подключение динамического микрофона, в - подключение электретного микрофона, г - подключение удаленного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 3:

• R7=47к-300к (подстройка усиления, К=1+R7/R6), R8=10, R9=1,2к-2.4к;
• C1=0.1-0.22, C2=0.1-0.22, СЗ=4.7мкФ-20мкФ, C4=0.1;
• ОУ - КР1407УД2, КР140УД20, КР1401УД2Б, К140УД8 или другие ОУ в типовом включении, желательно с внутренней коррекцией;
• D1 - стабилитрон, например, КС133, можно использовать светодиод в обычном включении, например, АЛ307;
• М - МД64, МД200 (б), МЭК-3 или аналогичный (в),
• Т - ТМ-2А.

Резисторы целесообразно подобрать с помощью омметра среди 1%-резисторов с хорошей температурной стабильностью. Для обеспечения необходимого баланса рекомендуется один из четырех резисторов (например, R2 или R4) выполнить переменным. Это может быть высокоточный переменный резистор-подстроечник с внутренним редуктором.

Для минимизации шумов входное сопротивление УНЧ (значения резисторов R1 и R2) должно соответствовать сопротивлению микрофона или заменяющего его датчика. Выходные транзисторы УНЧ работают без начального смещения (с 1покоя=0). Искажения типа "ступенька” практически отсутствуют благодаря глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей второй ОУ и выходные транзисторы. При необходимости схему включения транзисторов можно изменить.

Настройка дифференциального каскада: подать синусоидальный сигнал 50 Гц на оба входа дифференциального канала одновременно, подбором величины RЗ или R4 обеспечить на выходе ОУ 1 нулевой уровень сигнала 50 Гц. Для настройки используется сигнал 50 Гц, т.к. электросеть частотой 50 Гц дает максимальный вклад в суммарную величину напряжения помехи. Хорошие резисторы и тщательная настройка позволяют достичь подавления синфазной помехи 60дб-80дб и более.

Для повышения устойчивости работы УНЧ целесообразно зашунтировать выводы питания ОУ конденсаторами и на выходе усилителя включить RC-целочку (как в схеме усилителя на рисунке 1). Для этой цели можно использовать конденсаторы КМ6.

Для подключения микрофона использована витая пара проводов в экране. Экран подключается к УНЧ (только в одной точке!!) максимально близко от входа ОУ.

Улучшеные усилители для чувствительных микрофонов

Применение в выходных каскадах УНЧ низкоскоростных ОУ и эксплуатация кремниевых транзисторов в усилителях мощности в режиме без начального смещения (ток покоя равен нулю - режим В) может, как это уже отмечалось выше, привести к переходным искажениям типа “ступенька”. В этом случае для исключения данных искажений целесообразно изменить структуру выходного каскада таким образом, чтобы выходные транзисторы работали с небольшим начальным током (режим АВ).

На рисунке 4 представлен пример подобной модернизации приведенной схемы усилителя с дифференциальным входом (рисунок 3).

Рис.4. Схема УНЧ на ОУ с дифференциальным входом и с низким уровнем искажений выходного каскада.

Элементы для схемы на рисунка 4:

• R1=R2=20к (равно или немного выше максимального сопротивления источника в рабочем диапазоне частот),
• RЗ=R4=1м-2м; R5=2к-10к, R6=1к-Зк,
• R7=47к-300к (подстройка усиления, К=1+R7/R6),
• R8=10, R10=10к-20к,R11=10к-20к;
• С1 =0.1-0.22, С2=0.1-0.22, СЗ=4.7мкФ-20мкФ, C4=0.1;
• ОУ - К140УД8, КР1407УД2, КР140УД12, КР140УД20, КР1401УД2Б или другие ОУ в типовом включении и желательно с внутренней коррекцией;
• Т1, Т2 - КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или аналогичные;
• D2, D3 - КД523 или аналогичные;
• М - МД64, МД200, МЭК-3 или аналогичный (в),
• Т - ТМ-2А.

