Содержание
Фантомное питание для микрофона: схема для повторения
Содержание
- Фантомное питание для микрофона: основы для повторения схемы
- Низкий импеданс выхода
- Источник фантомного питания 48 В
- Подавление шумов и фона
- Фантомное питание для микрофона и директ бокса 48V
Фантомное питание для микрофона: капсюль электретного микрофона аналогичен тем, которые использовались в телефонах, кассетных магнитофонах и компьютерах. Этот элемент, фактически, является конденсатором с определенным фиксированным зарядом. Звуковое давление двигает диафрагму, вызывая изменения емкости. Это движение создает переменное выходное напряжение при очень высоком выходном сопротивлении источника. Сток внутреннего МОП-транзистора капсюля нагружен внешним резистором (Рисунок 1).
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. Смещением для неинвертирующего входа IC2 служит хорошо отфильтрованное выходное напряжение микросхемы IC1. Сдвоенный усилитель IС1/IС2 был выбран из-за его низких шумов и низких искажений. R6 и R7 предназначены для защиты от емкости длинной линии, радиочастотных помех и бросков напряжения, возникающих при «горячем подключении» к источнику фантомного питания.
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.
Фантомное питание для микрофона и директ бокса 48V
Материалы по теме
1. Datasheet Panasonic WM-034CY
2. Texas Instruments INA163
3. Datasheet Texas Instruments OPA2227
кому и зачем оно нужно? — SAMESOUND
Словосочетание «фантомное питание» знакомо каждому, кто занимается музыкой: наличие такого питания — обязательное условие для работы различного студийного оборудования.
Из этого материала вы узнаете, что такое фантомное питание для микрофона, зачем оно нужно и как его получить, если имеющиеся устройства не способны подавать энергию вовне.
Фантомное питание — распространённое требование для работы многих студийных конденсаторных микрофонов и другого оборудования. Возможность подачи электричества на подключенные устройства присутствует в предусилителях, микшерах и аудиоинтерфейсах.
Но что это за питание и зачем оно нужно? А главное: как получить фантомное питание для микрофона, если в имеющемся оборудовании нет возможности подачи электроэнергии на внешние устройства?
Что такое фантомное питание
Фантомное питание (англ. Phantom Power) — поток постоянного тока с напряжением до 48 вольт, питающий активную электронику в конденсаторных микрофонах и другом оборудовании с подключением через разъём XLR. Обычно оно подаётся от предусилителя на канале микшера или аудиоинтерфейса, к которому подключается микрофон.
Фантомное питание требуется для работы конденсаторных микрофонов, активных ди-боксов, линейных предусилителей и ряда других устройств.
Зачем нужно фантомное питание для микрофона
Чаще всего фантомное питание используется при работе с конденсаторными микрофонами. Для записи звука такие микрофоны используют электрическую схему, преобразующую колебания воздуха в аудиосигнал. Чтобы капсюль пришёл в движение и начал захватывать поступающий сигнал, на микрофон подают электрический ток с небольшим напряжением.
В основе конденсаторного микрофона — диафрагма с двумя пластинами, вибрирующими при подаче напряжения
В прошлом конденсаторные микрофоны использовались с внешним источником энергии, питавшим схему устройства. Распространение полевых FET-транзисторов, постепенно вытеснивших лампы, позволило отказаться от выделенного блока — электричество стало возможно получать прямо со студийной консоли.
Из-за того, что микрофоны работали без видимого источника электроэнергии, звукоинженеры назвали такое питание фантомным.
При активации фантомного питания на микрофон или другое подключенное оборудование подаётся постоянный ток с напряжением 48 вольт.
Именно поэтому кнопку включения питания обозначают надписью «+48 V».
Когда фантомное питание не требуется
Если для конденсаторных микрофонов наличие фантомного питания обязательно, для ленточных микрофонов оно противопоказано. Подача тока на подобные устройства неминуемо приводит к их поломке.
В самом центре ленточного микрофона находится тонкая металлическая лента
Схема работы ленточных микрофонов была придумана задолго до появления фантомного питания в музыкальной индустрии — первые ленточные микрофоны появились в 1920-х годах. Для записи сигнала ленточные микрофоны используют тонкую металлическую ленту, колеблющуюся вместе с поступающими звуковыми волнами.
Устройствам подобного типа не нужно дополнительное электричество для работы. Под воздействием тока с напряжением 48 В ленты рвутся, а микрофон перестаёт работать. Современные «ленточники» менее чувствительны к этой проблеме, но правило остаётся тем же — на ленточные микрофоны нельзя подавать фантомное питание.
Фантомное питание противопоказано всем устройствам, в которых нет выходного трансформатора.
