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Micrófonos Introducción
Un micrófono es el transductor que que nos permitirá transformar energía acústica en energía eléctrica. Dicho de otro modo, un micrófono nos permitirá obtener una señal eléctrica proporcional a las variaciones de presión creadas en el aire por una fuente sonora. odemos generali!ar el proceso de transformación energética en dos pasos" Un recinto acústico recibe las ondas sonoras del e#terior. $as características de este recinto nos permitirán captar los sonidos de una determinada dirección % discriminar los de las direcciones restantes &directividad) &directividad).. Dentro de este recinto se encuentra una membrana o diafragma. 'ste dispositivo transformará las variaciones de presión sonora en una vibración mecánica, por lo que podemos considerarlo un transductor acústico(mecánico. $os movimientos oscilatorios de la membrana comunicarán una fuer!a al dispositivo mecánico( eléctrico encargado de generar las variaciones de energía eléctrica.
's la relación entre la tensión que entrega el micrófono % l a presión efica! que incide sobre el diafragma. ara determinar la sensibilidad del micrófono se aplica una presión sonora de * a % se mide la tensión eléctrica que nos entrega. +uanto ma%or sea la tensión de salida, ma%or será la eficiencia del micrófono. ara poder grabar sonidos débiles será necesario un micrófono con una sensibilidad alta. En principio, es deseable que los micrófonos tengan una alta sensibilidad. En ambientes muy ruidosos hay que jugar con micrófonos que soporten grandes presiones sonoras sin saturarse saturarse y que sean muy directivos para poder discriminar fuentes de sonido. Es cierto que en algunos casos no es necesario que los micrófonos sean muy sensibles, pero eso no impide que puedan serlo. Dado que la sensibilidad es función de la frecuencia, se utili!a como frecuencia normali!ada un tono de * -!.
Características de los micrófonos. Introducción
)ntes de entrar a e#plicar a fondo fondo los diferentes tipos de micrófonos micrófonos necesitamos conocer algunas de sus características" Sensibilidad
i comparamos el valor de sensibilidad de diferentes micrófonos, nos damos cuenta de que nos dan valores poco mane/ables porque responden a progresiones e#ponenciales &se trata de un fenómeno equiparable a la medida de presiones sonoras de diferentes fuentes0. ara lineali!ar los valores de sensibilidad tendremos que e#presarlos en d1.
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$a referencia escogida suele ser *23ascal. 'n realidad no e#iste ningún micrófono que con un pascal de presión sonora nos entregue un voltio. or esta ra!ón las sensibilidades siempre serán valores negativos.
)l igual que sucede con la sensibilidad, la directividad depende de la frecuencia, por lo que los fabricantes nos proporcionan las curvas de directividad de sus micrófonos en función de varias frecuencias.
4eali!amos la medida de sensibilidad de un micrófono de bobina % nos entrega una tensión sonora de 5 m2. ara calcular la sensibilidad reali!aremos el siguiente cálculo"
Directividad e define como la variación de sensibilidad en función del ángulo de incidencia de la onda sonora.
ara facilitar una descripción rápida % efica! de la directividad de los micrófonos, se ha establecido una clasificación de las directividades más típicas de los micrófonos, que son las siguientes" S&6 0" es la sensibilidad del micrófono para un ángulo 6 . S&6 7 80" es la sensibilidad del micrófono en el ángulo de incidencia en el que la sensibilidad es má#ima. or tanto, la directividad para 6 7 8 será 8 d1. 9ormalmente, el ángulo de sensibilidad má#ima coincide con el e/e del micrófono. $as diferentes directividades de los micrófonos nos permitirán captar los sonidos procedentes de una determinada dirección % discriminar los sonidos procedentes de otras direcciones. +on los valores de directividad de los :;8< se reali!a el diagrama de directividad. 'l diagrama de directividad nos permite evaluar rápidamente cómo se comportará el micrófono en función del ángulo de incidencia de la onda sonora.
