5.4. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ МИКРОФОНЫ

Электродинамические микрофоны (катушечные и ленточные) могут быть выполнены практически с любой характеристикой направленности. Однако в СССР и за рубежом применяют в основном электродинамические кардиоидные микрофоны. Находят применение также ненаправленные микрофоны этого типа.

Из катушечных микрофонов большое распространение в нашей стране получили микрофоны отечественного производства венгерского, чехословацкого, японского и др. Рассмотрим особенности и основные характеристики некоторых из них.

Микрофон МД-63. Это ненаправленный динамический катушечный микрофон, внешний вид которого приведен на рис. 5.16, а. Внутри корпуса (рис. 5.16, б), передняя сторона которого имеет решетку с отверстиями для прохода звука, находится капсюль. Зазор капсюля снизу закрыт кольцом с отверстиями, заклеенными шелком для создания акустического сопротивления. Сверху диафрагмы расположена накладка, повторяющая по профилю форму центральной части диафрагмы и служащая для повышения чувствительности на высших частотах. Объем воздуха внутри магнитной системы капсюля соединен посредством отверстий, также заклеенных шелком, с объемом воздуха внутри кожуха. Такую же в основном конструкцию имеют и другие динамические микрофоны. Поэтому в дальнейшем мы на этих деталях конструкции останавливаться не будем.

На рис. 5.16, в приведена также аналоговая электрическая схема микрофона, где массы и активные сопротивления воздуха соответственно в отверстиях решетки, в отверстиях накладки, в слое между накладкой и диафрагмой, зазоре между катушкой и полюсным наконечником, а также в отверстиях центрирующего кольца, элементе акустического сопротивления (шелк), в отверстиях магнитопровода, в трубке, предназначенной для повышения чувствительности на низких частотах; масса, гибкость закрепления и активное сопротивление подвижной системы; гибкости объемов воздуха соответственно между решеткой и накладкой, под диафрагмой, внутри магнитной системы,

(кликните для просмотра скана)

Рис. 5.18. Стереофонический микрофон

внутри корпуса; площадь отверстий в решетке.

Микрофон МД-63 работает в диапазоне частот Гц. Неравномерность частотной характеристики составляет Внутреннее сопротивление микрофона 250 Ом. Чувствительность в свободном поле в режиме холостого хода на частоте не менее Выполнен в петличном исполнении. Диаметр микрофона длина масса 125 г.

Микрофон МД-52А. Это кардиоидныймикрофон профессионального применения. На рис. 5.17 приведены его внешний вид (а), конструкция (б) и аналоговая электрическая схема (в), где: массы и активные сопротивления воздуха соответственно в решетке слое воздуха между накладкой и диафрагмой 3, в элементе акустического сопротивления 8, в элементе акустического сопротивления 2, в трубке 9, в отверстиях трубки 9, в элементе акустического сопротивления 14, в отверстии корпуса 11; — гибкости воздуха соответственно в объеме между решеткой и накладкой, между накладкой и диафрагмой, под диафрагмой, внутри магнитной цепи 7, во внутреннем корпусе 12, между внешним и внутренним корпусами; масса, гибкость закрепления и активное сопротивление подвижной системы; площади отверстий соответственно в решетке и в корпусе.

Микрофон имеет те же основные элементы, что и вышеописанный микрофон. Отличием же его является наличие второго входа в виде отверстия в корпусе, находящегося на расстоянии от первого входа, т. е. от центра диафрагмы. На этом расстоянии получается сдвиг фазы звукового давления, равный где — угол между осью микрофона и направлением прихода звука. Масса и активное сопротивление воздуха в этом отверстии вместе с раметрами всех элементов конструкции микрофона от отверстия второго входа до заданной стороны диафрагмы образуют внутреннюю фазосдвигающую систему, обеспечивающую получение кардиоидной характеристики направленности.

Принципиально такую же конструкцию, как и микрофон имеет микрофон Отличие лишь в применении для корпуса пластмассы вместо дюралюминия и переносе разъема, расположенного на корпусе микрофона на конец кабеля, заделываемого в корпусе микрофона И то и другое имеет цель удешевить микрофон.

Микрофон работает в диапазоне частот Гц, имеет неравномерность

Рис. 5.29. Микрофон МК-13М

Рис. 5.20. Микрофон

частотной характеристики внутреннее сопротивление 250 Ом, чувствительность Холостого хода на частоте У микрофона МД-52Б те же параметры, за исключением верхней граничной частоты, которая составляет Гц.