Кратковременная подача энергии также может стать причиной поломки, если в микрофонный вход подключен несбалансированный источник питания. Сбалансированные источники звука не боятся поступающего электричества.
Кому ещё требуется дополнительная энергия
Схема скрытой подачи электроэнергии обычно используется с активными микрофонами. Тем не менее ряд производителей нашли «фантом» полезным и для других устройств.
Так, например, один из самых популярных динамических микрофонов с большой диафрагмой Shure SM7B рекомендуется использовать с максимально возможным количеством усиления — чем больше гейна, тем лучше. Однако, если взглянуть на технические характеристики предусилителей популярных аудиоинтерфейсов, оказывается, что далеко не все звуковые карты могут обеспечить должный уровень усиления без появления шума.
Чтобы решить проблему, производители придумали такие устройства как линейные предусилители или микрофонные активаторы, усиливающие сигнал без дополнительного шума.
Небольшие устройства подключаются в цепь между микрофоном и аудиоинтерфейсом, питаются от фантомного питания и добавляют сигналу большую ясность и чёткость.
Shure SM7B и предусилитель sE Electronics Dynamite DM1
Активаторы усиливают сигнал таким образом, чтобы он стал достаточно сильным для чистого и ясного звучания даже в тех случаях, когда предусилитель ограничен в своих возможностях. Среди самых известных и популярных активаторов можно выделить:
- Cloud Microphones Cloudlifter CL-1
- Triton Audio FetHead
- sE Electionics Dynamite DM1 (кстати, по ссылке в названии предусилителя можно получить приличную скидку на этот девайс по нашему промокоду)
- Radial McBoost
Активные ди-боксы — ещё один тип устройств, полагающийся на дополнительное питание в работе. Ди-боксы конвертируют высокоомный небалансный сигнал в низкоомный балансный, позволяя подключить электрогитары, клавишные и другие инструменты напрямую к микрофонному предусилителю.
Для работы активного ди-бокса требуется подача тока с напряжением 48 В.
В свою очередь пассивные ди-боксы не нуждаются во внешних источниках энергии, однако это не означает, что они лучше или универсальнее.
Как получить фантомное питание для микрофона
Большинство современных аудиоинтерфейсов оснащается встроенной схемой, подающей напряжение 48 В через микрофонные предусилители. Активация фантомного питания обычно осуществляется отдельной кнопкой, обозначенной как «+48», «48 V» или «Phantom». В зависимости от возможностей оборудования, фантомное питание может подаваться на каждый вход независимо, либо же поступать на все входы сразу.
Тем не менее ряд устройств — микшеров, звуковых карт и предусилителей — лишён скрытой схемы питания. В таких случаях на помощь приходят отдельные блоки фантомного питания, подключающиеся между входом микшера или интерфейса и микрофоном.
Среди популярных вариантов выделяются:
- ART Phantom II Pro
- Mackie M48
- Behringer PS400
- Pyle PS430
Суть внешних блоков ничем не отличается от встроенной схемы фантомного питания.
Блок подключается в розетку и при активации подаёт на подключенный микрофон постоянный ток с напряжением 48 В.
Фантомные итоги
Все музыканты знают о фантомном питании, но не все понимают, зачем оно нужно и что именно делает. Тем не менее без него невозможно представить ни одну современную домашнюю или профессиональную студию звукозаписи: отдельный источник питания необходим для работы ди-боксов и конденсаторных микрофонов.
Теги: гид по выборугид по эффектамсоветы начинающим музыкантам
Источник фантомного питания 48 В для микрофонов
Источник фантомного питания 48 В для микрофонов
| Эллиот Саунд Продактс | Проект 96 |
© Декабрь 2002 г., Род Эллиот (ESP)
Обновлено 13 июня 2003 г.
Обратите внимание: Для этого проекта доступны печатные платы. Нажмите на картинку для более подробной информации.
Введение
По причинам, которые я нахожу несколько озадачивающими, в Сети очень мало приличных схем фантомного питания на 48 В. Те, что я видел, либо очень грубы, либо требуют использования специального трансформатора, который (естественно) почти недоступен (или и то, и другое). Напротив, трансформатор на 15-0-15В можно достать практически где угодно, но увы, не хватает напряжения после выпрямления и фильтрации.
К счастью, это не проблема, так как блок питания с удвоением напряжения дает более чем достаточное напряжение, и его легко собрать. Представленная здесь конструкция использует именно это и позволяет использовать легко доступный трансформатор и другие недорогие детали, чтобы обеспечить источник питания с чрезвычайно хорошими характеристиками. Как показано, защиты от короткого замыкания нет, но маловероятно, что фантомный источник питания будет закорочен, так что это не ограничение.
Из дизайнов, что есть доступных в Сети, есть — это подача, показанная в смесителе P30 (см.
