入门知识:电容麦克风所使用的幻象电源

发布时间:19-02-0210:29

电容麦克风需要使用幻象电源来驱动其内部的电路。

幻象电源使用2芯的屏蔽线缆来为麦克风供电。幻象供电可以由独立设备提供,也可以由调音台提供(通过麦克风的连接器)。

麦克风通过同一条线缆接收电力并向调音台发送音频信号。这被称为“幻像”,因为供电不需要使用单独的线缆,而是“隐藏”在用于信号传输的线缆中。

依据DIN标准45596,采用幻象供电时XLR的引脚2和引脚3的电压高于引脚1的电压(12-48V DC)。引脚2和引脚3之间没有电压差。引脚1接地,引脚2是音频正极性,引脚3是音频反极性。

图片由Peter Bsken提供

另外,引脚1的电压为0伏特,引脚2具有正电压,引脚3具有与引脚2完全相同的正电压。在许多调音台上,幻象电源的开关上会标记“P48”,这代表“48伏幻象电源”。

图1中最上面显示的是连接了独立幻像电源的麦克风。图1的中间显示的是幻像电源的内部电路,其中有两个完全相等的电阻器R。引脚2和引脚3具有相同的电压,而引脚1接地。在麦克风内部,幻象电源被分别连接到两个相同的电阻器上(或者是连接到中间抽头式变压器)。

图1.幻像供电的等效电路。

图1中的底部显示的是幻象电流如何从右向左穿过麦克风线缆:

电流离开直流电源的正极,并经过两个相等的电阻。电流沿着麦克风线缆传输到麦克风。电流在麦克风内部恢复并流经麦克风内部电路。电流通过线缆屏蔽层返回直流电源的负极。一些麦克风和麦克风音头(也叫传声器炭精盒/咪头)需使用直流偏压才能工作,而不是幻象电源,并且需要一条单独的线缆给麦克风音头提供B +,您能够在领夹式麦克风以及合唱麦克风的麦克风音头和XLR连接器之间看到这样的布置。麦克风音头本身不受直流偏压的影响,而XLR连接器则有一个可以通过幻象电源供电的电路。该电路会将幻象供电转换为麦克风音头工作所需的直流偏压,并且能够起到平衡信号的作用。

为什么电容式麦克风需要供电

接下来我会为大家解释一下为什么电容麦克风需要电源供电才能够工作。在电容麦克风的传感器(图2)中,导电膜片和相邻的金属盘(背板)上都充有静电,形成了两个电容板。

当声波撞击振膜时,就会使它和金属背板之间的间距发生改变,造成电容的变化,并产生一个与这个声波信号相似的电信号。

振膜和背板可以通过两种方式进行充电:

通过外部施加的电压(来自幻象电源)。这种方式被称为“外部偏压”或者“真电容”。通过振膜上或者背板上的永久性电荷驻极体材料。这种方式也被称为“内部偏压”或者“驻极体电容”。电容式麦克风音头的输出阻抗非常的高,非常敏感。为了将电容麦克风音头的阻抗降低到一个可用的值,需要将一个阻抗转换器电路连接到麦克风音头的输出。

图2.电容式麦克风的传感器/换能器

无论麦克风音头是驻极体还是非驻极体,这个电路都是必需的。转换器需要使用直流电来供电,而此电压是由幻象电源提供的。

有些麦克风中会添加其他的一些晶体管以使麦克风具有更平衡的输出,而这些组件可以代替幻象电源。

与此相反,动圈麦克风则不需要使用电源供电,因为它内部没有有源电子原件。动圈麦克风会产生电力,就像是在反向使用扬声器一样。

在动圈麦克风(图3)中,一组线圈会被连接到振膜上。该线圈悬浮在磁场中。当声波碰撞振膜使其(包括连接着的线圈)振动时,线圈就会在磁场中移动,并产生和这个声波相似的电信号。音圈引线分别焊接到麦克风内的XLR引脚2和引脚3上。