На рисунке 5 представлен пример УНЧ на транзисторах . В первых каскадах транзисторы работают в режиме микротоков, что обеспечивает минимизацию шумов УНЧ. Схема во многом аналогична схеме на рисунке 2. Для увеличения доли полезного сигнала низкого уровня на фоне неизбежных помех в схему УНЧ включен полосовой фильтр, обеспечивающий выделение частот в полосе 300 Гц -3.5 кГц.

Рис.5. Схема УНЧ на транзисторах с полосовым фильтром и варианты подключения микрофонов: а - УНЧ с полосовым фильтром, б - подключение динамического микрофона, в - подключение электретного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 5:

• R1=43к-51к, R2=510к (подстройка, Uкт2=1.2В-1,8В),
• R3=5.6к-6.8к (регулятор громкости), R4=3к, R5=8.2к,
• R6=8.2к, R7=180, R8=750; R9=150к, R10=150к, R11=33к,
• R12=620, R13=820-1,2к, R14=200-330,
• R15=100к (подстройка, Uэт5=Uэт6=1.5В), R16=1 к (подстройка тока покоя Т5 и Т6, 1-2мА);
• С1=10мкФ-50мкФ, С2=0.15-0.33, С3=1800,
• С4=10мкФ-20мкФ, С5=0.022, С6=0.022,
• С7=0.022, С8=1мкФ, С9=10мкФ-20мкФ, С10=100мкФ-500мкФ;
• Т1, Т2, Т3 -159НТ1 В, КТ3102Е или аналогичные;
• Т4, Т5 - КТ3102, КТ315 или аналогичные, но можно и устаревшие, германиевые транзисторы, например, МП38А,
• Т6 - КТ3107 (если Т5 - КТ3102), КТ361 (если Т5 - КТ315) или аналогичные, но можно и устаревшие, германиевые транзисторы, например, МП42Б (если Т5 - МП38А);
• М - МД64, МД200 (б), МЭК-3 или аналогичный (в),
• Т - ТМ-2А.

В данной схеме также целесообразно использовать транзисторы с большим коэффициентом усиления, но малым обратным током коллектора (Iк0), например, 159НТ1В (Iк0=20нА) или КТ3102 (Iк0=50нА), или аналогичные. Выходные транзисторы могут использоваться как кремниевые (КТ315 и КТ361, КТ3102 и КТ3107, и т.п.), так и германиевые (устаревшие транзисторы МП38А и МП42Б и т.п.).

Настройка схемы, как и в случае схемы УНЧ на рис.11.2, сводится к установке резистором R2 и резистором RЗ соответствующих напряжений на транзисторах Т2 и Т5, Т6: 1,5В - на коллекторе Т2 и 1,5В - на эмиттерах Т5 и Т6.

Конструкция микрофона

Из большого листа плотной бумаги с ворсом, под бархат, изготавливается труба диаметром 10-15 см и длиной 1.5-2 м. Ворс, как можно догадаться, конечно, должен быть не снаружи, а внутри. В один конец этой трубы вставляется чувствительный микрофон. Лучше если это будет хороший динамический или конденсаторный микрофон.

Однако можно воспользоваться и обычным, бытовым, микрофоном. Это может быть, например, динамический микрофон типа МД64, МД200 или даже миниатюрный МКЭ-3.

Правда, с бытовым микрофоном результат будет несколько хуже. Конечно, микрофон необходимо подключить с помощью экранированного кабеля к чувствительному усилителю с малым уровнем собственных шумов (рис.1 и 2). Если длина кабеля превышает 0.5 м, то лучше воспользоваться микрофонным усилителем, имеющим дифференциальный вход, например, УНЧ на ОУ (рис.

Это позволит уменьшить синфазную составляющую помех - различного рода наводки от ближайших электромагнитных устройств, фон 50 Гц от сети 220 В и т. д. Теперь о втором конце данной бумажной трубы. Если этот свободный конец трубы направить на источник звука, например, на группу разговаривающих людей, то можно услышать речь. Казалось бы ничего особенного.

