Suradnik:Dubravko1/mojpredlozak1

Aktivni elektronički elemeti kao što su elektronska cijev, bipolarni ili unipolarni tranzistor ne mogu kao takvi sami obavljati funkciju pojačanja električnog signala, već im je u tu svrhu potrebno postaviti odgovarajuće istosmjerne napone i struje u tzv. radnu točku. Radna točka pobliže određuje dinamičke karakteristike sklopa, a uz njezin položaj na izlaznoj karakteristici aktivnog elementa povezan je i pojam klase u kojoj djeluje elektronički sklop. ...........................................................................................

Vrste mikrofona

Ugljeni mikrofon

Ugljeni mikrofon

Ugljeni mikrofon patentirao je Thomas Alva Edison u ožujku 1877. godine i do pojave elektronskih cijevi bio je jedina naprava koja je pretvarala zvuk u električni signal. Koristio se u telekomunikacijama od samih početaka pa sve do osamdesetih godina prošlog stoljeća. Prednosti su mu bile jednostavnost, niska cijena, mehanička otpornost i visoka razina izlaznog signala. Međutim, relativno velika nelinearna izobličenja i visok šum onemogućili su mu širu namjenu.

Način rada ugljenog mikrofona se zasniva na pojavi promjene električnog otpora zrnaca grafita smještenih u kućište mikrofona. Uslijed promjenljivog zvučnog tlaka ispred memebrane mikrofona dolazi do promjene električnog otpora ugljenog mikrofona i svojevrstne “modulacije” istosmjerne električne struje ovisno o amplitudi zvučnog tlaka. Izmjenična komponenta struje na drugom kraju strujnog kruga uzrokovala je titranje membrane u elektromagnetnoj slušalici koja je na taj način pretvarala električni signal natrag u zvuk.

Dinamički mikrofon

Dinamički mikrofon

Dinamički mikrofon radi na principu elektromagnetske indukcije gdje zvučni valovi na pogodan način uzrokuju gibanje titrajne zavojnice ili trake.

Otporan je na vlagu, mehanički izdržljiv, zadovoljavajućih prijenosnih karakteristika i relativno jeftin.

Izvede li se kao dinamički mikrofon s titrajnom zavojnicom ima zadovoljavajući izlazni napon za neposredan priključak na prepojačalo.

Izvede li se, međutim, kao dinamički mikrofon s trakom, izlazni napon se redovito povećava na odgovarajućem mikrofonskom transformatoru, a u svrhu postizavanja što boljeg odnosa signal/šum.

Kondenzatorski mikrofon

Unutrašnjost kondenzatorskog mikrofona

Kondenzatorski, odn. elektrostatski mikrofon izveden je na način da je membrana mikrofona jedna od ploča električnog kondenzatora izvedenog u obliku kapsule.

Kondenzator može biti spojen na dva načina. Ukoliko je spojen u istosmjerni električni strujni krug, tada se titranjem membrane mijenja kapacitet kondenzatora u električnom strujnom krugu i stvara odgovarajuća izmjenična struju, odn., izmjenični pad napona na otporniku vrlo velikog otpora. Ukoliko se, međutim, kondenzator spaja u krug oscilatora dovoljno visoke frekvencije, tada se titranjem membrane mijenja frekvencija oscilatora te se nakon frekvencijske demodulacije nalazi odgovarajući tonski signal.

Kondenzatorski mikrofoni proizvode se u širokom spektru namjena, od relativno jeftinih komercijalnih mikrofona pa sve do profesionalnih mikrofona namijenjenih studijskom snimanju. Nedostatak im je jedino potraba za posebnim izvorom napajanja, no taj nedostatak nadoknađuju svojom kvalitetom. Kondenzatorski mikrofoni izvode se i s dvije membrane koje ostvaruju različite usmjerne karakteristike.