=uchos modelos de micrófonos profesionales permiten variar su curva de directividad. ara conseguirlo ha% varios métodos" 2
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Utili!ando diferentes cápsulas. >unto con el micrófono el fabricante nos suministra un /uego de cápsulas. $a cápsula es un pequeño dispositivo que se acopla a la parte frontal del micrófono % es el recinto acústico que determinará la directividad del micrófono. =ediante una arandela giratoria. )l rotar una arandela giratoria acoplada al chasis del micrófono se abren o cierran unos orificios de la cápsula que permitirán cambiar la directividad del micrófono. =ediante un conmutador.
$a curva de respuesta en frecuencia evalúa la variación de la sensibilidad del micrófono en función de la frecuencia. 'n principio, será deseable que sea lo más plana posible en todo el rango de frecuencias audibles si queremos obtener una grabación fiel a la fuente sonora. Efecto de proximidad
+uando un micrófono se acerca a la fuente sonora se produce un refuer!o de frecuencias graves. 'ste fenómeno se conoce como efecto de pro#imidad % es debido, a grandes rasgos, a la variación de la velocidad de las partículas en función de la distancia a la fuente sonora. )lgunos fabricantes proporcionan diferentes curvas de respuesta en frecuencia en función de la distancia en las que se evidencia el efecto de pro#imidad. 9ormalmente es un fenómeno no deseado en una toma de sonido. ara compensar este efecto ha% micrófonos que incorporan un filtro pasa(altos conmutable a frecuencias que oscilan dependiendo del modelo entre ?8 % *@8 -!. SP m!xima Una de las características técnicas que nos proporcionan los fabricantes es el nivel de presión sonora má#imo que acepta el micrófono sin que produ!ca distorsión. 'ste dato lo tendremos en cuenta cuando tengamos que grabar instrumentos mu% sonoros &especialmente bombos, timbales % ca/as de batería0. Curva de respuesta en frecuencia
Clasificación microfónica en función del transductor ac"stico#mec!nico
'l transductor acústico(mecánico consiste en el con/unto del diafragma % el recinto acústico en el que está ubicado. Determinará la directividad del micrófono. •
Micrófonos de presión$ una de las caras del diafragma está e#puesta a la presión sonora % la otra a una cavidad cerrada. 'n este sistema acústico las variaciones de presión sobre la membrana no dependen de la dirección de la onda sonora %, por tanto, la directividad será de tipo omnidireccional.
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+uando el ángulo 6 es de 8< o *A8<, cos 6 será igual a * %, por tanto, la fuer!a será má#ima. +uando el ángulo 6 es de B8< o 5?8<, cos 6 será igual a 8 %, por tanto, la fuer!a será nula.
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Microfonos de gradiente$ el diafragma &o membrana0 está e#puesto a la onda sonora por las dos caras. or una cara, la onda llega directamente % por la otra cara, la onda llega después de pasar por un circuito acústico. 'l resultado es que cuando la onda sonora llega frontal o posterior, &8< o *A8<0 la fuer!a sobre la membrana es má#ima, % cuando la onda llega lateral &B8< o 5?8<0, la presión por ambas caras de la membrana es idéntica % se anula la fuer!a sobre ella. 'n este caso, la directividad es función del ángulo de incidencia de la onda sonora. 'ste sistema acústico nos permitirá obtener directividades de tipo bidireccional.
e puede demostrar que la fuer!a sobre el diafragma responde a la siguiente e#presión"
+on la combinación de sistemas de presión % de gradiente se consiguen micrófonos con directividades de tipo cardioide. Donde f es la fuer!a producida sobre el diafragma, dP 3d x es la variación de presión respecto al e/e x o e/e del micrófono, +os 6 es el ángulo de incidencia de la onda sonora.