Именно для этого и существуют микрофоны. И труба для этого совершенно не нужна. Однако удивительно то, что расстояние до разговаривающих может быть значительным, например, 100 и более метров. И усилитель, и микрофон, снабженный такой трубой, позволяют все достаточно хорошо слышать на таком значительном удалении.

Расстояние может быть даже увеличено при использовании специальных селективных фильтров, позволяющих выделять или подавлять сигнал в узких полосах частот.

Это дает возможность повысить уровень полезного сигнала в условиях неизбежно существующих помех. В упрощенном варианте вместо спецфильтров можно применить полосовой фильтр в УНЧ (рис. 4) или воспользоваться обычным эквалайзером - многополосным регулятором тембра, в крайнем случае - традиционным, т.с. обычным, двухполосным, регулятором тембра НЧ и ВЧ.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е - Электроника и шпионские страсти-3.

Сложность выбора микрофона под вокал заключается в неоднозначности характеристик данного устройства с точки зрения раскрытия индивидуальных голосовых качеств исполнителя. В идеале каждый пользователь стремится выбирать модель, которая бы наилучшим образом подчеркивала достоинства его вокала и также скрывала недостатки. Определить, насколько конкретный микрофон сможет справиться с этой задачей, не так просто. Более того, даже покупка дорогостоящей премиальной версии с передовыми рабочими показателями не будет гарантией его эффективной работы в разных условиях применениях. И все же выбрать оптимальный микрофон для вокала можно, если в комплексе учитывать его эксплуатационные свойства, не забывая о функциональных особенностях и конструкционной эргономике.

Основные критерии выбора

Рабочие свойства микрофона дают понять, насколько точно может раскрыть вокальные данные конкретная модель. Это не означает, что он позволит лучшим образом их отразить, но сам факт наличия такого потенциала является основой для выбора. Итак, внимание рекомендуется обращать на такие показатели, как чувствительность, амплитудно-частотный диапазон и особенности направленности. Это главные характеристики, которыми отличаются микрофоны вокальные разных моделей. На практике эти параметры могут влиять на детализацию звучания, отсутствие или присутствие завалов отдельных частот, стабильность поддержки громкости и т. д.

Амплитудно-частотный спектр в аудиоаппаратуре чаще всего представлен одинаковыми значениями, поэтому особого внимания на эту величину не обращают. Тем не менее в случае с микрофонами важна каждая деталь и учет импульсной частотной характеристики имеет большое значение. Например, если выбирается микрофон для записи вокала, то эта характеристика определит, насколько эффективной будет реакция устройства на электрические импульсы. В совокупности чувствительность, частотный спектр и тип направленности прибора обеспечат тот или иной характер взаимодействия не только исполнителя с микрофоном, но и связку с дополнительным оборудованием. Не стоит забывать, что в процессе записи и воспроизведения участвует также другая специализированная техника. Микрофон как минимум должен соответствовать качественными характеристиками основному оборудованию. И напротив, если был приобретен высококачественный современный микрофон, то его функция может быть неэффективной при использовании в комплексе с бюджетной аппаратурой. Например, эксплуатационные показатели могут не раскрыться, даже если используется дешевый акустический кабель.

Чувствительность микрофона

От чувствительности зависит уровень напряжения, которое формируется на выходе микрофона в процессе звукового воздействия. Иными словами, это электрическая отдача акустического импульса, получаемая в момент исполнения вокальных партий. Обычно для оценки этого показателя используется понятие звукового давления, но специалисты все же рекомендуют использовать комплексный подход, то есть учитывать и частоту синусоидального сигнала звуковой волны, и выходное напряжение. Как же влияет чувствительность микрофона на качество его работы? На первый взгляд может показаться, что высокое значение как таковое свидетельствует о возможности раскрытия широкого потенциала вокальных данных. Но это не совсем так, и как раз чувствительность демонстрирует обманчивость высоких эксплуатационных показателей как прибора.

