Tipos de Microfones

8/2/2019 Tipos de Microfones

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Microfones - Noes e Aplicaes

1. Como funcionam os microfones

Existem dois princpios operacionais usados nos microfones AKG: o dinmico e o capacitivo. O

microfone do tipo dinmico consiste de um diafragma fino acoplado a uma pequena bobina dealumnio imersa num forte campo magntico. Quando o som atinge o diafragma, ele ento semove para dentro e para fora, fazendo a bobina tambm se mover. O movimento da bobinadentro do campo magntico fixo gera uma voltagem nos terminais da bobina, que anloga condio da presso do ar no diafragma, como mostra a Fig.1.

Figura 1

Os microfones que usam o princpio do capacitor varivel so conhecidos como microfones

capacitivos ou condenser (o termo condensador vem da terminologia eletrnica antiga). Omicrofone capacitivo consiste de uma placa fixada muito prxima ao diafragma, como mostraa Fig.2. Entre a placa e o diafragma mantida uma carga eltrica polarizada, de forma quequando o diafragma se move sob a influncia das ondas sonoras, a voltagem entre ele e aplaca varia da mesma forma.


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Figura 2

Atualmente, na maioria dos microfones capacitivos a polarizao obtida por meio de umeletreto, uma camada pr-polarizada, localizada na placa ou ento atrs do prprio diafragma.Os microfones profissionais de alta qualidade geralmente usam polarizao externa. A Fig.3mostra a vista em corte de um microfone capacitivo pr-polarizado, com o materialpolarizante (eletreto) localizado na placa.


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Figura 3

Todos os microfones capacitivos possuem um pr-amplificador localizado junto aodiafragma, necessrio para converter a alta impedncia do elemento capacitivovarivel a um valor adequadamente baixo, para que o sinal possa ser facilmentetransmitido sem perda significativa atravs de um cabo comum.

Alguns microfones pr-polarizados so alimentados diretamente por uma bateriade 9 volts, como mostrado no diagrama da Fig.3, mas quase todos os microfonescapacitivos so alimentados externamente por uma fonte de 48 volts em correntecontnua, chamada de phantom power, que fornecida pela mesa de mixagemou outro tipo de equipamento onde o microfone pode ser conectado (pr-

amplificador, etc). Alguns microfones, como o AKG C1000S, podem seralimentados tanto por uma bateria interna de 9V quanto por phantom power.

1.1. Padres de captao dos microfones

A caracterstica mais fundamental de um microfone seu padro de captao tri-dimensional.Talvez 90% de todos os microfones estejam dentro de duas categorias: omnidirecionais ecardiides.

Os microfones do tipo cardiide so, basicamente, unidirecionais, e existem trs variaes:cardiide, hiper-cardiide, e super-cardiide. A AKG oferece uma variedade de padres de

captao em sua linha de microfones de mo, dinmicos ou capacitivos. Alguns modelos,geralmente referidos como shotgun, possuem um tubo longo que os torna altamentedirecionais em freqncias mdias e altas. Esses designs exticos no usados nas aplicaesmais comuns, mas so extremamente teis quando a captao precisa ser feita a umadistncia razovel da fonte sonora.

1.1.1. Omnidirecional

A Figura 4 mostra o padro omnidirecional numa representao em duas dimenses conhecidacomo padro polar (A), e tambm numa representao tri-dimensional (B).
http://akg_c1000s.htm/http://www.music-center.com.br/akg_c1000s.htm


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Figura 4

O padro omni obtido restringindo a entrada do som no microfone a um nico pontona frente do diafragma. Por causa disso existe pouqussima distino quanto direo em queo som incide, e assim o microfone responde igualmente aos sons vindos de todas as direes.Nas freqncias muito altas h uma tendncia captao maior pela frente, mas na maioriadas aplicaes isso irrelevante.

1.1.2. Cardiide

A Figura 5 mostra os detalhes do microfone do tipo cardiide. Observe que h dois caminhos

at o diafragma: um pela frente, e outro pelas aberturas dos lados.