Для стереофонического приема по системе или используют микрофон представляющий собой единую конструкцию из двух микрофонов (рис. 5.18), которая позволяет устанавливать их на расстоянии друг от друга либо совмещать, чтобы была возможность разворота осей на угол от до 180°.

Микрофон МД-66 и МД-200. Речевой микрофон и микрофон для любительской звукозаписи имеют аналогичные, но более простые конструкции и соответственно аналоговые электрические схемы.

Внешний вид, конструкция и электрическая эквивалентная схема микрофона приведены на рис. 5.19. Этот речевой кардиоидный микрофон для звукозаписи и звукоусиления работает в диапазоне частот Гц с неравномерностью частотной характеристики Внутреннее его сопротивление 250 Ом, чувствительность холостого хода на частоте

Аналогичные параметры имеет микрофон внешний вид, конструкция и электрическая эквивалентная схема которого приведены на рис. 5.20.

Микрофон МД-78. Предназначен для эстрадных исполнителей при использовании как на напольной стойке, так и в руке на близком расстоянии от исполнителя. Может быть применен также для записи, передачи и звукоусиления музыки и речи в телевизионных и радиовещательный студиях, театрах и концертных залах. Типовая частотная характеристика микрофона приведена на рис. его внешний вид — на рис. 5.21,б.

Микрофон имеет следующие технические характеристики: номинальный диапазон частот Гц; чувствительность холостого хода на частоте не менее отклонение частотной характеристики чувствительности от типовой в номинальном диапазоне частот не более возможность коррекции частотной характеристики на НЧ до на частоте 50 Гц; средний перепад уровней чуствительности фронт-тыл в номинальном диапазоне частот не менее наименьшее значение модуль полного внутреннего электрического сопротивления

Рис. 5.29. Микрофон МК-13М

Рис. 5.22. Микрофон МД-80 и МД-80А

150 Ом на частоте 1 кГц; масса микрофона не более 220 г.

Этот микрофон отличается от вышеописанных кардиоидных микрофонов тем, что имеет не один второй вход, а два, находящихся соответственно на расстояниях от первого входа, т. е. от центра диафрагмы.

На низких частотах разность фаз звуковых давлений, действующих на первый вход и на один из вторых входов, определяется сравнительно большим расстоянием На высоких частотах инерционное сопротивление сот становится очень большим и первый вход «запирается». При этом эффективным становится второй вход, удаленный от первого на сравнительно небольшое расстояние Второй вход осуществляется через звукопроницаемые стенки, имеющие определенную массу и активное сопротивление воздуха.

Разные пути для низкочастотных и высокочастотных колебаний и соответственно различные сдвиги фаз для них, получающиеся внутри микрофона, приводят к тому, что для каждого диапазона частот лучше удовлетворяются условия односторонней направленности. Однако, строго говоря, нельзя говорить, что входы действуют каждый только в своем диапазоне частот. Естественно, что практически высокочастотный вход будет в какой-то степени шунтировать низкочастотный вход на низких частотах. Это приведет к некоторому спаду частотной характеристики в области низких частот, что не слишком ухудшит режим работы микрофона из-за его близкого расположения от источника звука вблизи рта. В результате форма характеристики направленности изменяется с частотой от гиперкардиоиды на низких частотах к кардиоиде на высших. Вместе с тем осевая частотная характеристика этого микрофона сильно зависит от расстояния, на котором микрофон находится от источника.

В микрофоне предусмотрены неподвижная антифонная катушка включенная противофазно основной звуковой катушке (для подавления индуктивных помех), и параллельный контур из индуктивности и сопротивления служащий для снижения чувствительности на низких частотах. Включение такого контура бывает полезным при приеме речи, так как устраняется так называемое «бубнение», повышается разборчивость речи и уменьшается опасность возникновения обратной акустической связи при звукоусилении в помещениях. Микрофон имеет ветрозащиту, а его капсюль виброзащищен.

Микрофоны МД-80 и МД-80А. Предназначены для записи, передачи и звукоусиления речи в любых помещениях и на открытом пространстве, а также для диспетчерской и служебной связи (рис. 5.22).