Karakteristike mikrofona

Usmjerna karakteristika mikrofona

Usmjerna karakteristika pokazuje osjetljivost mikrofona u ovisnosti od smjera dolaska zvuka gledano u horizontalnoj ravnini. Razne usmjerne karakteristike postižu se različitim mehaničkim izvedbama mikrofona (zaslonima, apsorpcionim materijalima i td.) te izvedbom mikrofona s dvije, električki spojene membrane.

Usmjerna karakteristika može biti:

• kružna, gdje mikrofon ima jednaku osjetljivost sa svih strana (0 to 360°),
• kardioidna, gdje je osjetljivost mikrofona s prednje strane nešto veća u odnosu na stražnju,
• hiperkardioidna, gdje je osjetljivost sa stražnje strane još više umanjena,
• u obliku "osmice" gdje je osjetljivost mikrofona jednaka s prednje i stražnje strane, ali je umanjena s bočnih strana.

Nelinearna izobličenja

Podatak o visini ukupnih nelinearnih izobličenja (THD, total harmonic distortion) daje se uz podatak o maksimalnom zvučnom tlaku koji je karakterističan za takvo nelinearno izbličenje. Na primjer podatak: "142 dB SPL ("sound pressure level")  THD < 0.5%" se odnosi na zvučni tlak od 142 dB iznad praga čujnosti pri čemu će ukupna nelinearna izobličenja biti manja od 0,5%.

Dinamički opseg mikrofona

Dinamički opseg mikrofona daje podatak o razlici maksimalnog zvučnog tlaka i praga šuma te na izvjestan način govori znatno manje o mikrofonu u odnosu na podatak o maksimalnom tlaku za određenu razinu nelinearnih izobličenja i o razini unutarnjeg šuma mikrofona izraženoj u dB u odnosu na prag čujnosti.

Osjetljivost mikrofona

Osjetljivost mikrofona govori o izlaznom naponu mikrofona u odnosu na odgovarajući zvučni tlak ispred mikrofona, a na određenoj udaljensti ispred mikrofona (1 m). Mikrofon s većom osjetljivosti imat će veći izlazni napon za isti zvučni tlak te će se moći priključiti na pojačalo s manjim pojačanjem. Izražava se u mV/Pa (milivolta/pascalu) pri frekvenciji zvučnog vala od 1 kHz. Nešto stariji način je izražavanje osjetljivosti u dB, a u odnosu na referentnu osjetljivost od 1V/Pa. Osjetljivost mikrofona od -60 dB je u tom smislu veća od osjetljivosti mikrofona od -70 dB.

Impedancija

Dinamički mikrofoni s unutarnjom impedancijom manjom od 600 Ohma smatraju se mikrofonima s malom unutarnjom (izlaznom) impedancijom, od 600 do otprilike 10.000 Ohma mikrofonima sa srednjom impedancijom, a mikrofone s impedancijom većom od 10.000 Ohma smatramo mikrofonima s visokom unutarnjom impedancijom.

Mikrofoni s niskom izlaznom impedancijom koriste se u uvjetima gdje su spojni vodovi između mikrofona i ulaznog stupnja pojačala relativno vrlo dugi. U tom slučaju koristi se redovito simetrični priključak mikrofona na pojačalo. Mikrofoni s visokom izlaznom impedancijom priključuju se na pojačalo znatno kraćim vodovima (nekoliko metara) i tada se redovito koristi asimetričan priključak mikrofona na pojačalo.

Prijenosni frekvencijski opseg

Prijenosni frekvencijski opseg se u kvalitetnijih mikrofona prikazuje grafički, odgovarajućom prijenosnom amplitudnom frekvencijskom karakteristikom u području od 20 Hz do 20 kHz, a za zvuk koji dolazi s prednje strane mikrofona. Frekvencijski opseg jeftinijih mikrofona može se dati i kao podatak: "30 Hz–16 kHz ±3 dB", gdje proizvođač garantira da amplitudna frekvencijska karakteristika u području od 30 Hz do 16 kHz ne odstupa više od ±3 dB od neke srednje vrijednosti amplitude.

Literatura

• Heil, B. The Microphone: A Short Ilustrated History. QST, 90(6), 50