Mikrofoni

1. Mikrofoni Tomislav Jurković N3330

2. Što je mikrofon? • Mikrofon (engl. Microphone) je mehanoelektrični pretvarač koji pretvara zvuk u električni signal. Mikrofoni imaju više primjena: telefon, snimač, radio i televizijski studio, računalo,VoIP. • Riječ mikrofon potiče od engleske riječi microphone (koja potiče od dvije grčke riječi - mikros što znači mali, i phone što znači zvuk). Kao izumitelj prvog mikrofona spominje se Emile Berliner, dok je prvi kvalitetniji mikrofon izumio Alexander Graham Bell.

3. Mikrofoni se pojavljuju u raznim oblicima, veličinama i vrstama, ali bez obzira na njihove fizičke atribute, njihova svrha je ista, a to je pretvoriti akustične vibracije (u obliku tlaka zraka) u električnu energiju. • Postoje tri osnovne mehaničke tehnike koje se koriste u izgradnji mikrofona za profesionalne audio svrhe, ali sve tri vrste imaju ista tri glavna dijela: • Membrana • Elektromehanički pretvarač • Kućište

4. Vrste mikrofona • Ugljeni mikrofon • Dinamički mikrofon • Kondenzatorski mikrofon • Kristalni mikrofon

5. Ugljeni mikrofon • Ugljeni mikrofon patentirao jeprvi Thomas Alva Edison u ožujku 1877. godine i do pojave elektronskih cijevi bio je jedina naprava koja je pretvarala zvuk u električni signal. • Način rada ugljenog mikrofona se zasniva na pojavi promjene električnog otpora zrnaca grafita smještenih u kućište mikrofona.

6. Ugljeni mikrofon • 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.

7. Dinamički mikrofon • Dinamički mikrofon radi naprincipu 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.

8. Dinamički mikrofon • Izvede li se kao dinamički mikrofon s titrajnom zavojnicom ima izlazni napon zadovoljavajuće razine 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.

9. Kondenzatorski mikrofon • Kondenzatorski mikrofon ima dvije električno nabijene ploče; jednu koja se može micati i djeluje kao membrana, te drugu koja je fiksna. • To je, zapravo, kondenzator sa pozitivno i negativno nabijenim elektrodama i zračni prostor između njih. Zvuk uzrokuje titranje membrane, uzrokujući promjenu razmaka između nje i statične ploče.

10. Kondenzatorski mikrofon • 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 potreba za posebnim izvorom napajanja, no taj nedostatak nadoknađuju svojom kvalitetom.

11. Kristalni mikrofon • Kristalni ili piezoelektrični mikrofon koristi svojstva nekih kristala da pod povećanim tlakom stvaraju električni napon. • Robusni su i jeftini, no relativno visoka nelinearna izobličenja i karakterističan frekvencijski odziv ograničili su njegovu upotrebu samo na nekim područjima.

12. Karakteristike 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.

13. Usmjerena karakteristika mikorofona • 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.

14. 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%.

15. 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.

16. 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). • 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.

17. Impedancija mikrofona • Dinamički mikrofoni s unutarnjom impedancijom:  • manjom od 600 Ohma smatraju se mikrofonima s malom unutarnjom (izlaznom) impedancijom, • od 600 do otprilike 10000 Ohma mikrofonima sa srednjom impedancijom, • mikrofone s impedancijom većom od 10000 Ohma smatramo mikrofonima s visokom unutarnjom impedancijom.

18. 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.