Технические характеристики: номинальный диапазон частот Гц; чувствительность холостого хода на частоте не менее неравномерность типовой частотной характеристики чувствительности в номинальном диапазоне частот не более в диапазоне Гц не более отклонение частотной характеристики от типовой на любой частоте номинального диапазона не более перепад чувствительности «фронт-тыл» на любой рабочей частоте не менее средний перепад чувствительности «фронт-тыл» в номинальном диапазоне частот не менее уровень эквивалентного звукового давления относительно давления Па, обусловленного воздействием на микрофон переменного магнитного поля напряженностью не более

Микрофон МД-86. Это — широкополосный двухкапоольный кардиоидный микрофон, предназначен для записи музыки и речи в студиях радио и телевидения, театрах, концертных залах, учреждениях. Номинальный диапазон частот Гц, чувствительность по свободному полю на частоте средняя разница уровней чувствительности фронт-тыл в диапазоне частот Гц не менее модуль полного электрического сопротивления 150 Ом на частоте Корректор обеспечивает спад частотной

Рис. 5.29. Микрофон МК-13М

характеристики микрофона на частоте 50 Гц — 7 дБ или в зависимости от положения переключателя. Габаритные размеры микрофона, диаметр 24, длина 206. Масса микрофона 350 г.

На рис. 5.23 приведены внешний вид микрофона (а), его электрическая принципиальная схема включения (б) и частотные характеристики чувствительности для углов приема 0, 90 и 180°.

Микрофон AMD-460. В комплект AMD-460 фирмы «Тесла-Электроакустика» (ЧССР) входит динамический микрофон держатель микрофона и микрофонный кабель Этот микрофон имеет кардиоидную характеристику направленности, низкое выходное сопротивление, симметричный выход. Микрофон можно подключать ко всем типам транзисторных или ламповых усилителей, магнитофонов и других студийных устройств.

Микрофон AMD-460 может быть использован работы в профессиональных и местных студиях, для записи программ на магнитофоны. Но основное назначение его — это использование для музыкальных коллективов и озвучения залов или открытых пространств при трансляции речи, пения, а в случае необходимости — и музыкальных программ. Хорошие характеристики направленности микрофона значительно уменьшают опасность возникновения акустических завязок возбуждения в тех залах, где работают с большими уровнями сигнала.

На рис. 5.24 приведены внешний вид микрофона (а), его частотные характеристики по фронту и по тылу (б) и характеристики направленности

Номинальный диапазон частот микрофона AMD-460 составляет Гц, неравномерность частотной характеристики модуль выходного электрического сопротивления 200 Ом, чувствительность в свободном поле на частоте

К микрофону может быть подключен удлинительный кабель, длина которого не должна превышать

Рис. 5.24. Микрофон AMD-460

Микрофон D-202. Этот микрофон фирмы (Австрия) основан на применении двух микрофонных капсюлей (низкочастотного и высокочастотного), включаемых через электрический разделительный фильтр с частотой раздела 500 Гц.

Устройство микрофона показано на рис. 5.25, где 1 — высокочастотный капсюль; 2 — антифонная катушка; 3 — диафрагма и катушка низкочастотного капсюля; 4 — защитная крышка и установочная плата высокочастотного капсюля; 5 — амортизация; 6 — крышка из сплавленных шариков; 7 — держатель крышки; 8 — низкочастотный капсюль; 9 — корпус; 10 — инерционная трубка; 11 — разделительный фильтр; 12 — выключатель; 13 — корректор низких частот; 14 — звуковой вход с противоветровым экраном.

На диафрагмы каждого из капсюлей в своей области частот воздействует звуковое давление, падающее на переднюю сторону непосредственно и на заднюю — через отверстия в магнитной цепи. В результате микрофон имеет широкую частотную характеристику

Рис. 5.25. Микрофон

Рис. 5.26. Микрофон

Гц), почти совершенно равномерную в диапазоне Гц, и направленность, мало меняющуюся с частотой, по крайней мере до Гц.

К особенностям этого микрофона следует отнести применение антифонной катушки, переключателя «включено — выключено», переключателя для получения спада низких частот при приеме речи, фильтра для уменьшения помех ветра.

Решение, при котором для расширения частотного диапазоне применяют два капсюля — низкочастотный и высокочастотный, хотя и достигает своей цели, как в микрофоне но имеет и свои недостатки. Они заключаются в том, что звуковое давление воздействует несинфазно на подвижные системы обоих капсюлей вследствие того, что последние разнесены пространственно, что существенно влияет на характеристику направленности.