рис. 3), конструкция которого аналогична показанной здесь, но не настолько усовершенствована.
Другая версия фантомного питания (достаточно распространенная) использует осциллятор и умножитель напряжения для обеспечения питания 48 В (или около того), но они не подходят (IMO) из-за очень плохого регулирования и врожденной неспособности обеспечить достаточный ток. Максимальный ток, который можно получить от стандартной фантомной цепи (с использованием резисторов 6,81 кОм), составляет 14 мА при коротком замыкании. Поскольку всем системам с фантомным питанием требуется некоторое рабочее напряжение (обычное значение составляет около 10 В), максимальный практический ток, потребляемый каждой цепью с питанием, составляет около 11 мА. Естественно, некоторые будут рисовать меньше, чем это. Источник питания с умножителем напряжения будет изо всех сил пытаться обеспечить даже этот скудный ток, а также будет иметь высокий разряд батареи.
Есть также довольно много предложений, что вы можете использовать всего 18 В для фантомного питания (используя пару 9-вольтовых батарей), но если микрофон или блок цифрового входа (например) не предназначены для работы при таком низком напряжении, тогда Я бы не рекомендовал это — запас по запасу резко уменьшится, а искажения будут проблемой даже на относительно низких уровнях.
Некоторое оборудование вообще не будет работать. Наименьшее рекомендуемое напряжение питания фантома составляет 30 В, и я считаю, что даже это слишком мало для большинства вещей.
Выходной ток этой конструкции рассчитан на 100 мА при 48 В, хотя вы сможете получить больше — 200 мА вполне разумны с некоторыми изменениями, и даже в этом случае можно ожидать, что выходная пульсация будет значительно ниже 1 мВ. Моделирование дает значение 10 мкВ от пика до пика при 200 мА, но это, вероятно, довольно оптимистично.
Вполне вероятно, что мало кому когда-нибудь понадобится максимально рекомендуемый выходной ток, поскольку 200 мА способны одновременно питать до 20 микрофонов с фантомным питанием. Я рекомендую поддерживать максимальный ток на уровне 100 мА или меньше.
Описание
Схема показана на рис. 1 и, как описано выше, использует выпрямитель с удвоением напряжения. Диоды D1 и D2 — 1N4004 или аналогичные. Оттуда пара резисторов обеспечивает дополнительное сглаживание конденсаторов вторичного фильтра.
R3 используется для выравнивания напряжения между C3 и C4, и его нельзя опускать.
Рис. 1. Источник питания 48 В (печатная плата P96A)
Показанный стабилизатор был очень распространенной топологией до введения 3-выводных ИС стабилизатора, и он используется здесь, так что стабилизаторы высокого напряжения не нужны. Их гораздо сложнее получить, чем стандартные версии, и они по-прежнему требуют дополнительных схем, поскольку версии на 48 В не производятся. Хотя схема выглядит сложной, ее очень легко построить (особенно если используется печатная плата).
Стабилитрон представляет собой опорное напряжение, и 1/2 выходного напряжения сравнивается с напряжением стабилитрона с помощью транзистора Q3 (усилитель ошибки). Если выходное напряжение увеличивается (например, из-за уменьшения тока нагрузки), Q3 включается сильнее, снимая базовое напряжение с Q2 (и, следовательно, Q1), уменьшая выходное напряжение до заданного значения.
Как видно регулировок нет, а это значит, что 48В может быть чуть выше (или ниже) номинального.
Однако это не проблема, и все микрофоны с фантомной подачей без проблем справятся с этим изменением.
Регулировка нагрузки намного лучше, чем можно было бы ожидать, обычно с разницей в 100 мВ между полной нагрузкой (100 мА) и без нагрузки. При нагрузке 200 мА напряжение падает менее чем на 150 мВ по сравнению с напряжением без нагрузки. Линейное (входное) регулирование также достаточно хорошее, с изменением выхода менее 200 мВ при входном напряжении +20% и -20%, при нагрузке 100 мА.
Максимальная предлагаемая нагрузка для регулятора 48 В составляет 100 мА, хотя он может обеспечить до 200 мА, если вы готовы предоставить достаточно хороший радиатор для Q1. При максимальном напряжении переменного тока 30 В рассеивание на Q1 будет близко к 5 Вт при 200 мА, поэтому необходим эффективный радиатор. Вам также придется уменьшить R1 и R2 до 10 Ом 1 Вт, иначе они сгорят на 200 мА. Для долговременной надежности максимальный ток 100 мА намного безопаснее. Если вы допускаете максимум 10 микрофонов с фантомным питанием, каждый из которых потребляет типичный ток около 10 мА, это все равно всего 100 мА, так что вряд ли это ограничение.