Чувствительность лишь дает информацию о способности устройства улавливать сигнал с той или иной силой, что будет выражаться в мощности обратной отдачи с воспроизведением звука. Однако качество работы микрофона именно с точки зрения акустических свойств в минимальной степени зависит от чувствительности, поскольку высокую степень восприимчивости мембраны могут свести к нулю искажения и помехи, значимость которых также возрастает. Несмотря на для вокала должен подбираться с учетом оптимального показателя чувствительности. Если планируется выступление на сцене, то этот показатель должен быть высоким, но для студии звукозаписи нет потребности в усилении восприимчивости. К слову, для универсальных нужд оптимальным выбором станет цифровая модель, так как она позволяет гибко настраивать величину чувствительности под конкретные задачи и условия применения устройства.

Учет параметров направленности

В некотором смысле с чувствительностью связана и направленность микрофона. Показатель чувствительности, как уже отмечалось, выражает способность устройства улавливать силу далее преобразуя ее в напряжение. Диаграмма направленности, в свою очередь, указывает на то, с какой именно стороны прибор воспринимает сигнал наилучшим образом. Например, всенаправленные микрофоны вокальные одинаково работают с боковой чувствительностью, в обработке передних и задних звуковых волн. Двунаправленные модели обычно ориентируются на работу с боковыми сторонами, но не воспринимают сигналы спереди и с заднего направления.

Наиболее популярны однонаправленные модификации, в которых предусматривается три диаграммы направленности на выбор. Что это значит на практике? Это схемы захвата звучания, которые представлены кардиоидной, суперкардиоидной и гиперкардиоидной моделями диаграмм. При этом все три варианта нечувствительны к внеосевому и заднеосевому звучанию, которое исходит от источников, расположенных позади или сбоку. Например, традиционная диаграмма кардиоидного типа по своей форме охвата напоминает сердце. В такой конфигурации устройство игнорирует звуки в передней зоне и отчасти - сбоку. Гиперкардиоидная и суперкардиоидная конфигурации отличаются тем, что оставляют узкие зоны охвата звукового спектра сбоку и в передней части. Современный микрофон для вокала в некоторых исполнениях предусматривает и возможность настройки зон чувствительности. Это круговые или мультидиаграммные модели, которые позволяют переключать устройство на разные направления захвата в зависимости от условий применения - например, в студии или на сцене.

Частотный диапазон

Амплитудно-частотный спектр определяет коридор величин, в рамках которых будет формироваться выходной сигнал. На данный момент сегмент вокальных моделей представляет устройства, работающие в диапазоне 80 Гц - 15 кГц. Это оптимальный спектр именно для вокального прибора. Если же требуется профессиональный микрофон для вокала, том-томов и малых барабанов, то лучше обращаться к версиям с диапазоном от 50 Гц. Аппараты, работающие с частотами от 30 Гц, уже относятся не просто к профессиональным, а к специализированным, которые используются для нестандартных задач звукозаписи.

Частотный спектр может быть связан с чувствительностью. Так, если восприимчивость сигнала определяет, насколько микрофон способен улавливать ходящий сигнал, то частотный спектр свидетельствует о способности прибора работать с передачей выходного сигнала в разных уровнях. Это очень важная зависимость именно в плане индивидуального выбора. Даже при номинальной поддержке вышеупомянутого спектра разные микрофоны по-своему могут обрабатывать частоты. Одни модели лучше работают с верхними диапазонами, а другие - с нижними. Причем громкость микрофона как средство коррекции показателей частотной обработки и воспроизведения не поможет. Значение имеет именно базовый потенциал способностей справляться с пиками и спадами выходного сигнала. Также следует учитывать так называемый эффект близости. Он выражается в том, что по мере приближения микрофона к источнику звучания низкий спектр частот становится более детальным и глубоким. По сути, это явление относится к искажениям, но в некоторых случаях звукоинженеры используют его именно как дополнительный акустический эффект.