Микрофон MD-441. В конструкции этого микрофона фирмы «Зеннхайзер» применено другое техническое решение (рис. 5.26). Как показано на рис. 5.26, б, К центральной части куполообразной диафрагмы примыкает с некоторым зазором 2, достаточным для того, чтобы подвижная система могла свободно колебаться, рупор. Последний рассчитан так, чтобы усиливать звуковое давление действующее на купол на частотах, начиная с и таким образом компенсировать спад частотной характеристики, имеющий место в этой области частот, если не применять рупора. На низких частотах характеристика также достаточно равномерна, поскольку резонанс подвижной системы располагают на частоте ниже 100 Гц. Равномерность характеристики в области средних частот обеспечивается тщательным взаимным подбором элементов акустико-механической системы, отображенной аналоговой электрической схемой (рис. 5.26, в).

Описанная конструкция позволяет получить по данным фирмы неравномерность частотной характеристики, не превышающую в диапазоне Гц. Фактически неравномерность в диапазоне Гц достигает 15 дБ. Характеристика направленности имеет в широком диразоне частот примерно форму гиперкардиоиды.

Из других специфических особенностей микрофона имеет смысл отметить, прежде всего, устройства коррекции частотной характеристикй в области высоких и низких частот. Задача коррекции в области высоких частот — подъем частотной характеристикй в области выше на что Придает звучанию «блеск» и «прозрачность». Это достигается включением контура по схеме рис. 5.26, г. Задача коррекции в области низких частот — снижение чувствительности с

Рис. 5.27. Микрофон МК-13М

помощью схемы рис. Действие ее при равных положениях переключателя показано на рис. Специальные меры предприняты для предотвращения помех от ветра, дыхания и вибраций. Первое достигается с помощью нескольких дисков из материала с малым акустическим сопротивлением, размещаемых параллельно друг другу перед диафрагмой. Защита от вибраций достигается всесторонней упругой подвеской микрофона.

Микрофон. F-115 Этот микрофон фирмы «Сони» (Япония) является приемником давления, т. е. у него круговая характеристика направленности на низких и средних частотах. Диапазон звуковых частот Гц, неравномерность частотной характеристики модуль полного выходного сопротивления 600 Ом, чувствительность по свободному полю

На рис. 5.27 приведены внешний вид микрофона (а), его частотные характеристики (б) и характеристики направленности

Микрофоны МЛ-19 и MЛ-51. Эти микрофоны отечественного производяства являются ленточными. Устройство односторонненаправленного ленточного микрофона показано на рис. 5.28, а, где 1,2 — постоянные магниты; 3,4 — полюсные наконечники; 5 — фланец; 6 — гофрированная алюминиевая ленточка длиной и толщиной экран; 8,9 — контакты ленточки; 10 — объем воздуха между магнитами; 11, 12 — пластины из звукопроницаемого материала (пенопласта), образующие второй вход площадью Для звукового давления; 13 — отверстие во фланце 5; 14 — лабиринт, заполненный звукопоглощающим материалом; 15, 16 — накладки; 17 — скоба, корректирующая частотную характеристику; 18 — отверстие во фланце, соединяющее объем 10 с 19 — отверстиями в корпусе площадью через объем между ними. На рис. 5.28, б приведена аналоговая электрическая схема; гибкость, масса и активное сопротивление ленточки; масса и активное сопротивление второго входа; гибкость и активное сопротивление воздуха в лабиринте; масса и активное сопротивление отверстия гибкость Воздуха в отсеке лабиринта; масса и активное сопротивление отверстия 19.

Даже при тщательном подборе всех параметров аналоговой схемы микрофона его чувствительность из-за уменьшения эффективной площади ленточки спадает к высоким частотам. Для компенсации этого перед ленточкой устанавливают дугообразную корректирующую скобу. Здесь на высоких частотах устанавливаются стоячие волны, длина которых меняется в соответствии с изменением расстояния между ленточкой и разными частями скобы.

Внешний вид микрофона приведен на рис. 5.28, в. Номинальный диапазон этого

Рис. 5.28. (см. скан) Микрофоны

Микрофона Гц. Чувствительность в свободном поле на частоте Перепад чувствительности фронт-тыл не менее Модуль полного электрического сопротивления 250 Ом.

На рис. 5.28, г приведен внешний вид ленточного микрофона Микрофон имеет косинусоидальную характеристику направленности. Номинальный диапазон частот Гц. Чувствительность в свободном поле Модуль полного электрического сопротивления 250 Ом.