Одной из проблем, которая может оказаться досадной, является входное напряжение переменного тока. Нормальный диапазон составляет от 25 до 30 В переменного тока, но, по крайней мере, один клиент обнаружил, что у них есть обмотка на 50 В, что идеально подходит для источника фантомного питания. К сожалению, если это подается на вход схемы, как показано, источник питания выйдет из строя, потому что общее напряжение будет около 140 В.
Рис. 1A. Модифицированный выпрямитель для использования 50–60 В переменного тока на входе 48 В
Чтобы использовать одну обмотку на 50–60 В, просто замените D1 и D2 резисторами 100 кОм, соедините клеммы AC1 и AC2 и подключите выходной сигнал от внешнего мостового выпрямителя, как показано на рисунке. Плюс идет к катодному соединению положения D1 (положительный вывод C1), а отрицательный — к аноду соединения D2 (отрицательный вывод C2). Внешний мост можно легко сделать из небольшого куска Veroboard или использовать сборку моста 1A, если хотите.
Обязательно убедитесь, что вы правильно соблюдаете полярность — колпачки фильтра и регулятор будут разрушены, если вы ошибетесь!
Следующая проблема заключается в том, как подавать фантомное питание на микрофон, а не на входные цепи микшера. Последние не будут впечатлены подачей 48 В постоянного тока и, скорее всего, выразят свое неудовольствие, немедленно выйдя из строя. Стандартное значение 6,81 кОм (допуск 0,1 %) для цепей фантомного питания может быть уменьшено до 6,8 кОм (стандартное значение резистора серии E12), и я предлагаю использовать мультиметр для согласования резисторов с по крайней мере 0,1 %, что является самым простым и самая дешевая альтернатива. Каждая пара резисторов должна быть согласована с точностью до 10 Ом (или меньше, если возможно) друг от друга для достижения наилучших результатов. Это лучше, чем 0,1%, и гарантирует, что производительность синфазного режима не будет скомпрометирована.
Если вас интересует мое заявление о том, что 10 Ом лучше, чем 0,1%, пара резисторов 0,1% 6,81k в наихудшем случае может иметь разницу в 13,62 Ом — один резистор с максимальным положительным допуском, а другой — с максимальным отрицательным толерантность.
Совершенно очевидно, что чем ближе совпадение, тем лучше, и используемый мультиметр не обязательно должен быть абсолютно точным, поскольку вы измеряете разницу, а не абсолютное значение сопротивления. Если ваш мультиметр отказывается измерять необходимое количество разрядов, см. приложение для альтернативного метода, который вы можете использовать.
На рис. 2 показана базовая схема фантомного питания. Показан только один канал — последующие каналы идентичны, до типичного максимума 10 (в крайнем случае 20) для одного модуля питания.
Несмотря на то, что показано использование биполярных электролитических колпачков, некоторые конструкторы, несомненно, захотят использовать что-то «лучшее», но полиэфирные или аналогичные колпачки с такими значениями будут очень большими! Предполагая, что входной импеданс микрофонной цепи составляет 1,2 кОм (довольно типично), два конденсатора по 22 мкФ, как показано, дадут частоту -3 дБ на частоте 12 Гц — это необходимо для получения ровной характеристики до 20 Гц.
Естественно, если самая низкая частота, которая вам нужна, выше, то допустима и меньшая емкость. Аналогично, если входное сопротивление микрофонного предусилителя выше 1,2 кОм, можно использовать и меньшую емкость.
Стоит отметить, что во многих микшерах используются поляризованные электролиты на входах цепей фантомного питания. Хотя это вполне нормально при подаче фантомного питания, ограничения будут беспристрастными, когда фантомное питание не используется. Обычно это нормально, если мгновенное напряжение на конденсаторах никогда не превышает 1 В. В некоторых случаях использование неполяризованных конденсаторов может привести к слышимым искажениям или окрашиванию. Для конструкции «бесплатно» используйте полиэфирные конденсаторы 10 мкФ/50 В (или выше), заключенные в собственный экранирующий корпус. Они могут быть подключены к печатной плате без особого труда. Если вы решите использовать поляризованные электролитические конденсаторы для C1 и C2, положительный конец должен быть обращен к микрофонным входам (подключенным к резисторам 6,8 кОм).
Рис. 2. Цепь фантомного питания (печатная плата P96B)
Как показано на рисунке, необходимо использовать стабилитроны
, чтобы ограничить максимальное напряжение, подаваемое на входные цепи микрофона. Худший возможный сценарий — это когда провод микрофона подключен к микрофону при включенном фантомном питании. Кабель фактически является конденсатором, и внезапный разряд кабеля и соединительных колпачков может создать сильный ток через стабилитроны, которые должны выдерживать скачки напряжения без отказа. К счастью, стабилитроны мощностью 1 Вт достаточно прочны, чтобы выдержать это, и это почти стандартная схема. Максимальный импульсный ток для стабилитронов мощностью 1 Вт 10 В обычно составляет около 450 мА, и на практике это вряд ли будет превышено. 10-вольтовые стабилитроны указаны потому, что для любого микрофона практически невозможно превысить этот уровень, а микрофонный предусилитель будет ограничиваться задолго до того, как вы достигнете предела входного напряжения 7 В RMS, налагаемого стабилитронами.