Figura 5

Para fontes sonoras localizadas no eixo do microfone (on-axis), isto , com ngulo de


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incidncia de 0, o som que entra pela frente sempre chega antes do som que entra por trs,pois ele atravessa um caminho mais curto (Fig.5A), e por isso captado pelo microfone. Parauma fonte sonora localizada atrs (180) do microfone, os dois sons que chegam aodiafragma so opostos e iguais, e assim se cancelam (Fig.5B). Na construo do microfone usada uma resistncia acstica para assegurar que os caminhos pela frente e por trs fiquemiguais para o caso de sinais que incidem a 180 do eixo.

Para posies intermedirias, a resposta ir variar, como mostra o diagrama polar na Fig.6A.Na Fig.6B mostrada uma representao tri-dimensional do padro cardiide.

Figura 6

A estrutura interna de um microfone cardiide muito mais complexa do que a de ummicrofone omni, e tomado um cuidado muito grande no projeto do caminho por trs paraque o cancelamento para fontes a 180 seja uniforme na maior gama possvel de freqncias.


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Figura 7

O grfico da Fig.7 mostra um timo exemplo de microfone cardiide, medido em 0, 90, e180. Como se pode observar, a rejeio em 180 da ordem de 20 a 25 dB na faixa defreqncias mdias, mas a ao cardiide diminui tanto nas freqncias muito baixas quantonas muito altas.

1.1.3. Hiper-cardiide e super-cardiide

Estes tipos so variaes do padro cardiide bsico, e podem ser muito teis em certasaplicaes. Se o caminho por trs levemente alterado, pode-se variar o ngulo no qual acaptao mnima. Existem dois padres resultantes dessas alteraes, que so conhecidoscomo hiper-cardiide e super-cardiide. Esses padres tm o efeito de mudar o alcance domicrofone, e podem ser muito teis em determinadas aplicaes de sonorizao, por permitirmais ganho sem microfonia do que um cardiide. Isto ser discutido na prxima seo.

1.2. Aspectos importantes dos microfones

Vejamos algumas diferenas importantes existentes entre os microfones com captaoomnidirecional e os com captao cardiide.

1.2.1. Omnidirecionais

A maioria dos microfones omni, sobretudo do tipo capacitivo, possui uma resposta defreqncias bastante suave e por isso so largamente usados para captao de voz,tanto em sistemas de sonorizao quanto em estdios de gravao.


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Os microfones omnidirecionais tm um rudo de manuseio relativamente baixo e nopossuem o efeito de proximidade, que reala os graves, como os cardiides (veja aseguir).

Por causa de seus diafragmas bem amortecidos, os microfones omnidirecionaisgeralmente so mais robustos do que os cardiides.

1.2.2. Cardiides

Um microfone cardiide possui um alcance maior do que um omnidirecional. Graas aoseu padro de captao voltado para a frente, ele possui uma alta relao entre aresposta a sons vindos na direo de seu eixo e a resposta a direes aleatrias. AFig.8A mostra uma comparao entre microfones omnidirecionais e cardiides, emtermos de distncias equivalentes de operao. O que essa ilustrao demonstra queo microfone cardiide pode ser usado a uma distncia 1,7 vezes maior do que umomnidirecional, e ainda assim oferecendo a mesma supresso global do rudo aleatriodo ambiente.

Um microfone com padro hiper-cardiide pode ser usado a uma distncia 2 vezesmaior do que o omnidirecional para produzir um mesmo resultado, e um microfonecom padro super-cardiide pode ser usado a uma distncia 1,9 vezes maior. Emtermos de decibis, quando usados a uma mesma distncia de operao a rejeio docardiide a os sons que chegam aleatoriamente da ordem de 4,8 dB a mais do queum omnidirecional (Fig.8B). Por comparao, o super-cardiide teria uma rejeio de5,8 dB a mais, e o hiper-cardiide uma rejeio de 6 dB a mais.


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Figura 8

O efeito de proximidade ao mesmo tempo uma bno e uma desgraa. Muitos

cantores adoram a nfase dos graves que se obtm quando seguram o microfonecardiide muito perto da boca, e por isso jamais pensam em usar um microfoneomnidirecional. Por outro lado, o efeito de proximidade faz o microfone cardiide sermuito sensvel a rudos pelo seu manuseio e aos efeitos do vento. A Fig.9 mostra oefeito de proximidade tpico com um microfone cardiide: a resposta de freqncias mostrada para distncias de operao desde 7,5 cm at 30 cm. Esse microfone foiprojetado para ter uma queda de resposta a baixas freqncias de acordo com oaumento da distncia, de forma que o efeito de proximidade restaure as baixasfreqncias quando o microfone posicionado mais prximo. Muitos dos microfonesindicados para voz so projetados dessa maneira, de forma a poderem causar umpequeno reforo quando usados prximos boca.

