Kako spojiti fantomsko napajanje. Fantomsko napajanje. Spajanje profesionalnih mikrofona na računalo

Oni koji nisu takozvani elektreti zahtijevaju vanjski izvor napajanja. Prema različitim standardima, napon potreban za osiguranje razlike potencijala između ploča kondenzatora, kao i za napajanje pretpojačala ugrađenog izravno u tijelo mikrofona, kreće se od +12 do +48 Volti. Elektronika mikrofona samostalno određuje potreban napon za svaki pojedini model, tako da korisnik ne mora razmišljati koliko je točno volti potrebno za jedan, a koliko za drugi model.

Fantomsko napajanje je dobilo svoje ime jer je, osim što audio signal prolazi kroz kabel od mikrofona do sljedećeg uređaja u jednom smjeru, duž kabela, potpuno nevidljiv za korisnika, tj. poput fantoma, u drugom smjeru, iz opreme koja može osigurati fantomsko napajanje, prolazi napon potreban za napajanje mikrofona. Gotovo sva moderna audio sučelja i snimači imaju mogućnost uključivanja fantomskog napajanja. Bilo zasebno za svaki kanal ili grupu kanala.

Ako smatrate da je ovaj članak informativan i možda zanimljiv vašim prijateljima ili kolegama, autoru bi bilo drago da ga podijelite s njima ili preporučite. Također će mi biti drago vidjeti vaše komentare ili razmišljanja o temi.

Ukoliko ne želite propustiti sljedeći članak, pregled nove opreme i ostale novosti s portala YourSoundPath i želite biti pravodobno obaviješteni o njima, preporučam da se prijavite na mailing listu putem donjeg obrasca.

Mnogi koji dizajniraju audio opremu (osobito pretpojačala) vjerojatno su trebali neku vrstu fantomsko napajanje. Osim korištenja takvog bloka kao dio dizajna(na primjer, napajanje za konzolu za miješanje), rjeđe ova jedinica može biti potrebna i kao samostalan dizajn. Tako su me, primjerice, glazbenici koji koriste kondenzatorske mikrofone zamolili da napravim takvu jedinicu, pa čak i s odgovarajućim adapterom za spajanje mikrofona na aktivni zvučnik ili miksetu bez ugrađenog fantomskog napajanja.
Općenito, dizajn ne može biti jednostavniji. Da, trebat će vam dobra stabilizacija i dobro filtriranje buke, s čime se općenito dobro snalaze linearni stabilizatori poput LM317. Jedini i najvažniji problem je gdje pronaći dovoljan izmjenični napon (najmanje 32V)? Transformatori preko 24V, čini se, nisu manjak, ali oni su vrlo specifična stvar koja nije uvijek pri ruci.
Ovdje dolazi u pomoć multiplikator napona na kondenzatorima i diodama. Shema je odavno poznata i vrlo raširena; vjerojatno su svi čuli za nju. A tko nije čuo - Google u pomoć :)
Neću se posebno zadržavati na množitelju. Razjasnit ću samo jednu značajku - množitelj dioda neprikladno koristiti na velike struje opterećenja. No, budući da su standardni potrošači fantomskog napajanja ultra male snage, ovo je rješenje jednostavno idealno za njih.

Usredotočimo se na množitelj 4. Doista, pronalaženje transformatora od 12-15 volti jednostavno je kao guljenje krušaka. Postoji još jedan razlog za odabir množitelja za 4 - to je prisutnost zajedničke točke za ulaz i izlaz, što je upravo minus. A ovo je također ozbiljna prednost. Stoga se množitelji izgrađeni prema drugim mogućim sklopovima (uključujući s drugim množiteljima) moraju napajati iz zasebnog namota ili transformatora, kao što je prikazano na slici ispod opcija I. To je zbog činjenice da je u dizajnu zajedničkog strujnog kruga negativni izlaz pretvarača spojen na nultu točku zajedničkog napajanja (ukupno uzemljenje), a kombiniranjem ulaza i izlaza množitelja na ovoj zajedničkoj točki, ili - čak štoviše - njihovo povezivanje kroz drugi namot dovest će do njegovog kvara ( slom dioda).
Ovaj multiplikator se može spojiti prema krugu ispod opcija II, što znači - značajno pojednostaviti dizajn i uštedjeti na transformatoru.

Pa pogledajmo donji dijagram. Sve je više nego jednostavno. Gore spomenuti množitelj, zajednička nula, stabilizator LM317, spojen prema standardnom krugu. Zener dioda VD2 je dodan da zaštiti čip od najveći dopušteni pad napona između ulaza i izlaza (prema dokumentaciji - 35V). Doista, takva razlika može biti kratkoročna - u trenutku punjenja kondenzatora C7 ili ako je vrijednost R5 postavljena previše netočno (drugo je malo vjerojatno). U ovom trenutku, zener dioda usklađuje mikro krug, štiteći ga od kvara. Obrnuti napon zener diode ne smije biti veći od 35 V, ali u isto vrijeme ne premali, tako da se održava dovoljan raspon za podešavanje i stabilizaciju. Posebno za slučajeve kada transformator proizvodi više od 12V. Zatim možete podesiti željenu vrijednost izlaznog napona stabilizatora (48V u našem slučaju) pomoću R5. Usput, ne bih preporučio napajanje izmjeničnog napona većeg od 20V.

