Наиболее широко распространенные типы микрофонов

Угольный микрофон — один из первых типов микрофонов. Угольный микрофон содержит угольный порошок, размещённый между двумя металлическими пластинами и заключённый в герметичную капсулу. Стенки капсулы или одна из металлических пластин соединяется с мембраной. При изменении давления на угольный порошок изменяется площадь контакта между отдельными зёрнышками угля, и, в результате, изменяется сопротивление между металлическими пластинами. Если пропускать между пластинами постоянный ток, напряжение между пластинами будет зависеть от давления на мембрану.


Применение

Угольный микрофон из телефонного аппарата

Угольный микрофон практически не требует усиления сигнала, сигнал с его выхода можно подавать непосредственно на высокоомный наушник или громкоговоритель. Из-за этого свойства, угольные микрофоны использовались до недавнего времени в телефонных аппаратах, их использование освобождало телефонный аппарат от дорогостоящих и дефицитных в то время полупроводниковых деталей. «Бабушкин» телефонный аппарат с дисковым номеронабирателем почти наверняка содержит угольный микрофон.


Однако угольный микрофон отличается плохой амплитудно-частотной характеристикой ( он «не слышит» слишком низких и слишком высоких частот). Сейчас появились дешёвые и доступные полупроводниковые устройства, которые позволяют использовать микрофоны других типов. Поэтому, в современных устройствах угольные микрофоны практически не применяются. 

Динамические микрофоны

Динамические микрофоны (иначе называемые микрофонами с подвижной катушкой) представляют собой, пожалуй, наиболее популярный и распространённый тип. Внутри такого микрофона находится круглая мембрана, которая механически соединена с катушкой тонкого провода, помещенной между двумя цилиндрическими магнитами (один внутри другого). Звуковые колебания вызывают колебания мембраны, которые сообщаются катушке, а при перемещении катушки между магнитами в ней наводится напряжение, амплитуда которого пропорциональна перемещению мембраны. Таким образом, попадающая в микрофон акустическая энергия преобразуется в электрическую, которая впоследствии может быть усилена и вновь преобразована в акустическую мембраной громкоговорителя (в сущности, громкоговоритель — это не что иное, как динамический микрофон наоборот).

По сравнению с остальными типами, динамические микрофоны обладают целым рядом достоинств: они сравнительно дёшевы и в то же время надежны, и могут успешно работать в областях высокого звукового давления. Это делает их незаменимыми в условиях живых выступлений и в студийной работе. Устойчивость к громким звукам позволяет использовать эти микрофоны для снятия звука ударных и перкуссионных инструментов.

Особенности внутреннего устройства динамических микрофонов ограничивают количество возможных типов диаграмм направленности: такие микрофоны могут быть только однонаправленными или всенаправленными. Кроме того, инерционность перемещающейся в магнитном поле катушки с проводом ограничивает воспринимаемый этими микрофонами частотный диапазон.

На сегодняшний день различными фирмами разработано огромное количество различных динамических микрофонов стоимостью от единиц до тысяч долларов, причем многие модели специально ориентированы на то или иное конкретное применение, например, на снятие звука рабочего барабана или на подзвучивание контрабаса.

Конденсаторные микрофоны

Конденсаторные микрофоны представляют собой более совершенный тип, чем динамические. Принцип их действия основан на изменении электрической ёмкости двух проводящих пластин при изменении расстояния между ними. Одна из этих пластин жестко закреплена в корпусе микрофона, а вторая (тонкая) выступает в роли мембраны. Колебания мембраны, вызванные колебаниями воздуха, приводят к изменению емкости.

Для работы такого микрофона на его пластины необходимо подать электрическое напряжение. Для этого обычно используется напряжение в 48 Вольт (фантомное питание), подаваемое на микрофон непосредственно с предварительного усилителя или микшерного пульта. Конденсаторные микрофоны сложнее в производстве, и поэтому значительно дороже динамических, однако обеспечивают значительно более высокое качество звучания.

Диафрагма конденсаторного микрофона может быть сделана сколь угодно тонкой (в разумных пределах), что позволяет добиться значительно более высокой, чем у динамических микрофонов, чувствительности и способности к воспроизведению высоких частот. Кроме того, конденсаторные микрофоны могут иметь практически любую диаграмму направленности. Существуют модели со сменными головками, переключение которых позволяет изменять направленность в довольно широких пределах.

Конденсаторные микрофоны используются везде, где предъявляются высокие требования к качеству и точности воспроизведения звука. Низкая устойчивость к механическим нагрузкам делает их малопригодными для живых выступлений, однако в студии они оказываются незаменимыми, особенно в тех случаях, когда требуется максимальная достоверность воспроизведения гармонических составляющих звука, например, при снятии звучания тарелок и цимбал.

На самом деле, высокая акустическая точность далеко не всегда является основной целью исполнителей и звукоинженеров. Динамические микрофоны часто оказываются предпочтительнее конденсаторных, например, из-за того, что их звучание, несмотря на специфический характер, хорошо подходит к характеру записываемого инструмента. С другой стороны, именно высокая степень правдоподобности делает конденсаторные микрофоны наиболее универсальными и пригодными для снятия звука любых акустических инструментов и голосов.

Универсальность и технологическая сложность конденсаторных микрофонов приводит к тому, что стоимость их в большинстве случаев оказывается очень высокой. К счастью, в последние годы наметилась тенденция к снижению цен на этот тип микрофонов. Особого внимания заслуживают качественные конденсаторные микрофоны, производимые в странах бывшего СССР, их низкая стоимость и отличное качество быстро завоевали им широкую популярность даже среди самых придирчивых звукорежиссеров.

Электретные микрофоны

Принцип действия электретных микрофонов аналогичен принципу действия конденсаторных, с тем отличием, что для их работы не требуется внешний источник питания. Мембрана таких микрофонов получает электрический заряд в процессе производства, и для их питания достаточно небольшого напряжения (обычно около 1,5 Вольта), которое обеспечивается установленной в микрофоне батареей.

По сравнению с конденсаторными, мембрана электретных микрофонов значительно толще, поэтому их чувствительность и частотные характеристики несколько хуже. Появившиеся недавно обратно-электретные микрофоны несколько компенсируют этот недостаток за счет того, что электрический заряд получает не мембрана, а фиксированная металлическая пластина, а сама мембрана может быть изготовлена из более тонкого материала.

Источник