Кроме того, стабилитроны на 10 В имеют более высокую допустимую нагрузку по току, чем стабилитроны с более высоким напряжением, что обеспечивает дополнительный запас прочности. Резисторы на 10 Ом практически не влияют на входной уровень или шум и помогают ограничить пиковый ток стабилитрона.
Некоторые микшеры оснащены «бесшумным» фантомным переключателем, чтобы смягчить типичный громкий БАМ в микшере при включении или выключении фантомного питания. Плата фантомного распределения (2 канала) имеет эту функцию, но здесь она не показана.
Строительство
Вполне естественно, что я предлагаю использовать печатные платы, так как это очень упрощает конструкцию. Обе печатные платы имеют размеры всего 64 мм x 38 мм (2,5 x 1,5 дюйма), поэтому их легко установить во все, кроме самых компактных микшеров. Там, где совсем нет места, во внешней коробке можно разместить регулятор и распределительный щит(ы).
Если вы не хотите покупать печатные платы, вы можете использовать Veroboard, но если не уделить должного внимания заземлению, уровень шума почти наверняка будет выше указанного.
Все электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение 50 В или выше ( ПРИМЕЧАНИЕ: C5 на рис. 1 должен быть рассчитан на на 63 В!). Для C7 рекомендуется стандартная керамика на 50 В, которая используется для предотвращения колебаний регулятора. Не показаны (или не нужны) пленочные колпачки параллельно с электролитами — если вы хотите, их можно добавить, но с показанной фильтрацией высокочастотный шум должен отсутствовать.
Силовой трансформатор не должен быть слишком вычурным, но я предлагаю сделать для него отдельную коробку, чтобы свести к минимуму гул и шум. Как правило, 20 ВА 15-0-15 В (или многоотводной трансформатор с подключением 30 В) будет более чем достаточно. Они легко доступны в Австралии, но я не могу говорить об остальном мире. В худшем случае вы можете использовать пару трансформаторов с одной обмоткой на 15 В, с последовательными обмотками, чтобы получить 30 В. Я рекомендую, если возможно, обычный трансформатор EI, так как он имеет меньшую емкость между первичной и вторичной обмотками и пропускает меньше ВЧ-помех сети.
| Крайне важно, чтобы трансформатор не использовался для питания других источников питания или оборудования. Центральный ответвитель не должен ни к чему подсоединяться и должен быть изолирован во избежание контакта. Цепь питания использует полные 30 В переменного тока в плавающей конфигурации, и подключение к другому источнику питания или выпрямителю вызовет короткое замыкание в обмотке. |
Q1 на блоке питания (рис. 1) должен быть оснащен радиатором, а рассеиваемая мощность в худшем случае составит около 5 Вт. Это может показаться не таким уж большим, но радиатор 10 ° C / Вт (типичный для большого типа монтажа на печатной плате) будет на 50 ° C выше температуры окружающей среды (т.е. слишком жарко!) при выходном токе 200 мА.
При нагрузке 100 мА потребляемая мощность снижается примерно до 3 Вт, что немного более управляемо. Тем не менее, не бывает слишком больших радиаторов, поэтому я предлагаю вам использовать самый большой из возможных.
Принудительное воздушное (вентиляторное) охлаждение не потребуется.
Печатная плата спроектирована таким образом, что при желании силовой транзистор можно прикрепить непосредственно к шасси (конечно, с помощью изолирующих шайб и компаунда для радиатора), что устраняет необходимость в отдельном радиаторе. Только для одного или двух микрофонов с фантомным питанием радиатор не обязателен, но маленький радиатор — дешевая страховка. В этом случае значения R1 и R2 на рисунке 1 можно увеличить, и это обеспечит еще лучшую фильтрацию. 100 Ом будет более чем достаточно для системы с двумя микрофонами.
Приложение — согласование резисторов
Старые методы иногда бывают лучшими. Мост Уитстона раньше был стандартным методом точного измерения сопротивления, индуктивности и емкости, но новые цифровые инструменты взяли верх. Это позор (я думаю), потому что старые методы на самом деле научили вас чему-то, когда вы их использовали, чего нельзя сказать о любом цифровом инструменте.