Динамический или ленточный микрофон для вокала?

Рабочую основу представляет комбинация катушки индуктивности и чувствительного элемента в виде мембраны. В процессе воздействия звукового сигнала происходит изменение напряжения в катушке под действием и самой мембраны с ее колебаниями. Причем катушка работает в условиях постоянного действия магнитного поля. Это оптимальный микрофон для голоса, который рассчитан на использование в рамках концертов. Конструкция отличается массивностью корпуса и наличием специального крепления для удержания в руке. Что касается рабочих свойств, то они ориентируются на живую запись с игнорированием внеосевых звуков.

Модели ленточного типа, напротив, имеют хрупкую конструкцию и более чувствительную внутреннюю начинку, которая ориентируется на более точную и детализированную обработку сигналов. Вместо мембраны в таком микрофоне используется тонкая лента, за счет колебаний которой и происходит изменение показателей напряжения. Работа ленточного устройства характеризуется мягкой восприимчивостью, что позволяет с большей эффективностью применять его в звукозаписи, причем не только голоса, но и музыкальных инструментов. Впрочем, микрофон для студийной записи можно найти и в линейках с динамическими моделями. Обычно это универсальные устройства, благодаря настройкам которых можно решать разные задачи.

Если говорить о работе с записью инструментальных звуков, то обращать внимание стоит и на специализированные модификации. Например, те же динамические микрофоны выпускаются в версиях для барабанов, том-томов, духовых инструментов и т. д. Обычно такие модификации обеспечиваются широким спектром параметров регуляции, как в показателе чувствительности, так и по направленности захвата сигнала.

Чем отличается конденсаторный микрофон для сцены?

Данная версия вокального микрофона в своей внутренней конструкции предусматривает содержание чувствительной тонкой ленты и металлической пластины. Такая комбинация и образует своего рода конденсатор, на который от сетевого источника или аккумулятора подается заряд. Непосредственно колебания напряжения происходят за счет взаимодействия вибрирующей ленты и пластины. Это хороший микрофон для звукозаписи в студии, но в открытых концертных площадках он проявляет себя не лучшим образом. При этом существуют разные модификации Например, пользуется популярностью целая линейка устройств, рассчитанных на работу с музыкальными инструментами - от струнных до ударных.

В некоторых исполнениях конденсаторные устройства дополняются специальными переключателями, расширяющими акустические возможности прибора. Так, система roll-off предназначена для коррекции частотного диапазона на низком уровне. Также с его помощью при необходимости можно понижать чувствительность - эта функция особенно важна при использовании микрофона в студии. Но следует учитывать, что дополнительная оснастка опциями повышает и ценник модели. Ответ на вопрос о том, сколько стоит микрофон с переключателем roll-off, может предполагать суммы порядка 40-50 тыс. руб. Правда, это касается продукции известных фирм, славящихся хорошим качеством. Распространены и широкомембранные конденсаторные модели. Эти версии отличаются крупной конструкцией и большим диаметром мембран порядка 3 см. Они также предназначены для звукозаписи, но по большей части в любительских нуждах.

Модель Shure SM-58

Американская компания Shure относится к лидерам в сегменте производства звукового оборудования. В данном случае рассматривается модель динамического микрофона SM-58, которая подходит для использования на концертах и в студийной звукозаписи. Данный микрофон «Шур» хорош не только основными рабочими характеристиками, но и эргономикой конструкции. Разработчики этой фирмы традиционно выпускают компактные ручные модели с удобными формами и эта версия полностью укладывается в концепцию комфортного минимализма.

