聲學/麥克風設計與操作
麥克風是將壓力波動轉換為電訊號的裝置。主流娛樂行業中使用兩種主要方法來完成這項任務。它們被稱為動圈麥克風和電容式麥克風。壓電晶體也可以用作麥克風,但在娛樂行業中並不常見。有關壓電換能器的更多資訊,請點選此處。
這種型別的麥克風將壓力波動轉換為電流。這些麥克風的工作原理是法拉第定律。該定律指出,當導體穿過磁場時,導體中會感應出電流。麥克風內的磁場是使用永磁體產生的,導體以兩種常見的排列方式產生。
第一種導體排列由線圈組成。線圈通常由銅製成,並連線到圓形膜片或活塞,通常由輕質塑膠製成,偶爾也由鋁製成。撞擊到活塞上的壓力波動使其在磁場中移動,從而產生所需的電流。圖1顯示了動圈麥克風的剖面圖。

第二種導體排列是在磁體之間懸掛的金屬箔帶。金屬帶是響應壓力波動而移動的部分,同樣地,會產生電流。圖2顯示了帶式麥克風的剖面圖。在這兩種配置中,動圈麥克風遵循與聲學換能器相同的原理。有關換能器的更多資訊,請點選此處。
這種型別的麥克風透過使用電容的變化將壓力波動轉換為電勢。這就是為什麼電容式麥克風也被稱為電容式麥克風。當兩個帶電導體彼此之間保持有限距離時,就會形成電容。描述電容的基本關係是
Q=C*V
其中Q是電容器導體的電荷,C是電容,V是電容器導體之間的電勢。如果導體的電荷保持恆定值,則導體之間的電壓將與電容成反比。此外,電容與導體之間的距離成反比。電容式麥克風利用了這兩個概念。

電容式麥克風中的電容器由兩個部分組成:振膜和背板。圖3顯示了電容式麥克風的剖面圖。振膜是由於撞擊的壓力波動而移動的部分,而背板保持靜止。當振膜更靠近背板時,電容增加,因此會產生電勢變化。振膜通常由金屬塗層的聚酯薄膜製成。容納背板和振膜的元件通常被稱為膠囊。
為了使振膜和背板保持恆定電荷,必須向膠囊提供電勢。執行此操作的方法有多種。第一種方法是簡單地使用電池向膠囊提供所需的直流電勢。圖4顯示了這種技術的簡化示意圖。膠囊引線上的電阻非常高,在 10 兆歐範圍內,以使膠囊上的電荷接近恆定。
另一種在電容器上提供恆定電荷的技術是透過攜帶麥克風輸出訊號的麥克風線纜提供直流電勢。標準麥克風線纜被稱為 XLR 線纜,以三針聯結器終止。第 1 針連線到線纜周圍的遮蔽層。麥克風訊號在第 2 針和第 3 針之間傳輸。圖 5 顯示了透過 XLR 線纜連線到調音臺的動圈麥克風的佈局。

幻象電源/供電(音訊工程學會,DIN 45596):透過麥克風線纜提供直流電勢的第一種也是最流行的方法是向麥克風輸出引線(第 2 針和第 3 針)提供 +48 V,並將線纜的遮蔽層(第 1 針)用作電路的地線。由於第 2 針和第 3 針看到相同的電勢,因此麥克風供電電勢的任何波動都不會影響連線的音訊裝置看到的麥克風訊號。此配置可以在圖 6 中看到。+48 V 將在麥克風處使用變壓器降壓,並以類似於電池解決方案的方式為背板和振膜提供電勢。實際上,可以提供 9、12、24、48 或 52 V 電壓,但 48 V 最常見。

透過線纜執行電勢的第二種方法是在第 2 針和第 3 針之間提供 12 V。這種方法被稱為T 供電(也稱為 Tonaderspeisung,AB 供電;DIN 45595)。T 供電的主要問題是,膠囊供電的電勢波動會傳輸到音訊訊號中,因為分析麥克風訊號的音訊裝置不會看到第 2 針和第 3 針之間的電勢變化是由於壓力波動引起的,還是由於電源電勢波動引起的。
最後,振膜和背板可以由保持固定電荷的材料製成。這些麥克風被稱為駐極體麥克風。在早期的駐極體設計中,材料上的電荷往往會隨著時間的推移而變得不穩定。近年來,科學和製造技術的進步已使現今設計中消除這個問題成為可能。
娛樂行業中存在兩種型別的麥克風。動圈麥克風以動圈和帶式配置存在。動圈麥克風中導體的運動感應出電流,然後將其轉換為聲音的再現。電容式麥克風利用電容器的特性。電容式麥克風膠囊上的電荷可以透過電池、幻象電源、T 供電以及在製造過程中使用固定電荷材料來實現。
- 錄音手冊。Woram,John M. 1989 年。
- 錄音工程手冊第四版。Eargle,John。2003 年。
- AKG
- 鐵三角
- Audix
- 雖然B&K生產用於測量目的的麥克風,但DPA是出售用於錄音目的的裝置
- 伊萊克特聲
- Josephson 工程
- 紐曼(目前是森海塞爾的子公司)
- RØDE
- Schoeps
- 森海塞爾
- 舒爾
- 惠威