铝带麦克风(图4)的振膜是金属箔片或者是带状薄膜片。

声波会使在磁场中的金属箔片或者是带状薄膜片产生振动,从而生成相似的电信号。带状膜片的引线焊接到麦克风内的XLR引脚2和针脚3上。

您可以将幻象电源接入动圈麦克风和铝带麦克风,这并不会损坏麦克风。这是因为音圈和带状膜片的引线没有连接到引脚1,所以来自幻像电源的电流是不可能进入到音圈和带状膜片中的。

图3.动圈麦克风的传感器/麦克风音头。

但是,如果施加到引脚2和引脚3的幻象电压存在着任何的不平衡,那么电流则会流过麦克风音圈和带状膜片(它们是连接到引脚2和引脚3上的)。

又或者,如果线圈或者带状膜片的一个端子意外的短接到了接地的麦克风外壳上,电流也会流过线圈和带状膜片。因此,最好将动圈麦克风和铝带麦克风的幻象电源开关关闭。

采用独立供电

您可以从麦克风经销商处购买幻象电源(图5),或者是在线购买。有些幻象电源采用的是交流供电,有些采用的是电池供电,有些则是两者皆有。有些幻象电源只能为单个麦克风供电,有些则可以为几个麦克风同时供电。

图4.带状传感器(麦克风音头)。

在任何情况下,您都可以将电源与麦克风线缆串联。电源具有XLR型输入和输出连接器,每个通道有一对。

在麦克风和电源输入连接器之间使用麦克风线缆进行连接。在电源输出连接器和调音台的麦克风输入之间使用另一根麦克风线缆进行连接。

如果您需要使用变压器/适配器将低Z的电容式麦克风转换为高Z不平衡,请先将麦克风连接到独立的幻像电源,然后再将其转换为高Z不平衡。

使用时的注意事项

图5.单通道独立幻像电源的示例。

不要将麦克风直接插入一个已经打开的幻象电源的输入端口,不然您一定会听到一声巨响。如果您不得不这么做(例如在现场音乐会的表演期间),请在插入麦克风之前先将麦克风通道静音。

要保证您的幻象电压和您的麦克风匹配。如果幻象电压大大的低于48伏,会造成一些麦克风的信号开始失真,或者造成信号电平的下降。

如果要测量调音台麦克风输入端的幻象电压,您可以使用直流电压表并测量XLR的引脚1和引脚2,然后在引脚1和引脚3之间做相同的操作。

请注意幻象电压的下降。麦克风会通过幻象电源的电阻器获得电流,同时会导致每个电阻上的电压下降E = IR。

麦克风对电流的消耗越高,麦克风连接器上的幻像电压就会越低。电流消耗通常在麦克风的数据表中就可以查到。

幻象电源的额定电流是指电源可以提供的总毫安数。所以请确保接入幻象电源的所有麦克风的总电流消耗量不要超过电源的额定电流。

不要在配电盘上使用幻像电源,因为在别人插线的时候可能会导致突然的巨响。如果您必须在接有幻像电源的配电盘上操作,请先将麦克风所连接的输入模块静音,或者将推杆推到最低的位置。

当您插入将麦克风外壳接地的连接器时,某些幻象电源会产生嗡嗡的声音。这时候请稍微摇晃一下麦克风。这也有助于避免错误的接地回路。由于线缆屏蔽层是负责直流电的回流的,因此请确保屏蔽层以及其焊接点足够牢固。否则您的麦克风就会发出噼里啪啦的声音 - 特别是当线缆发生移动时。

有些麦克风既可以使用内置电池,又可以外接幻像电源。在大多数的设计中,如果将麦克风连接到幻像电源,它就会自动的将内置电池从电路中断路。否则,麦克风的内置电池会严重的加大幻像电源的负荷。如果您遇到了负荷上的这种问题,请取出麦克风的内置电池。

如果您在将电容麦克风接入幻象电源后,发现电源的电压较低导致麦克风无法正常工作,请尝试以下的这些方法:

使用更好的调音台来提供幻像供电。换用电流消耗较少的麦克风,或者使用对幻象电压要求较低的麦克风。为电源添加稳压器。

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