Clasificación microfónica en función del transductor mec!nico# el%ctrico. Introducción 4
'l movimiento de la membrana será necesario para que el dispositivo mecánico( eléctrico transforme estos movimientos en una energía eléctrica proporcional. 'n función del tipo de dispositivo utili!ado tendremos la clasificación microfónica que se verá en los subapartados siguientes" Micrófonos din!micos o de bobina
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"as ventajas indiscutibles que ofrecen este tipo de micrófonos son las siguientes$ •
Una bobina recoge el movimiento de l a membrana. 'l movimiento de la bobina dentro de un campo magnético permanente origina una corriente por la bobina proporcional a la fuer!a mecánica e/ercida sobre la membrana, de acuerdo con la le%
Sensibilidad a las vibraciones y golpes. &n golpe sobre el micrófono produce un movimiento en el conjunto membrana#bobina que se traduce en un ruido no deseado en la toma de sonido.
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ajo coste. (obustos e ideales para usar en exteriores incluso en condiciones ambientales adversas. Salidas de tensión aceptables. )ceptan altos niveles de presión sonora sin saturar. !mpedancia de salida baja. Esta caracter*stica el+ctrica permite conectar cables largos sin tener p+rdidas importantes en la transmisión.
'ste tipo de micrófonos son aconse/ables para instrumentos mu% sonoros % que no requieran una nitide! e#cesiva en las frecuencias más agudas. on mu% utili!ados para sonori!ar instrumentos de percusión de membrana &bombos, ca/as, timbales0, metales &trompetas, trombones, sa#os0. Micrófonos electrost!ticos o de condensador $a transformación mecánico(eléctrica se reali!a mediante la variación de la distancia entre dos placas metálicas cargadas que forman un condensador. Una de estas dos placas está fi/a % la otra se mueve solidaria a la membrana.
Donde F es la fuer!a sobre la membranaC es la densidad del campo magnéticoC ! es la intensidad generada en la bobinaC " es la longitud de la bobina. "a masa considerable del conjunto membrana#bobina produce algunos comportamientos no deseados del micrófono$ •
%ala respuesta en altas frecuencias. &na inercia elevada de la bobina impide efectuar cambios de velocidad r'pidos. En consecuencia, la respuesta del micrófono en altas frecuencias se ver' perjudicada. 5
$as placas están cargadas a un potencial D+. )l variar la distancia entre las placas, la capacidad del condensador varía según la siguiente e#presión"
)lgunos micrófonos llevan un conmutador externo que permite atenuar la se4al de entrada al preamplificador para evitar saturarlo cuando sometemos el micrófono a fuertes presiones sonoras. 5esventajas de los micrófonos de condensador$ •
)l variar la distancia entre las placas varía la capacidad, lo que provoca una corriente a la salida del micrófono tal como demuestra la siguiente e#presión"
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2ienen un coste elevado. "a necesidad de un preamplificador implica una complejidad de la circuiter*a que encarece el micrófono. 3ecesidad de una tensión de alimentación. Esta tensión se obtiene de bater*as o pilas o bien a trav+s del propio cable conectado al micrófono. Poco robustos y sensibles a la humedad. Este tipo de micrófonos son poco fiables en exteriores y especialmente en ambientes h6medos.
7entajas de los micrófonos de condensador$ i ha% una variación de la capacidad se producirá una corriente eléctrica"
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4ecordemos que la intensidad eléctrica se define como la variación de carga eléctrica con respecto al tiempo . •
2ienen una respuesta plana a las altas frecuencias. "a membrana no debe arrastrar ning6n elemento pesado, con lo cual la inercia ser' m*nima y podr' vibrar a frecuencias elevadas. Sensibilidad elevada y muy buena relación se4al8ruido. Pueden ser de tama4o muy reducido. Existen micrófonos de tama4o muy reducido pensados para acoplarse mediante una peque4a pin-a al instrumento que se quiere sonori-ar. ) este tipo de micrófonos se les llama mini#mic, y los hay para gran cantidad de aplicaciones$ instrumentos de viento, bater*as, voces, etc. 5ebido a la poca masa del diafragma, son poco sensibles a las vibraciones.
