|
Inleiding Een microfoon zet luchttrillingen (akoestisch signaal) om naar een elektrisch signaal. Eerst wordt het membraan door de luchttrilling (akoestische signaal) in beweging gezet / in trilling gebracht. De beweging of trilling wordt omgezet naar een elektrisch signaal. Hoe dat gebeurt hangt af van het type microfoon. Hoe beter de overeenkomst tussen de oorspronkelijke luchttrilling (akoestische signaal) en het elektrische signaal, hoe beter de microfoon.(*) De gevoeligheid van een microfoon wordt opgegeven in elektrische spanning per Pascal (druk), met als eenheid mV/Pa, 1 Pa komt overeen met een geluidsdruk van 94 dB/SPL.(*) Het werd al even genoemd, de beweging of luchttrilling wordt omgezet naar een elektrisch signaal en hoe groter de overeenkomst hoe beter de microfoon. En daar zijn fabrikanten druk mee. Even terug naar die trilling of luchtbeweging. Ik speel er een beetje mee, met die twee woorden. De luchtbeweging of luchttrilling moet het membraan in beweging zetten. Als dat een systeem is waarbij een magneet of een spoel moet meebewegen, dan kost dat in beweging zetten veel energie. Er zit een zekere traagheid in. Dit is het principe van een dynamische microfoon. Omdat de lucht de energie moet leveren komt er ook maar weinig uit aan spanning. De microfoon is voor onze doeleinden minder geschikt. Als je dat membraan minder gewicht kunt meegeven kan het makkelijker in beweging worden gezet. En zo zijn er systemen op de markt gekomen waarbij dat membraan een onderdeel is van een elektrisch circuit. We hebben het dan over de condensator microfoons. Het is overigens een misvatting dat in de natuur alle microfoons gebruikt kunnen worden, veel microfoons zijn niet opgewassen tegen deze extreme omgeving omdat ze zijn ontworpen voor studio gebruik. Deze groep condensator microfoons is in drie typen in te delen;
DC-biased condensator microfoon Bij een DC-biased condensator microfoon bestaat de microfoon uit een plaatcondensator waarbij een zijde uitgevoerd is als membraan die gevoelig is voor druk en een voorversterker die dat omzet naar een bruikbaar signaal. De plaat condensator is een onderdeel van een spanning verdeler en moet met een zeer hoge weerstandswaarde worden belast en het is ook deze weerstand die zorgt voor de vaak hogere eigen ruis. De condensator en de voorversterker zitten in de microfoon capsule en hebben elk een eigen voeding. Die voeding bestaat dus uit twee delen, een voor het polariseren van de condensator en een voor de voorversterker. Via een hoogwaardige spanningsomzetter wordt de microfoon capsule met een hoge polarisatiespanning gevoed, vaak is dat 60 Volt. Deze hele opzet heeft het nadeel dat de microfoon gevoelig is voor vocht en vochtige omgevingen. Er zijn fabrikanten die hier wat aan doen zodat ook een regenbui geen invloed meer heeft. Dit type microfoon heeft phantom voeding nodig, deze kan afwijken van de standaard 48Volt. Elektret microfoon De werking van een elektret microfoon is gelijk aan die van een condensator microfoon, alleen de polarisatiespanning is permanent aanwezig. Het verval van deze polarisatiespanning is zeer gering. Steeds vaker wordt de polarisatiespanning op de achterste plaat van de condensator aangebracht, vandaar de naam "back electret". Omdat de spanning variaties heel klein zijn wordt er op een van de plaatjes een scheikundige stof aangebracht die het elektrostatisch effect vergroot. Hierdoor kan de elektronica voldoende eenvoudig gehouden worden om de microfoon voor een aantrekkelijke prijs te kunnen produceren. Het nadeel van deze constructie is een lichte klank kleuring die door de elektronica moet worden weggefilterd. De elektronica in dit type microfoon heeft nog wel voeding nodig, omdat het slechts om de voorversterker gaat volstaat soms een AA batterij, die in de behuizing van de microfoon kan worden aangebracht. Ook een elektret microfoon is gevoelig voor vocht. Het is dus raadzaam de microfoon in een droge omgeving te bewaren. De microfoon heet soms ook "pre-polarised condenser microphone". RF Condensator microfoon De RF condensator microfoon is niet een nieuwe vinding, al wordt vaak zo wel gedacht. De techniek bestaat al sinds dat buizen werden vervangen door transistors. Er was echter een probleem, directe vervanging van de buis door een transistor gaat niet door een wanverhouding tussen de heel hoge weerstand van de condensator