Что касается акустических возможностей, то начинка заточена на глубокую обработку всех основных оттенков голоса. Устройство работает с кардиоидной диаграммой направленности, что позволяет рационально разграничивать области целевого и стороннего звучания. Частотный диапазон варьируется от 50 Гц до 15 кГц. Данный спектр позволяет рассчитывать на раскрытие возможностей вокала с ясным и прозрачным звучанием. Вопрос о том, сколько стоит микрофон в этом исполнении, также не разочарует поклонников марки: ценник в среднем составляет 10 тыс., что неплохо для качественного устройства такого уровня. Особенно если учесть наличие технологических особенностей, которые выражаются и в оригинальной конструкции, и в устройстве коммутационных систем.

Модель Neumann U 87 Ai

Высококачественная и технологичная модель, предназначенная для профессиональной Данное устройство некоторые специалисты рассматривают как эталон студийных микрофонов на сегодняшний день. Аппарат отличается несколькими диаграммами направленности, среди которых круговая, восьмиобразная и кардиоидная. И если микрофон «Шур» в модификации SM-58, скорее, рассчитан на использование одного определенного спектра охвата звука, то в данном случае пользователь может с помощью селектора выбирать наиболее подходящую конфигурацию по узким направлениям. Кроме того, предусматривается и возможность выполнения среза частот и понижения сигнала. Это касается обработки нижнего спектра.

Если говорить о конструкционных особенностях, то они выражаются в увеличенном размере мембраны, применении разъема нового поколения XLR3F, а также в отключаемом аттенюаторе на 10 дБ. Данная модель оптимально подойдет и для любительских задач, поскольку эргономика настройки и управления реализована по традиционной схеме. Но, есть и недостаток, которым обладает этот микрофон. Цена устройства составляет порядка 220-230 тыс. По этой причине данную модификацию в основном применяют крупные музыкальные студии и телекомпании, которым необходимо обеспечивать высококачественное чистое звучание.

Модель Sennheiser MK 8

Немецкий производитель Sennheiser, скорее, известен традиционным акустическим оборудованием, а также наушниками для профессионального и любительского использования. Но и удачные микрофоны нередко появляются в семействах данной марки. В частности, хороший микрофон в исполнении MK 8 можно использовать и в домашних условиях, и в студийной записи. Это конденсаторная модель с двойной диафрагмой, характеризующаяся точной и мягкой трансляцией звучания. Для максимального раскрытия вокальных данных разработчики предусмотрели возможность использования круговой, расширенной, суперкардиоидной и стандартной кардиоидной конфигураций направленности.

Примечательна и другая особенность модели. Дело в том, что пользователь MK 8 получает возможность адаптации микшера любого типа к аудиотракту через трехступенчатый аттенюатор. Вообще, набор аксессуаров в комплекте с данной моделью сделал устройство практически универсальным, во всяком случае, это касается каналов подключения модели к сторонней аппаратуре помимо микшера. Отдельного внимания также заслуживают и высококачественные системы фильтрации, которые при необходимости могут устранить и упомянутый эффект приближения к источнику звучания, и воздействие структурного шума. В целом же можно констатировать, что это технологичный, функциональный и просто качественный микрофон. Цена модели, правда, тоже немаленькая и составляет порядка 50 тыс.

Как выбрать оптимальный вариант?

В выборе микрофона сложно ориентироваться на конкретные характеристики, не имея четкого понимания о будущей эксплуатации устройства. Так, отличия в подходах к выбору обуславливаются не только сферой применения, но и тонкостями технической организации рабочего процесса. Значение имеет и способ подключения, и требования к записи, а также возможные внешние воздействия на конструкцию аппарата.

При этом в подборе устройства для универсальных нужд специалисты рекомендуют придерживаться усредненных характеристик, делая акцент все же на передовых технологиях. Например, стандартный разъем микрофона XLR для балансного подключения постепенно уступает место более выгодному формату XLR3F. Правда, подобные изменения преимущественно затрагивают именно аксессуары и внешнюю фурнитуру. Внутренняя начинка с конструкционным устройством тех же ленточных мембран сохраняет принципиальную конфигурацию с допуском незначительных корректировок. В любом случае рассчитывать на качественную реализацию технического устройства микрофона придется только в случае приобретения модели от крупного производителя. Даже если бюджетная модификация от малоизвестного изготовителя будет располагать схожими номинальными характеристиками, это вовсе не значит, что и на практике модель обеспечит то же качество звучания. Впрочем, бывают и такие исключения.

