Меню

Микрофон с фантомным питанием что это

Фантомное питание для микрофонов: характеристики и подключение

Некоторые микрофоны, обычно использующиеся в студиях, работают без проводов. Но для этого им требуется фантомное питание.

Что это такое?

Фантомное питание используется для работы конденсаторных и электретных микрофонов. В этом случае питание поступает по тем же кабелям, что и звук. Такое напряжение обычно составляет 48 В. Однако не стоит путать их с обычными компьютерными интерфейсами – их питание имеет номинал 5 В. Это питание тоже называют фантомным, однако оно не имеет ничего общего с профессиональной техникой.

Устройство подпитывает микрофон, и его работа схожа с работой конденсатора, с той лишь разницей, что, вместо обкладки конденсатора, работает мембрана микрофона.

Куда встраивается?

Такие источники чаще всего встраиваются в приемные устройства. Ими могут быть микшерные пульты, микрофонные предусилители и другие подобные аппараты. Однако в некоторых случаях фантомное питание может быть не предусмотрено изготовителем, или же необходимо питание намного ниже, например, 24 или 12 В. Тогда нужно приобрести фантомное питание отдельно, при этом использование его должно быть сквозным. Другими словами, его нужно подключить к микрофону, а выход из блока – к приемному устройству.

Если питание приобреталось отдельно, то следует знать, что оно должно крепиться в любом удобном и доступном месте, поскольку устройство имеет кнопку, при помощи которой фантомное питание можно включить или выключить.

Покупка фантомного питания также необходима в том случае, если человека не устраивает качество того элемента, что уже встроен в оборудование. Возможно, что имеющееся питание издает гул, или появляются неприятные шумовые эффекты. Обычно такие проблемы имеют место в дешевом оборудовании.

Сам блок обычно питается от батарей либо аккумуляторов, и в нем должен присутствовать встроенный НЧ-фильтр, который и отвечает за отсутствие низкочастотного гула. В обычных конденсаторных микрофонах питание используется и для поляризации.

А также стоит отметить, что такие микрофоны могут подключаться к порту XLR.

Как сделать своими руками?

Чтобы получить напряжение питания 48 В, используется отдельный трансформатор либо DC/DC-преобразователь. При использовании батареек полезно знать тот факт, что большинство микрофонов работает с напряжением менее 48 В. Для наглядности можно попробовать напряжение 9 В, постепенно увеличивая его до необходимого. Однако стоит помнить, что звук микрофона будет отличаться от того, что должен быть по умолчанию. В рассматриваемом случае достаточно 5 батареек – этого будет достаточно для обеспечения питания микрофону.

При использовании батареек необходимо закоротить их конденсатором, чтобы не было шумового эффекта. Можно установить конденсаторы номиналом 0,1 мкФ и 10 мкФ параллельно батарейкам.

Ниже рассмотрен пример того, как сделать блок фантомного питания своими руками, точнее, схему, по которой он будет работать.

Чтобы реализовать необходимую схему, понадобятся стабилизация и фильтрация помех, с чем отлично справляются линейные стабилизаторы LM317. Однако для этого потребуется переменное напряжение 32 В. Использование трансформатора выше 24 В оправдано, однако этого элемента может не оказаться под рукой. В этом случае на помощь придет умножитель на 4, выполненный на конденсаторах и диодах. А также стоит отметить, что выбор такого направления обоснован наличием общей для входа и выхода точки, которая является минусом. Благодаря этому схема значительно упрощается, к тому же налицо экономия денежных средств на покупке трансформатора.

Если посмотреть внимательно на схему ниже, то на ней четко видно, что общий ноль (стабилизатор LM317) или умножитель на 4 включен по стандартной схеме. VD2 – стабилитрон – защищает микросхему от перепада напряжений между входом и выходом. Этот перепад возможен в процессе заряда конденсатора С7 или некорректной установки R5 и является кратковременным. В этом случае происходит шунтирование микросхемы, тем самым предотвращается ее выход из строя.

Обратное напряжение необходимо выбирать не более 35 В, однако слишком маленькое – также нежелательно. Это необходимо для сохранения диапазона регулировки и стабилизации (особенно важно в том случае, когда трансформатор будет выдавать напряжение более 12 В). В нашем варианте нужный параметр выходного напряжения стабилизатора (48 В) можно выставить при помощи R5.

С1-С4 совместно с VD1-VD4 образуют умножитель на 4. Для снижения фона далее находится двойная фильтрация: фильтр второго порядка (R1C5) и фильтр-стабилизатор на LM317. После микросхемы предусмотрен конденсатор С7 – это необходимо для предотвращения самовозбуждения схемы.