capsule en de veel lagere ingangsweerstand van de transistors. De impedantie van een condensator capsule van 40 pF capaciteit neemt af met een stijgende frequentie van 132 MΩ op 30 Hz naar 199 kΩ op 20 kHz. Op zeer hoge frequenties, bijvoorbeeld op 10 MHz, wordt de impedantie gereduceerd tot 398 Ω, een zeer bruikbare waarde voor het sturen van een transistor. Alle microfoon fabrikanten ontwikkelden dus uiteenlopende RF schakelingen. Dat veranderde toen er FET's met eigenschappen zoals gevonden bij buizen werden geïntroduceerd. Op één na lieten alle fabrikanten de RF techniek voor wat deze was. De werking van het RF principe is simpel, net als bij andere condensator microfoons brengen geluidsgolven het membraan van de condensator capsule in beweging en wijzigt daarmee de capaciteit tussen het membraan en de vaste elektrode (backplate). De optredende capaciteit variaties worden niet direct omgezet in audio signalen, maar moduleren een hoogfrequent (radio frequent) signaal dat wordt gegenereerd door een oscillator in de microfoon. Dit signaal wordt dan onmiddellijk gedemoduleerd in de microfoon en geeft zo een audio signaal maar nu met een zeer lage bron impedantie voor het aansturen van een transistor versterker. Er is nog een ander belangrijk voordeel van het RF principe. De lage elektrische impedantie van de capsule biedt uitstekende immuniteit tegen schadelijke effecten als gevolg van vochtigheid omdat de lek bestendigheid veel groter is dan de capsule impedantie. De Sennheiser MKH microfoons zijn daarom zeer geschikt voor gebruik buitenshuis. Dit type microfoon heeft phantom voeding nodig, deze kan afwijken van de standaard 48Volt. Richtingskarakteristiek Een microfoon kent afhankelijk van de constructie drie basis typen richtkarakteristieken (*);
De richting karakteristiek is een aspect van de microfoon, hoe die microfoon werkt of in elkaar is gezet is een ander. Er is natuurlijk met al deze typen microfoons op te nemen, alleen de ene microfoon doet het net iets beter dan die andere en waarom is dat zo? Als je in de natuur geluidsopnamen wil maken, word je al snel geconfronteerd met hoe krijg ik mijn op te nemen geluid los van het overige niet gewenste geluid. Met andere woorden, hoe isoleer je de bron? Het kan natuurlijk zo zijn dat een geluid plaatje van de gehele omgeving gewenst is, maar vaak gaat het om een meer geïsoleerde bron. Er zijn dan twee benaderingen;
Wat je kunt of moet gebruiken is sterk afhankelijk van in hoeverre je de bron kunt of moet isoleren van de omgeving. Een parabolische schotel heeft over het algemeen de kleinste openingshoek. De "supernier" of "shotgun" microfoon heeft een iets grotere openingshoek. En hoe meer er minder "super" is hoe groter die openingshoek. De openingshoek is dus het veld wat de microfoon "hoort" of "ziet". Als je dus maar een paar graden niet op de ideale lijn zit met een parabolische schotel krijg je dus niet het gewenste resultaat. Als je dat doet met een "supernier" of "shotgun" microfoon zul je dat waarschijnlijk nog net niet merken. Tabel De onderstaande tabellen bevatten microfoons die interessant zijn voor natuur geluidsopnamen. Er zijn meer merken en typen microfoons waarvan het gebruik voor natuur geluidsopnamen niet zo voor de hand ligt, maar niet onmogelijk zijn. In de tabellen zijn de richt karakteristieken bijeen gebracht en dit is aangegeven in de titel van de tabel. In de tabel kunnen zo op het oog microfoons zijn opgenomen die, buiten een ander typenummer, identiek zijn aan elkaar. De verschillen zitten dan vaak in bouw lengte en/of diameter van de microfoon. Arbitrair, maar microfoons met een gevoeligheid lager dan 20mV/Pa zijn niet opgenomen. De gegevens komen uit de specificaties van de fabrikant; Ter referentie is de AT815 opgenomen die in combinatie met sE Electronics DM1 een equivalente gevoeligheid heeft van 79mV/Pa. De DM1 heeft een versterkingsfactor van 28dB. Voorwaarde voor het gebruik is dat de microfoon zelf geen phantom voeding gebruikt en dat er phantom voeding van 48V aanwezig is voor de voeding van de DM1. Batterij gevoede microfoons met een lage spanning afgifte kunnen op deze manier nog worden ingezet, al staat dat niet met zo veel woorden in de handleiding van de DM1. Helaas geeft sE Electronics op deze vraag geen thuis. Legenda;
Supernier
Rondom gevoelig
* bron https://nl.wikipedia.org/wiki/Microfoon revisie 25 april 2021 |