Микрофон может использоваться как для записи музыки дома, стриминга или караоке, так и для концертных выступлений и записи целого оркестра. Динамические микрофоны, способные пережить резкие перепады звукового давления часто используют для точной передачи звука ударных, а конденсаторные микрофоны могут записывать даже самые тихие звуки.

Конденсаторные и динамические микрофоны

Конденсаторные микрофоны более чувствительны, имеют широкий частотный диапазон, передают звук достовернее и могут быть очень компактными. Но они слишком чувствительны к падениям или ударам и не могут работать на холоде. Кроме того, для работы конденсаторного микрофона нужно дополнительное питание 48 В. Такая функция есть во многих микшерных пультах, предусилителях, внешних звуковых картах и других устройствах с микрофонным входом. Если же его нет, можно дополнительно приобрести блок с фантомным питанием. Конденсаторные микрофоны чаще всего используют в студиях звукозаписи, на телевидении и при видеосъемке.

Динамические микрофоны выдерживают резкие звуки или перепады в звуковом давлении, поэтому их часто используют для записи ударных установок. Их конструкция более надежная и менее подвержена выходу из строя после падения. Для динамических микрофонов в меньшей степени характерна проблема «обратной связи», они меньше «ловят» низкочастотные шумы или призвуки. Но у них не самый широкий частотный диапазон и ниже достоверность передачи звука. Динамические микрофоны используют в студиях, на выезде, на концертах, в театрах и дома.

Характеристики микрофонов

Чувствительность микрофона указывается в дБ, и чем меньше это значение по модулю, тем проще микрофону записывать тихие звуки. Некоторые динамические микрофоны имеют достаточно низкую чувствительность в -70 дБ, тогда как многие конденсаторные микрофоны обладают более высокой чувствительностью на уровне от -46 до -35 дБ и выше. Если необходимо провести запись в непосредственной близости от микрофона, не нужно гнаться за устройствами с высокой чувствительностью, и наоборот, если задача предполагает извлечение достаточно тихих звуков в камерной атмосфере (акустическая гитара, струнный квартет), нужно позаботиться о микрофоне с более высокой чувствительностью.

Максимальный уровень звукового давления (SPL) показывает, на какую громкость звука рассчитан микрофон. Высокими значениями уровня звукового давления являются показатели более 90 дБ. Такой шум можно ощутить вблизи Ниагарского водопада или на рок-концерте. Уровень шума в тихой студии звукозаписи составляет 10 дБ, а взлетающий реактивный самолет способен развивать звуковое давление, близкое к болевому порогу человека в 130 дБ. Микрофоны с высоким показателем максимального уровня звукового давления стоит выбирать для концертной деятельности или любой другой области, где источник звука очень мощный.

Одни из самых важных параметров микрофона динамический диапазон (способность воспроизводить самые тихие и самые громкие звуки без искажений) и отношение «сигнал/шум» (разница в дБ между 94 дБ динамического диапазона микрофона и собственным шумом). Что чем это значение, тем лучше - вы получите более чистое, прозрачное и динамичное звучание.

Чем шире частотный диапазон, тем звук при передаче более естественный и натуральный - и басовые инструменты не «съедаются», и высокие ноты хорошо слышны. Почти все динамические микрофоны имеют диапазон от 50 – 80 Гц до 15 кГц - этого достаточно для вокала и большей части акустических инструментов, за исключением самых низко- и высокочастотных - контрафагота, тубы, большого органа, рояля, контрабаса, большого барабана и скрипки, цимбал и многих деревянных духовых инструментов. Если же стоит задача качественно записать выступление симфонического оркестра, микрофон лучше подбирать с более широким диапазоном - конденсаторный. Для простой передачи речи достаточно охвата в 100 –10 000 Гц.