Резистором R5 необходимо задать подстроечное выходное напряжение. Резисторы R4 и R5 должны быть довольно мощными, поскольку в процессе работы они будут нагреваться. Номинал для R4 – 0,25 Вт, для R5 – 0,5 Вт.

Читайте также:  Продукты питания для населения с низкими доходами

Ниже представлена модифицированная схема. Здесь используется блок питания в качестве отдельного устройства. Фантомное питание в этом случае подается через ограничивающие резисторы R6 и R7 на сигнальные клеммы устройства (для конденсаторных микрофонов с XLR-разъемом это контакты 2 и 3, 1 – общий). Сигнал подается через разделительные конденсаторы С8 и С9 уже непосредственно на принимающее устройство.

Чтобы фон по питанию отсутствовал либо был минимальным, следует отрегулировать схему подстроечным резистором R5. В этом случае необходимо добиться того, чтобы фон был минимальным, а мощность – максимальной.

Линейный стабилизатор может работать как фильтр только в том случае, если на нем падает напряжение, которое будет равно амплитуде пульсации.

В этой схеме резисторы делителя не имеют точного номинала, поскольку это позволяет подстраиваться под различные трансформаторы (от 10 до 16В).

Блок фантомного питания 48V представлен в следующем видео.

Источник



Фантомное питание — Phantom power

Фантомное питание в контексте профессионального звукового оборудования — это электрическая энергия постоянного тока, передаваемая по микрофонным кабелям для управления микрофонами, содержащими активные электронные схемы. Он наиболее известен как удобный источник питания для конденсаторных микрофонов , хотя многие активные директ-боксы также используют его. Этот метод также используется в других приложениях, где источник питания и передача сигналов осуществляются по одним и тем же проводам.

Источники фантомного питания часто встраиваются в микшерные пульты , микрофонные предусилители и подобное оборудование. Помимо питания схемы микрофона, традиционные конденсаторные микрофоны также используют фантомное питание для поляризации преобразовательного элемента микрофона.

Содержание

История

Фантомное питание было впервые использовано (и до сих пор используется) в наземных телефонных системах на основе медных проводов с момента появления в 1919 году телефона с дисковым набором номера. Одним из таких приложений в телефонной системе было обеспечение тракта передачи сигналов постоянного тока вокруг усилителей, подключенных к трансформатору, в аналоговом режиме. линейные системы передачи.

Первым известным коммерчески доступным микрофоном с фантомным питанием была модель Schoeps CMT 20, выпущенная в 1964 году и построенная в соответствии со спецификациями французской радиостанции с фантомным питанием 9–12 В постоянного тока; положительный полюс этого источника питания был заземлен. Микрофонные предусилители магнитофонов серии Nagra IV предлагали этот тип питания в качестве опции в течение многих лет, и Schoeps продолжал поддерживать «отрицательный фантом» до тех пор, пока серия CMT не была снята с производства в середине 1970-х, но сейчас она устарела.

В 1966 году компания Neumann GmbH представила норвежской радиовещательной корпорации NRK новый тип транзисторного микрофона . Норвежское радио запросило работу с фантомным питанием. Поскольку у NRK уже было 48-вольтовое питание в своих студиях для систем аварийного освещения, это напряжение использовалось для питания новых микрофонов (модель KM 84) и является источником 48-вольтового фантомного питания. Позднее это расположение было стандартизировано в DIN 45596.

Стандарты

В документе «Мультимедийные системы — Руководство по рекомендуемым характеристикам аналоговых интерфейсов для достижения функциональной совместимости» Комитета по стандартам Международной электротехнической комиссии (IEC 61938: 2018) указаны параметры для подачи фантомного питания микрофона. Документ определяет три варианта: P12, P24 и P48. Кроме того, упоминаются два дополнительных варианта (P12L и SP48) для специализированных приложений. Большинство микрофонов теперь используют стандарт P48 (максимальная доступная мощность составляет 240 мВт). Хотя 12- и 48-вольтовые системы все еще используются, стандарт рекомендует 24-вольтовые системы для новых систем.

Техническая информация

Фантомное питание состоит из фантомной цепи, в которой постоянный ток равномерно подается через две сигнальные линии сбалансированного аудиоразъема (в современном оборудовании оба контакта 2 и 3 разъема XLR ). Напряжение питания относится к контакту заземления разъема (контакт 1 XLR), который обычно подключается к экрану кабеля или заземляющему проводу в кабеле, или к обоим. Когда было введено фантомное питание, одним из его преимуществ было то, что тот же самый тип сбалансированного экранированного микрофонного кабеля, который студии уже использовали для динамических микрофонов, можно было использовать для конденсаторных микрофонов. Это отличается от микрофонов с ламповой схемой, для большинства из которых требуются специальные многожильные кабели.

