O que um microfone faz

Microfones dinâmicos | Microfones capacitivos | Alimentação fantasma | Outros tipos de microfones

Do mesmo modo que as cápsulas fonográficas, fones de cabeça e auto-falantes, o microfone é um transdutor – em outras palavras, um conversor de energia. Ele capta a energia acústica (som) e a transforma em energia elétrica equivalente. Depois de amplificado e enviado a um alto-falante ou fone de ouvido, o som captado pelo transdutor do microfone deveria emergir pelo transdutor de reprodução sem alterações significativas.

Existem muitas maneiras de converter som em energia elétrica, mas nós nos concentraremos nos dois métodos mais populares: dinâmico e condensador. Esses são os tipos de microfones encontrados com mais freqüência em estúdios de gravação, broadcast e produção de filmes, gravação doméstica de som em alta fidelidade e vídeo e em palcos para reforço de som ao vivo.

Figura 1 - Elemento de microfone dinâmico
Microfones dinâmicos
A comparação entre tipos de microfones e alto-falantes talvez ajude a compreender com mais facilidade como operam. De maneira geral, os microfones dinâmicos podem ser considerados similares a alto-falantes convencionais. Ambos têm um diafragma (ou cone) com uma bobina de voz (uma bobina longa, de fio) presa próximo ao ápice. Ambos têm um sistema magnético com a bobina no meio. A diferença está em como são utilizados.

Em um alto-falante, a corrente do amplificador flui através da bobina. O campo magnético criado pela corrente que flui através da bobina interage com o campo magnético do ímã do alto-falante, forçando um movimento para dentro e para fora da bobina com o cone afixado, o que produz a saída do som.

Um microfone dinâmico opera como um alto-falante “ao contrário”. O diafragma é movimentado pela alteração da pressão sonora. Isto move a bobina, o que provoca um fluxo de corrente quando as linhas de fluxo do ímã são cortadas. Desta forma, em vez da aplicação de energia elétrica à bobina (como em um alto-falante), obtém-se saída de energia. Na verdade, muitos sistemas de intercomunicação utilizam pequenos alto-falantes com cones leves como microfone e alto-falante, simplesmente comutando o mesmo transdutor de uma das extremidades do amplificador para a outra! Um alto-falante não é um bom microfone, mas é suficientemente bom essa aplicação.

Os microfones dinâmicos são famosos pela sua resistência e confiabilidade. Não precisam de baterias ou fontes de alimentação externas. São capazes de produzir uma resposta plana em uma ampla gama de freqüências ou estão disponíveis com respostas “sob medida” para aplicações especiais. A nível de saída é suficientemente elevado para conexão direta à maioria das entradas de microfone, com uma excelente relação sinal-ruído. Exigem pouca ou nenhuma manutenção regular e, com cuidados razoáveis, manterão o mesmo desempenho por muitos anos.

Figura 2 - Elemento de microfone condensador com eletreto
Microfones condensadores
Microfones condensadores (ou capacitores) utilizam uma membrana leve e uma placa fixa que atuam como faces opostas de um capacitor. A pressão sonora contra essa fina película de polímero faz com que ela se mova. Esse movimento altera a capacitância do circuito e cria uma saída elétrica variável. Em muitos aspectos, o microfone condensador funciona da mesma maneira que um alto-falante de agudos (“tweeter”) eletrostático, embora em escala muito mais baixa e “ao contrário”.

Os microfones condensadores são preferidos por causa de sua resposta de freqüência muito uniforme e a capacidade para responder com clareza a sons transientes. A baixa massa da membrana do diafragma permite ampla gama de resposta em altas freqüências, enquanto que a natureza do projeto também assegura a captação de baixas freqüências. O som resultante é natural, limpo e claro, com excelente transparência e rico em detalhes.

Atualmente existem à disposição dois tipos básicos de microfones condensadores. Um utiliza uma fonte de alimentação externa para fornecer a tensão de polarização necessária ao circuito capacitivo. Esses microfones com polarização externa destinam-se principalmente à utilização em estúdios profissionais ou outras aplicações extremamente críticas.

Um desenvolvimento mais recente é o microfone condensador com eletreto (Fig.2). Nesses modelos, a tensão de polarização é impressa no diafragma ou na placa posterior durante a fabricação, e essa carga permanece durante toda a vida útil do microfone.