Micrófonos Electret aracter*sticas de los micrófonos de condensador$ •
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Para mantener la polari-ación de las dos placas del condensador es necesario suministrar una tensión continua al micrófono. "as tensiones t*picas de alimentación de los micrófonos de condensador son /, /0 y 01 voltios. 2ienen una impedancia de salida elevada que impide conectar el micrófono a una distancia ra-onable. Es necesario incorporar un preamplificador cerca del condensador. 3ormalmente en este tipo de micrófonos el preamplificador se encuentra dentro del mismo chasis del micrófono. Para poder alimentarlo se utili-a la misma fuente de alimentación usada para alimentar el condensador.
on micrófonos de condensador que no requieren una alimentación de tensión continua en las placas. $as características del material de las placas les permite mantener una polari!ación efectuada en el proceso de fabricación, al igual que los micrófonos de condensador necesitan una alimentación continua para alimentar el preamplificador. 'stos micrófonos no tienen calidad profesional, pero debido a su ba/o coste son mu% utili!ados como micrófonos domésticos. $os micrófonos suministrados con muchas tar/etas de sonido para aplicaciones multimedia son de este tipo.
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Conectores para micrófonos íneas balanceadas & no balanceadas
$a señal eléctrica que produce un micrófono es una señal débil del orden de unos pocos milivoltios. erá necesario transmitir esta señal a través de un cable a distancias a veces superiores a @8 metros. ara evitar posibles interferencias durante la transmisión se utili!an líneas balanceadas o simétricas. Una línea balanceada hace referencia a cómo se transmite la señal por el cable con respecto al conductor de masa.
'limentación (fantasma( phantom)
ínea no balanceada o asim%trica$ 'n una línea no balanceada, la señal se transmite entre el conductor interno % la pantalla o malla que lo envuelve. 'ste tipo de transmisión es susceptible a interferencias debidas a campos electromagnéticos e#ternos.
ínea balanceada o sim%trica$ 'l cable utili!ado para la transmisión de una línea balanceada tiene dos conductores internos % la malla que lo envuelve. $a señal se transmite de modo diferencial entre los dos conductores internos. $a pantalla está conectada a la masa. 'n caso de una interferencia, el ruido se produce entre los conductores % la pantalla, de manera que no afecta a la señal diferencial.
$a tensión continua necesaria para alimentar los micrófonos de condensador puede reali!arse a través de la misma línea de transmisión de la siguiente forma" $os conductores de señal están conectados a una misma tensión continua con respecto a la malla %, por lo tanto, el micrófono recibe la alimentación positiva en los dos conductores % la masa en la malla. $a señal del micrófono se sigue enviando de modo diferencial entre los dos conductores.
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Conectores típicos de audio ara interconectar los equipos de audio e#isten unos conectores estándar. Conector *+ , o Canon. 's el conector típico de las líneas microfónicas. )l tener tres terminales resulta ideal para líneas balanceadas. 'l conector hembra suele tener un cierre a presión que enca/a en una ranura del conector macho para evitar una descone#ión accidental.
Conector +C'. 'ste conector es típico de los reproductores de disco compacto, casete, D) % sistemas de grabación domésticos o semiprofesionales. ólo tiene dos terminales, con lo cual únicamente nos permitirá conectar señales monofónicas no balanceadas. 'n sistemas domésticos estereofónicos, los conectores 4+) suelen ir agrupados en pares. Un conector de color ro/o se suele conectar a las señales del canal derecho % un conector blanco a las señales del canal i!quierdo.
Conector tipo -ac estereofónico. 'ste conector es típico de los instrumentos electrónicos con una salida de línea. )l tener tres terminales se puede usar para una transmisión balanceada o para transportar dos señales distintas con una masa común, por e/emplo, una señal estéreo.
Conector tipo -ac monofónico. ólo tiene dos terminales, con lo cual no puede usarse como línea balanceada. odrá transmitir una sola señal. 's típico de instrumentos electrónicos monofónicos &guitarras eléctricas, ba/os, etc.0 % de módulos procesadores de efectos. 8