Мост Уитстона прост в установке, и хотя он не особенно точен в абсолютном выражении, его можно сделать чрезвычайно чувствительным к вариаций между компонентами. Используя источник питания, батарею 9 В (или, что еще лучше, напряжение переменного тока 12 В от трансформатора), схема, показанная на рисунке 3, легко устранит разницу в 1 Ом с подходящей тестовой установкой. Разница в 10 Ом даст выходной сигнал 4,38 мВ от входа 12 В.
Рис. 3. Мост Уитстона
Поскольку мостовой схеме все равно, используете ли вы переменный или постоянный ток, для обнаружения нуля можно использовать усилитель, который можно сделать почти невероятно чувствительным. При использовании подключите схему, как показано, и используйте измеритель или усилитель и наушники (или громкоговоритель) для контроля разностного сигнала. Внимание! — входной сигнал усилителя будет иметь среднеквадратичное значение 6 В (для входа 12 В) при снятом тестируемом устройстве, если D1 и D2 не установлены, как показано.
У вас будет несколько резисторов номиналом 6,8 кОм, все с одинаковым номиналом, но с нормальным допуском (1%). Установите один в качестве тестового резистора и настройте VR1 на полный ноль (отсутствие сигнала). Теперь это ваш эталонный резистор. Один за другим подключите оставшиеся резисторы в цепь и стремитесь к выходному сигналу менее 4 мВ — не настраивайте заново VR1. Надеюсь, вы найдете ряд резисторов, близких к выбранному вами эталону — если нет, просто выберите другой резистор для использования в качестве эталона и перебалансируйте мост. Повторяйте эти тесты, пока не найдете столько пар резисторов, сколько вам нужно — теперь каждая пара будет очень точно соответствовать, если вы правильно провели тест и выбор.
Вход сигнала (что неудивительно для Sig1 и Sig2) должен быть плавающим, если вы используете усилитель для мониторинга, так как одна сторона входа усилителя будет заземлена, как показано. Для этого подойдет трансформатор 12 В на 50 или 60 Гц. Нажимайте кнопку TEST только тогда, когда тестируемое устройство надежно закреплено, иначе выходной сигнал будет действительно очень громким.
Подключите пару диодов к клеммам монитора параллельно и в противоположной полярности. Это снизит максимальный уровень до более разумного значения, если кнопка «Тест» нажата, когда к клеммам ИУ ничего не подключено.
Мост Уитстона — это очень полезное устройство, которое вы можете использовать для сравнения резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности — на самом деле, с его помощью вы можете сопоставлять любые пассивные компоненты и даже целые сети. Мосты Уитстона также используются для точного измерения температуры, тензодатчиков (используемых для проверки механического движения в конструкциях) и имеют множество других применений.
Индекс проектов
Основной индекс
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторскими правами © 2002. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. |
Страница создана и защищена авторскими правами © Rod Elliott 22 декабря 2002 г./ Обновлено в марте 2011 г. — небольшие исправления, добавлена информация в раздел моста Уитстона.
Основные сведения о фантомном питании
Все конденсаторные микрофоны нуждаются в питании. Фантомное питание является основным стандартом для профессиональных микрофонов. Вот ответы на 10+ самых частых вопросов о фантомном питании и его использовании в микрофонах.
Что такое фантомное питание?
Краткая версия: фантомное питание — это стандартный метод питания профессиональных конденсаторных микрофонов через разъем XLR-3 и симметричные кабели.
На контакт 2 и 3 разъема XLR подается напряжение +48 вольт ±4 вольта постоянного тока. Контакт 1 — 0 вольт.
Название «фантомное питание» относится к «невидимости» при подключении симметричных микрофонов, не требующих внешнего питания, таких как динамические микрофоны (с подвижной катушкой). Короче говоря, имя P48.
Рисунок 1.
Зачем микрофонам питание?
Только микрофоны со встроенной электроникой нуждаются в питании. В первую очередь это конденсаторные микрофоны. Однако специальные динамические микрофоны (ленточные микрофоны) с электроникой также используют фантомное питание.
Он стандартизирован?
Международный стандарт описывает фантомное питание для обеспечения того, чтобы соединение работало должным образом во всех брендах. Стандарт IEC 61938:2018 описывает технические характеристики. Эти характеристики касаются напряжения, потребляемого тока, импеданса и т.
д.
Рис. 2. Стандарт IEC 61938:2018
Всегда ли фантомное питание 48 вольт?
Согласно стандарту IEC, все новые продукты, оборудованные фантомами (входы для рекордеров, входы микшеров, предусилители и т. д.), должны обеспечивать 48 вольт. Однако ранее конструкторы могли выбирать между 12 вольтами или 24 вольтами. Итак, есть системы, обеспечивающие менее 48 вольт. Существуют даже 15-вольтовые и 18-вольтовые системы. Иногда устройство показывает только применение фантома, но не фактическое напряжение.