Figura 9

Em aplicaes normais de sonorizao, o padro cardiide oferece imunidade extra realimentao (microfonia), embora talvez nem sempre to prximo dos 4,8 dBmencionados no item 1 acima.

Como podemos ver, os padres hiper-cardiide e super-cardiide oferecem umapequena melhoria em relao ao cardiide em termos de imunidade a sons aleatrios.

Embora o engenheiro de gravao possa preferir o cardiide comum por seu pontonulo em 180, o engenheiro de sonorizao geralmente prefere o super-cardiide e ohiper-cardiide pelo seu maior alcance. Ao abrir mais o lbulo posterior (180) naresposta direcional (veja representao dos padres na Fig.8B), o padro frontal ficamais justo do que no cardiide comum. Isso pode tambm ser til no palco, ondedois ou mais cantores podem estar bastante prximos um do outro. Os grficos daFig.8C mostram os ngulos nominais de aceitao (3 dB) oferecidos pelos microfonesde padro cardiide.


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1.3. Caractersticas eltricas dos microfones AKG

Nesta seo discutiremos cinco itens que tm a ver com o aspecto eltrico do microfone:impedncia, sensibilidade, nvel de rudo intrnseco, ponto de saturao, e alimentao.

1.3.1. Impedncia

De acordo com a tendncia atual, os microfones capacitivos da AKG possuem impednciainterna da ordem de 200 ohms, enquanto os dinmicos possuem impedncias que variam de200 a 800 ohms. De uma forma geral, esses valores podem ser includos na designaobaixa impedncia. Todos os microfones da AKG so projetados para serem conectados ementradas de mesas de mixagem ou de outros equipamentos de udio que tenham impedncianominal de 3.000 ohms ou mais. A vantagem dos microfones de baixa impedncia que elespodem ser usados uma distncia bastante grande da mesa de mixagem, sem haver perdasconsiderveis. Isso permitiria a operao sem problemas a distncias de at cerca de 200m,embora raramente isso acontea nas aplicaes comuns. Uma vez que as linhas de baixaimpedncia so balanceadas, elas so virtualmente insensveis a perturbaes eltricasexternas.

Os microfones de alta impedncia j foram muito usados em aplicaes onde as distncias somuito curtas, mas atualmente no h vantagens para seu uso, at porque os pr-amplificadores de baixa impedncia de alta qualidade caram de preo drasticamente.

1.3.2. Sensibilidade

Para medir a sensibilidade de um microfone, ele colocado num campo sonoro de refernciarecebendo um nvel de presso sonora de 94 dB SPL com freqncia de 1.000 Hz. O nvel depresso sonora de 94 dB equivalente a 1 Pascal (Pa), que a unidade de medida depresso. Nessas condies, medida a voltagem de sada no microfone, sem carga, e ento estabelecida a sensibilidade nominal, em mV/Pa. A sensibilidade tambm pode ser indicadaem decibis relativos a 1 volt, designao conhecida como dBV. A tabela a seguir mostra as

sensibilidades de alguns microfones AKG.

MODELO TIPO SENSIBILIDADE dBVC414B/ULS capacitivo (multi-padro) 12,5 mV/Pa -38C480, CK61 capacitivo (multi-cpsula) 20 mV/Pa -34C535EB capacitivo (vocal/instrumento) 7 mV/Pa -43C3000B capacitivo eletreto (2 padres) 25 mV/Pa -32D3800 dinmico (vocal) 2,8 mV/Pa -51D770 dinmico (vocal/instrumento) 2,5 mV/Pa -52D58 dinmico (cancelamento de rudo) 0,72 mV/Pa -63Obs.: A equao para converter de mV/Pa para dBV : dBV = 20 log (mV/Pa) - 60

Embora a faixa de variao total mostrada na tabela seja de cerca de 25 dB, levando-se emconta o uso recomendado para cada um dos modelos, a mdia da voltagem de sadaprovavelmente no variar tanto. Os trs modelos dinmicos, por exemplo, so indicados parauso prximo fonte sonora, o que resultar uma maior voltagem mdia de sada. Da mesmaforma, os quatro modelos capacitivos podem ser usados em gravaes clssicas eposicionados no estdio a at cerca de 5 metros da fonte sonora. Isso significa que as


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voltagens efetivas de sada para todos os tipos de microfones tender a valores muitoprximos. Na verdade, esta uma considerao importante no projeto de um modelo demicrofone.