Os melhores microfones condensadores com eletreto são capazes de desempenhos de qualidade muito elevada, e são amplamente utilizados em broadcast, gravação e reforço de som.

Devido, em parte, a seus diafragmas de baixa massa, o ruído por movimentação ou de ordem mecânica é inerentemente mais baixo nos microfones condensadores do que nos microfones dinâmicos. Em todos os seus projetos de microfones condensadores com eletreto, a Audio-Technica decidiu aplicar a tensão de polarização, ou a carga permanente, à placa posterior e não ao diafragma. Dessa forma, pode ser utilizado um material mais fino para o diafragma, o que proporciona uma considerável vantagem em termos de desempenho em comparação com os microfones de eletreto de projeto convencional. Muitos diafragmas de microfones da Audio-Technica, por exemplo, têm uma espessura de apenas 2 micra (menos de 1/10.000 de polegada)!

Os elementos condensadores apresentam outras vantagens de projeto que os tornam a escolha ideal (ou a única) para muitas aplicações: pesam muito menos do que os elementos dinâmicos e podem ser muito menores. Essas características os tornam a escolha lógica para os microfones de linha ("shotgun"), microfones de lapela e microfones miniatura de todos os tipos.

As tentativas para miniaturizar microfones dinâmicos resultaram em respostas de níveis muito baixos para baixas freqüências, perda global em termos de sensibilidade acústica e maior ruído de ordem mecânica ou por movimento.

Alimentação fantasma para microfones condensadores
O microfone condensador com eletreto não precisa de fonte de alimentação para fornecer tensão de polarização, mas o circuito para casamento de impedâncias com FET no interior do microfone necessita de alguma energia. Esta pode ser fornecida por uma bateria interna de baixa tensão ou por uma alimentação externa “fantasma”.

Alimentação fantasma é uma técnica que fornece uma tensão DC ao microfone através do mesmo cabo blindado de dois condutores que transfere o áudio do microfone. A alimentação fantasma pode ser suprida pelo mixer do microfone ou por uma fonte externa “inserida” na linha entre o microfone e a entrada do mixer. Para que a alimentação fantasma funcione, a linha entre a fonte de alimentação e o microfone precisa ser balanceada em relação ao terra e não pode ser interrompida por dispositivos como filtros ou transformadores, que poderiam transferir o sinal de áudio, mas bloquear a DC. A alimentação fantasma também requer uma conexão contínua ao terra (Pino 1 no conector do tipo XLR) desde a fonte de alimentação até o microfone. A alimentação fornece tensão DC positiva aos dois cabos condutores de sinal e utiliza a blindagem como caminho de retorno ou negativo. Microfones dinâmicos com saída balanceada não são afetados pela presença da alimentação fantasma, já que não há conexão entre a blindagem e qualquer um dos condutores de sinal; conseqüentemente, não existe percurso para a tensão DC.

Há fontes de alimentação fantasmas disponíveis em diversas tensões de saída, desde 9 até 48 volts. Elas podem ser projetadas para operar a partir de tensões de linha AC ou de baterias internas.

Microfones condensadores externamente polarizados ou “discretos” raramente são alimentados por baterias internas. Em vez disso, é utilizada uma fonte de alimentação fantasma para fornecer a tensão de polarização para o elemento e para fornecer energia ao conversor de impedância. Esse tipo é, algumas vezes, chamado de “condensador puro”.

Outros tipos de microfones
Há diversas maneiras de transformar som em energia elétrica. Grãos de carbono também são utilizados como elementos em microfones de telefones e de comunicação. Alguns microfones de baixo custo utilizam elementos de cristal ou de cerâmica que geralmente são suficientemente bons para voz, mas não seriamente considerados para reprodução de música ou sons críticos.

Um outro tipo algumas vezes encontrado em estúdios de gravação é o microfone de fita. É uma forma de microfone dinâmico, com uma fina fita metálica (que atua como bobina de voz e diafragma) suspensa entre os pólos de um circuito magnético. Embora seja capaz de um excelente desempenho, o elemento de fita precisa ser protegido contra elevados níveis de pressão acústica ou vento, pois é relativamente frágil. Por essa razão, os microfones de fita são raramente vistos em aplicações de reforço de som ou gravação fora de estúdio.

Os microfones de fita são muitas vezes projetados para responder a sons frontais e posteriores e, algumas vezes, são utilizados quando é necessário um padrão de captação bidirecional - o que nos leva à próxima classificação importante de microfones.

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