Что делать, если напряжение ниже 48 вольт?
Большинству профессиональных микрофонов с фантомным питанием требуется 48 вольт. (Некоторые бренды могут работать с напряжением 9-52 вольта). Если у вас есть микрофон P48, он все еще может работать при более низком напряжении. Однако типичным результатом является ухудшение характеристик микрофона, снижение максимального уровня звукового давления и увеличение искажений.
Если напряжение слишком низкое, микрофон перестанет работать.
Какой ток вы можете потреблять?
Стандарт IEC указывает, что номинальный доступный ток P48 составляет 7 мА, а максимальное значение — 10 мА.
Нужно ли выключать P48, если я им не пользуюсь?
В принципе, фантомное питание отключать не нужно (поэтому оно и называется фантомным). Однако это также вопрос возможностей устройства ввода. Некоторые устройства имеют переключатели индивидуально для каждого канала. Другие оснащены одной единственной кнопкой, соединяющей/отключающей все каналы одновременно.
Что делать, если на моем устройстве нет фантома?
Возможны различные варианты, если у вас есть рекордер, микшер или усилитель без фантомного питания и микрофон, который в нем нуждается. Если вы в пути, вам может понадобиться блок питания, работающий от батареек. В студии или на сцене вы можете использовать блок фантомного питания, подключаемый к сети.
Нужно ли миниатюрным микрофонам фантомное питание?
Да и нет. Большинство миниатюрных микрофонов предназначены для работы с беспроводными передатчиками, напряжение которых не превышает 10 вольт. Кроме того, передатчики не оснащены XLR-разъемами, поэтому обеспечить P48 невозможно. Однако доступны адаптеры, которые преобразуют P48 в напряжение, необходимое для работы миниатюрного микрофона. Миниатюрные микрофоны DPA, подключаемые через переходник (DAD6001), работают в диапазоне 12-48 вольт.
Рисунок 3. Адаптер для миниатюрных микрофонов DPA.
Как можно носить как переменный, так и постоянный ток?
Одна из интеллектуальных особенностей P48 заключается в том, что схема проводки подает постоянный ток на микрофон, и та же проводка возвращает сигнал обратно на вход. Думайте об этом как о море: у нас есть уровень воды (DC), и, кроме того, у нас есть волны (AC, сигнал). Таким образом, вы можете сказать, что постоянный ток движется вверх или вниз, модулируемый переменным током.
Рис. 4. Базовая схема фантомного питания.
Может ли P48 питать что-то еще, кроме микрофонов?
P48 может питать другие устройства, кроме микрофонов, то есть линейные драйверы. Иногда он используется для питания рабочего освещения.
Когда было изобретено фантомное питание?
Фантомное питание было изобретено в 1966 году компанией Neumann в связи со специальной поставкой для NRK (Norwegian Broadcasting), где для системы освещения имелось 48 вольт. Первым стандартом был DIN 45 596 (сейчас его заменил IEC 61938:2018).
Может ли фантомное питание повредить микрофон?
Если подключен несбалансированный и чувствительный микрофон, например ленточный микрофон, он может быть поврежден. Поэтому никогда не подключайте несбалансированные микрофоны или кабели к входам с фантомным питанием.
Как проверить фантомное питание?
Простой способ проверить фантомное питание — использовать вольтметр.
Один тестовый щуп к контакту 1, а другой к контакту 2 или к контакту 3. Он должен показывать 48 вольт постоянного тока (и 0 вольт переменного тока) в обоих случаях. Между выводами 2 и 3 должно быть 0 вольт. Показание 48 вольт — это напряжение холостого хода перед подключением микрофона. При подключении микрофона напряжение падает до меньшего значения из-за протекания тока через питающие резисторы.
Генератор сигналов, такой как NTI-Audio MR Pro Minirator, считывает, «смотрит» ли выход на вход P48 (т. е. микрофонный вход). Кроме того, доступны различные «гаджеты» или инструменты, такие как тестер фантомной мощности Canford P48-Check.
Рис. 5. Тестер фантомного питания Canford P48-Check.
Влияет ли схема P48 на входное сопротивление?
Любой вход имеет входное сопротивление. Как правило, нагрузка (входное сопротивление) должна быть в 5-10 раз выше, чем сопротивление источника. Например, имея микрофон с выходным сопротивлением 100 Ом, нагрузка должна быть не менее 500-1000 Ом.
Это не проблема с входом с фантомным питанием, где входное сопротивление составляет 3,4 кОм. Однако динамический микрофон с нелинейным выходным сопротивлением (т. е. катушка) обычно предпочитает гораздо более высокое входное сопротивление. Таким образом, это хорошая идея с особенно высоким омическим сопротивлением для динамических микрофонов.