1.3.3. Nvel de rudo intrnseco

O rudo intrnseco de um microfone capacitivo o nvel de rudo audvel que ele produzquando colocado isolado de fontes sonoras externas. Um microfone que possui um nvel derudo intrnseco de 15 dBA, por exemplo, produz praticamente a mesma sada que ummicrofone perfeito colocado num local cujo rudo ambiente de 15 dBA. A nova tecnologiade microfone capacitivo com um pr-amplificador integrado no modelo AKG C480 permite umnvel de rudo da ordem de 10 dBA. Este valor to baixo quanto o de qualquer microfonecapacitivo de estdio, e por isso esses microfones so indicados para uso em gravao digital.

Os microfones dinmicos no tm especificao de rudo intrnseco, pois este depende dasensibilidade do microfone e do circuito eletrnico ao qual ele est acoplado. Para muitasaplicaes pode-se seguramente ignorar o nvel de rudo intrnseco dos microfones, uma vezque o rudo ambiente geralmente muito maior do que o do microfone.

1.3.4. Ponto de saturao

O limite mximo efetivo do nvel de presso sonora que um microfone pode suportar o valorno qual o sinal de sada do microfone comea a apresentar uma determinada quantidade dedistoro harmnica. Os valores tpicos adotados como padres pela indstria para isso so0,5% ou 1%, e so sempre indicados na especificao. Na maioria dos microfones capacitivosda AKG, o ponto de saturao est na faixa de 130 a 140 dB SPL, para valores de distoro de0,5% ou 1%.

No caso dos microfones dinmicos, as especificaes de saturao em geral indicam o nvelsonoro que produz distoro harmnica de 1% e 3%. Muitos microfones podem ser usadosem campos sonoros de at 156 dB, produzindo no mais do que 3% de distoro na sada.

Na maioria das aplicaes envolvendo captao de voz para comunicao e sonorizao,pode-se ignorar essas limitaes, mas em estdios de gravao e em sonorizao de msica,com microfones posicionados muito prximos de instrumentos com volume alto, podemosfacilmente atingir nveis da ordem de 130 dB.

1.3.5. Rudo de manuseio

Muitos microfones antigos feitos para se segurar na mo eram muito suscetveis a rudos demanuseio. Hoje, a maioria dos fabricantes resolveu este problema atravs de uma montagemcuidadosa da cpsula dentro do corpo do microfone, e tambm com a implementao de umfiltro que corte as freqncias baixas nos microfones indicados para uso muito prximo. Noexistem padres para se medir o rudo de manuseio, e sua ocorrncia ou

no meramente conseqncia da menor ou maior ateno dofabricante no detalhamento do seu projeto. Os microfones da AKGdestacam-se por seu baixo nvel de rudo de manuseio.

1.3.6. Alimentao

Todos os microfones capacitivos necessitam de algum tipo dealimentao eltrica, pois contm dentro deles um circuito eletrnico depr-amplificao. Muitos microfones de eletreto so alimentados poruma bateria interna de 9 volts, e por isso quando o microfone no est


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em uso, a alimentao deve ser desligada, para economizar a bateria. Quase todos osmicrofones capacitivos que no usam eletreto so alimentados por phantom power, comomostra a Fig.10. Este tipo de alimentao utiliza tenses contnuas (DC) de 12, 24 ou 48volts. A tolerncia para os valores suficientemente grande, de maneira que muitos dosmicrofones capacitivos da AKG podem ser alimentados com tenses desde 9 at 52 volts,tornando-os adaptveis a uma larga faixa de condies de operao. Alguns dos modelos de

estdio, como o antigo C414EB/P48 s pode operar com alimentao de 48 volts.

Figura 10

2001 AKG, Harman InternationalTraduo: Miguel Ratton

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