При фантомном питании напряжение питания фактически невидимо для симметричных микрофонов, которые его не используют, в том числе для большинства динамических микрофонов. Симметричный сигнал состоит только из разницы напряжений между двумя сигнальными линиями; фантомное питание создает одинаковое напряжение постоянного тока на обеих сигнальных линиях сбалансированного соединения. Это резко контрастирует с другим, немного более ранним методом питания, известным как «параллельное питание» или «T-powering» (от немецкого термина Tonaderspeisung ), в котором постоянный ток накладывался непосредственно на сигнал в дифференциальном режиме. Подключение обычного микрофона ко входу с включенным параллельным питанием вполне может повредить микрофон.

Читайте также:  Ddr2 распиновка контактов питания

Стандарт IEC 61938 определяет фантомное питание 48, 24 и 12 В. Сигнальные проводники положительные, оба проходят через резисторы равного номинала (6,81 кОм для 48 В, 1,2 кОм для 24 В и 680 Ом для 12 В), экран заземлен . Значение 6,81 кОм не является критическим, но резисторы должны быть согласованы с точностью до 0,1% или лучше, чтобы обеспечить хорошее подавление синфазного сигнала в цепи. Версия фантомного питания на 24 В, предложенная через несколько лет после версий на 12 и 48 В, также была включена в стандарт DIN и входит в стандарт IEC, но никогда не была широко принята производителями оборудования.

Почти все современные микшерные пульты имеют переключатель для включения или выключения фантомного питания; в большинстве высокопроизводительного оборудования это можно сделать индивидуально по каналам, в то время как в микшерах меньшего размера один главный переключатель может управлять подачей мощности на все каналы. Фантомное питание можно заблокировать в любом канале с помощью изолирующего трансформатора 1: 1 или разделительных конденсаторов. Фантомное питание может вызвать сбои в работе оборудования или даже его повреждение, если оно используется с кабелями или адаптерами, которые соединяют одну сторону входа с землей, или если к нему подключено какое-то оборудование, кроме микрофонов.

Инструментальные усилители редко обеспечивают фантомное питание. Чтобы использовать оборудование, требующее этого, с этими усилителями, в линию должен быть включен отдельный источник питания. Они легко доступны в продаже или, в качестве альтернативы, являются одним из самых простых проектов для конструкторов любительской электроники.

Предостережения

Некоторые микрофоны предлагают на выбор питание от внутренней батареи или (внешнее) фантомное питание. В некоторых таких микрофонах рекомендуется извлекать внутренние батареи при использовании фантомного питания, так как батареи могут разъесться и протечь химикаты. Другие микрофоны специально предназначены для переключения на внутренние батареи в случае отказа внешнего источника питания, что может быть полезно.

Фантомное питание не всегда реализуется правильно или адекватно даже в предусилителях, микшерах и рекордерах профессионального качества. Частично это связано с тем, что конденсаторные микрофоны с 48-вольтовым фантомным питанием первого поколения (с конца 1960-х до середины 1970-х годов имели простую схему и требовали лишь небольшого рабочего тока (обычно менее 1 мА на микрофон), поэтому фантомное питание схемы, обычно встроенные в записывающие устройства, микшеры и предусилители того времени, были разработаны с предположением, что этот ток будет достаточным. Исходная спецификация фантомного питания DIN 45596 требовала максимум 2 мА. Эта практика сохранилась до настоящего времени; многие цепи фантомного питания на 48 В, особенно в недорогом и портативном оборудовании, просто не могут обеспечить более 1 или 2 мА без выхода из строя. Некоторые схемы также имеют значительное дополнительное сопротивление последовательно со стандартной парой резисторов питания для каждого микрофонного входа; это может не сильно повлиять на микрофоны с низким током, но может отключить микрофоны, которым требуется больше тока.

Конденсаторные микрофоны середины 1970-х годов и позже, предназначенные для фантомного питания 48 В, часто требуют гораздо большего тока (например, 2–4 мА для бестрансформаторных микрофонов Neumann, 4–5 мА для серии Schoeps CMC («Colette») и микрофонов Josephson 5. –6 мА для большинства микрофонов Shure серии KSM, 8 мА для САПР Equiteks и 10 мА для земляных работ). Стандарт IEC дает 10 мА как максимально допустимый ток на микрофон. Если его требуемый ток недоступен, микрофон все равно может выдавать сигнал, но не может обеспечить ожидаемый уровень производительности. Конкретные симптомы несколько различаются, но наиболее частым результатом будет снижение максимального уровня звукового давления, с которым микрофон может справиться без перегрузки (искажения). Некоторые микрофоны также имеют более низкую чувствительность (выходной уровень для заданного уровня звукового давления).