Чем больше сопротивление микрофона, тем хуже его слышно, если не использовать микшерный пульт или звуковую карту со встроенными предусилителями. При подключении высокоомного микрофона к стандартному входу компьютера или караоке звук будет очень тихим.

Специализированные микрофоны

Микрофоны для общения по сети стоят недорого, поскольку от них не требуют высокого качества звукопередачи. Они бывают настольного исполнения либо в виде «прищепки» для крепления на одежду.

Микрофоны для больших конференций четко передают речь и устраняют посторонние звуки (кашель, шуршание бумаг). Их можно разделить на настольные поверхностные микрофоны, микрофоны «на гусиной шее», микрофоны пограничного слоя (встраиваются в стол или в кафедру вровень с их поверхностью), а также ручные, петличные и головные.

Когда за небольшим столом собирается группа из нескольких человек, не обязательно каждому ее участнику ставить отдельный микрофон, достаточно установить в центре стола один всенаправленный микрофон. Если же участвующих в конференции много, и им необходимо говорить часто по очереди или выступать по одному перед всеми, лучше использовать однонаправленный микрофон «на гусиной шее», кардиоидный или суперкардиоидный, который улавливает звук только непосредственно говорящего в него.

Более продвинутый вариант - большие конференц-системы, состоящие из пульта «председателя» (который может управлять другими микрофонами), пультов «делегатов» и головного устройства, которое позволяет делать переводы, запись самой конференции и назначение групп делегатов. У таких пультов есть кнопка вкл/выкл, возможность подключения наушников, у некоторых - выбор перевода, встроенный динамик и подсветка на стержне микрофона.

Микрофоны для записи видео фотоаппаратом имеют возможность установки в «горячий башмак» (hot shoe) фотоаппарата и подключаются к нему через разъем 3,5 мм mini-jack (реже XLR).

Беспроводные микрофоны

Беспроводные микрофоны очень удобны и часто бывают необходимы в разных сферах - в театрах, на концертах или лекциях в больших аудиториях. Первое, что здесь необходимо учитывать - это расстояние, на котором может работать система, в среднем это 50 – 60 м. Но существуют и системы с дальностью действия до 100 м. Если нужно использовать несколько радиосистем в одном месте, нужно учитывать, сколько радиосистема может иметь разных частот, чтобы они не создавали друг другу проблем.

Головной или петличный микрофон, работающий с радиосистемой, имеет поясной (или карманный) передатчик, микрофон к которому подключается кабелем небольшой длины. Но не всякий микрофон можно подключить к любому передатчику. Недостаток беспроводных микрофонов - необходимость смены батареек или подзарядки аккумуляторов в среднем через 6 ч работы.

Дорогой профессиональный микрофон нет смысла приобретать, если нет соответствующего оборудования для его подключения - предусилителей или студийных звуковых карт и профессиональных записывающих устройств, а также подготовленного помещения (студии). Он не сможет работать в таких условиях в соответствии с заявленными характеристиками.

Если вы ищете недорогой, но качественный и надежный микрофон для дома, например, чтобы петь в домашнем караоке или записывать вокал на ноутбук, лучше выбрать динамический микрофон, поскольку он наименее подвержен поломке при случайных падениях или ударах и не требует дополнительного питания. Достаточно подключить его к звуковой карте, караоке-системе или в микшерный пульт.

Если микрофон подбирается для записи подкастов в домашних условиях, нужно учесть, насколько он чувствителен и «капризен» - конденсаторный микрофон с высокой чувствительностью будет записывать звуки работающих электроприборов в комнате. Для их устранения нужно будет позаботиться о дополнительных аксессуарах: поп-фильтре и микрофонной стойке.

Справочная статья, основанная на экспертном мнении автора.

Для сборки схемы чувствительного микрофона нам понадобится:

Запись сделана на капсюль без схемы предварительного усилителя.