Какое потребление тока можно ожидать от микрофона?
Конструкция микрофона определяет потребляемый ток. Вот некоторые типичные значения:
| Микрофон | Указанное напряжение (вольты) | Потребляемый ток (мА) |
| ДПА 2006А | 48 | 2,8 |
| ДПА 2006С | 48 | 2,8 |
| ДПА 4006А | 48 | 2,8 |
| ДПА 4006C | 48 | 2,8 |
| ДПА 4006ES | 48 | 3,5 |
| ДПА 4017B | 48 | 4,5 |
| ДПА 4017С | 48 | 2,8 |
| ДПА 4017ER/ES | 48 | 3,5 |
| ДПА 4041-СП | 48 | 2,2 |
| ДПА 4060 + ДАД 6001 | 12-48 | 3,5 |
| Различные марки — характеристики из таблицы |
||
| АКГ С414 СЛС | 48 | 4,5 |
| АКГ К451Б | 9-52 | 2 |
| АКГ Р170 | 48 | 3 |
| Аудиотехника AT2020 | 48 | 2 |
| Аудиотехника ATM350U | 11-52 | 3,5 |
| Аудиотехника AE3300 | 11-52 | 3 |
| Корона (AKG) PCC-160 | 12-48 | н/д |
| Корона (AKG) PZM30D | 12-48 | н/д |
| Земляные работы SR40V | 24-48 | 10,0 |
| Земляные работы SR314 | 24-48 | 10,0 |
| Земляные работы M23 | 24-48 | 10,0 |
| Нойман U87 | 48 | 0,8 |
| Нойманн КМ100 | 48 | 2,0 |
| Нойманн KSM105 | 48 | 3,5 |
| Шоупс CCM2 | 12 48 |
3,6 4,0 |
| Schoeps CMIT 5 | 48 | 4,4 |
| Шоупс V4 | 48 | 3,3 |
| Сеннхайзер МХ50 | 48 | 2,0 |
| Сеннхайзер МХ516 | 48 | 2,0 |
| Sennheiser MKH 8040 | 48 | 3,3 |
| Shure KSM9 | 48 | 5,2 |
| Шуре KSM44A | 11-52 | 5,8 |
| Шуре SM-81 | 11-52 | 1,2 |
Ссылки
Бенджамин и др.
– Характеристики интерфейса микрофон-предусилитель. E-Brief 176 Конвенции AES. Октябрь 2014 г.
Bortoni, Rosalfonso; Кирквуд, Уэйн: 48-вольтовая призрачная угроза возвращается. Документ конвенции AES 7909 октября 2009 г.
Brixen & Voetmann: Electroacústica Práctica. ISBN 978-84-7360-625-7, 2018.
Чалупа, Рудольф: Новая топология для предусилителя с фантомным питанием со связью по постоянному току. Документ конвенции AES 2820. Октябрь 1989 г.
DIN 45596 Немецкий язык – микрофоны; Фантомное питание
Гаскелл, Роберт-Эрик: Конденсатор «Звук» в микрофонном предусилителе. Блокировка постоянного тока и применение HPF: сравнение измерений с тестом прослушивания. Документ конвенции AES 8350. Май 2011 г.
Грин, Стив: Конструкция микрофонного предусилителя. Труды Великобритании 24 -я конференция AES. Июнь 2011 г.
Гронер, Сэмюэл: Уменьшение шума бестрансформаторного микрофонного предусилителя при низком уровне усиления. JAES Том 63 Выпуск 2 стр 184-190.
Март 2015 г.
IEC 61938:2018 Мультимедийные системы. Руководство по рекомендуемым характеристикам аналоговых интерфейсов для обеспечения функциональной совместимости.
Джозефсон, Дэвид Л.: Нелинейности в электронике конденсаторных микрофонов; Вопросы проектирования новых твердотельных микрофонов. Документ конвенции AES 2983. Сентябрь 1990 г.
Кист, Джуст; Фоули, Дэн: Улучшение звуковых характеристик микрофонов с использованием нового подхода к созданию фантомного питания 48 В. Документ конвенции AES 10095. Октябрь 2018 г.
Пеус, Стефан; Керн, Отмар: Метод дистанционного управления диаграммой направленности конденсаторного микрофона со стандартным фантомным питанием. Конвенция AES Pater 3592. Март 1993 г.
Томас, Франк; Хеберт Гэри: Призрачная угроза на 48 вольт. Документ конвенции AES 5335. Май 2001 г.
Вуттке, Йорг: Аналоговый микрофонный интерфейс и его история. Документ конвенции AES 7733. Май 2009 г..
Вуттке, Йорг: Слабый призрак. Microphone Data Ltd 2010.
Добавить комментарий