Большинство выключателей заземления имеют нежелательный эффект отключения фантомного питания. Всегда должен быть путь постоянного тока между контактом 1 микрофона и отрицательной стороной 48-вольтового источника питания, если питание должно достигать электроники микрофона. Поднятие заземления, которым обычно является контакт 1, прерывает этот путь и отключает фантомное питание.

Читайте также:  Мое ежедневное питание сочинение

Бытует мнение, что подключение динамического или ленточного микрофона к входу с фантомным питанием приведет к его повреждению. Это повреждение может произойти по трем причинам. В случае неисправности кабеля фантомное питание может повредить некоторые микрофоны из-за подачи напряжения на выход микрофона. Также возможно повреждение оборудования, если вход с фантомным питанием подключен к несбалансированному динамическому микрофону или электронным музыкальным инструментам. Переходное генерируются , когда микрофон горячей подключен к входу с активным фантомным питанием может привести к повреждению микрофона и , возможно, предусилитель схемы ввода , поскольку не все контакты разъема микрофона замыкающего контакта в то же время, и есть момент , когда Ток может протекать для зарядки емкости кабеля с одной стороны входа с фантомным питанием, а не с другой. Это особенно проблема с длинными микрофонными кабелями. Считается хорошей практикой отключать фантомное питание на устройствах, которым оно не требуется.

Цифровое фантомное питание

Цифровые микрофоны, соответствующие стандарту AES 42, могут иметь фантомное питание 10 вольт, подаваемое как на аудиокабели, так и на землю. Этот источник питания может обеспечивать цифровые микрофоны до 250 мА. Вариант обычного разъема XLR с ключом, разъем XLD , может использоваться для предотвращения случайного переключения аналоговых и цифровых устройств.

Другие способы включения микрофона

T-power, также известный как AB powering или T12, описанный в DIN 45595, является альтернативой фантомному питанию, которое до сих пор широко используется в мире кинопроизводства. Многие микшеры и записывающие устройства, предназначенные для этого рынка, имеют опцию T-power. Многие старые микрофоны Sennheiser и Schoeps используют этот метод включения, хотя в новых рекордерах и микшерах эта опция постепенно прекращается. Цилиндры адаптеров и специальные блоки питания предназначены для микрофонов с питанием от T. Часто нет слышимой разницы между микрофонами, использующими этот метод, и микрофонами с питанием P48. В этой схеме 12 вольт подается через резисторы 180 Ом между «горячим» контактом микрофона (контакт 2 XLR) и «холодным» контактом микрофона (контакт 3 XLR). Это приводит к 12-вольтовой разнице потенциалов со значительной допустимой токовой нагрузкой на контакты 2 и 3, что, вероятно, приведет к необратимому повреждению при подключении к динамическому или ленточному микрофону.

Plug-in-power (PiP) — это слаботочный источник питания 3–5 В, подаваемый на гнездо микрофона некоторого потребительского оборудования, такого как портативные записывающие устройства и звуковые карты компьютеров . Он также определен в IEC 61938. Он отличается от фантомного питания, поскольку представляет собой несимметричный интерфейс с низким напряжением (около +5 В), подключенным к сигнальному проводнику с возвратом через гильзу; мощность постоянного тока соответствует звуковому сигналу с микрофона. Конденсатор используется для блокировки постоянного тока от последующих цепей звуковой частоты. Его часто используют для питания электретных микрофонов , которые не работают без питания. Он подходит только для питания микрофонов, специально предназначенных для использования с этим типом источника питания. Если эти микрофоны подключены к истинному фантомному питанию (48 В) через переходник 3,5 мм на XLR, который соединяет экран XLR с рукавом 3,5 мм, это может привести к повреждению. Plug-in-power соответствует японскому стандарту CP-1203A: 2007.

Похожая схема питания от сети встречается в звуковых картах компьютеров. И подключаемое питание, и мощность звуковой карты определены во второй редакции стандарта IEC 61938.

Эти альтернативные схемы питания иногда неправильно называют «фантомным питанием», и их не следует путать с истинным фантомным питанием 48 В, описанным выше.

Некоторые конденсаторные микрофоны могут получать питание от элемента на 1,5 В, который находится в небольшом отсеке микрофона или во внешнем корпусе.

Фантомное питание иногда используется работниками авионики для описания напряжения смещения постоянного тока, используемого для питания авиационных микрофонов, которые используют более низкое напряжение, чем профессиональные аудиомикрофоны. Фантомное питание, используемое в этом контексте, составляет 8–16 В постоянного тока последовательно с резистором 470 Ом (номинальным), как указано в стандарте DO-214 RTCA Inc. Эти микрофоны произошли от угольных микрофонов, используемых на заре авиации, и телефонов, в которых использовалось постоянное напряжение смещения на элементе угольного микрофона.

Другое использование

Фантомное питание также используется не только для микрофонов, но и в других приложениях:

Источник