Pogledajmo to malo detaljnije. C1 - C4 i VD1-VD4 u ovom slučaju tvore multiplikator napona za 4. Nakon njih osigurali smo dvostruko filtriranje za smanjenje pozadine.
Prvo dolazi, zapravo, filter drugog reda na R1C5 i R2C6, zatim aktivni filter/stabilizator na LM317. I nakon mikro kruga - nužno - kondenzator C7, koji sprječava samopobudu kruga. U prvim modifikacijama sklopa bez ovog kondenzatora, jaka buka napajanja često se pojavljivala i odmah nestajala ako je kondenzator bio spojen na izlaz ili je opterećenje bilo kapacitivno po prirodi.
Trimer otpornik R5 postavlja izlazni napon. Preporuke za njegovo postavljanje nalaze se na kraju članka. R3, R4 i R5 preporučujemo korištenje snažnih (0,25W, 0,5W), jer u nekim će slučajevima postati vrući.
Također preporučujemo da obratite pozornost na VD6. Ako se krug napaja iz zasebnog transformatora (ili zasebnog namota), nema potrebe za njim i može se zamijeniti kratkospojnikom. Međutim, ako se krug napaja iz jednog od namota transformatora bipolarnog izvora napajanja ili se drugi stabilizator napaja iz istog namota, potrebna je dioda za zaštitu od kratkog spoja diode u krugu drugog ispravljača spojen na isti namot pri spajanju signalne mase. Zašto može doći do ovog kratkog spoja, što može dovesti do kvara ispravljača i kako dioda rješava ovaj problem prikazano je na dijagramu ispod.

I ovdje je modificirani krug za korištenje napajanja kao zasebnog uređaja. Postoji standard spajanje uređaja koji zahtijeva fantomsko napajanje. Napaja se preko graničnih otpornika R6 i R7 na signalne kontakte uređaja (za standardne kondenzatorski mikrofoni s XLR konektorom to su pinovi 2 i 3, 1 je zajednički), a signal se izravno dovodi preko spojnih kondenzatora C8 i C9 do prijemnog uređaja ( mikser, pojačalo, zvučna kartica).

Također spreman za vas - razvijen i testiran PCB. Izgled je gore, ispod ćete pronaći poveznicu na datoteku u Sprint Layout i Gerber formatu ako želite sami izraditi ploče. Možete također naručite od nas gotovu tvorničku tiskanu ploču, pa čak i sastavljen uređaj . Za to nas kontaktirajte putem kontakt forme!

Pažnja! Dodatne informacije o ovoj shemi za pitanja korisnika!

Mnogi koji su sastavili ovaj uređaj pomoću kruga s 4 množitelja žale se na pozadinsko napajanje.
Stoga smatram da je potrebno obratiti pozornost na sljedeće: potreban je dijagram namjestite krug s otpornikom za podrezivanje R4 tako da pozadina bude minimalna, a napon maksimalan!

Linearni stabilizator radi kao filter ako je pad napona na njemu razmjeran amplitudi valovitosti. Namjerno nisam naveo točnu vrijednost otpornika razdjelnika koji biraju izlazni napon kako bi se sklop mogao prilagoditi različitim transformatorima (od 10V do 16V). Kondenzatorski mikrofon nije toliko kritičan za napajanje da treba postići točno 48V. Stoga, ako transformator koji odaberete ne proizvodi dovoljno napona za normalan rad kruga, prihvatljiv je izlazni napon od najmanje 37 V.

Postoji samo jedna vrsta priključka mikrofona, poznata kao fantomsko napajanje. Specifikacija za fantomsko napajanje data je u DIN45596. U početku je napajanje standardizirano na 48 volti (P48) kroz otpornike od 6,8 kOhm. Značenje denominacija nije toliko kritično koliko njihova dosljednost. Trebao bi biti unutar 0,4% za dobru kvalitetu signala. Trenutno je fantomsko napajanje standardizirano na 24 (P24) i 12 (P12) volta, ali se koristi puno rjeđe od napajanja od 48 volti. Sustavi koji koriste niže napone napajanja koriste otpornike niže vrijednosti. Većina kondenzatorskih mikrofona može raditi sa širokim rasponom napona fantomskog napajanja. Napajanje od 48 volti (+10%...-20%) standardno podržavaju svi proizvođači miks konzola. Postoji oprema koja koristi fantomsko napajanje nižeg napona. Najčešće je taj napon 15 volti kroz otpornik od 680 ohma (slično se, na primjer, koristi u prijenosnim zvučnim sustavima). Neki bežični sustavi mogu koristiti čak niže napone napajanja, od 5 do 9 volti.

Fantomsko napajanje sada je najčešća metoda napajanja mikrofona zbog svoje sigurnosti pri spajanju dinamičkog ili vrpčastog mikrofona na ulaz s omogućenim fantomskim napajanjem. Jedina opasnost je da ako je kabel mikrofona kratko spojen, ili ako koristite stariji dizajn mikrofona (s uzemljenim priključkom), struja će početi teći kroz zavojnicu, što će oštetiti kapsulu. Ovo je dobar razlog da redovito provjeravate kabele za kratke spojeve, a mikrofone za prisutnost uzemljenog priključka (kako ga slučajno ne biste spojili na ulaz pod naponom).

Naziv "fantomsko napajanje" dolazi iz područja telekomunikacija, gdje fantomska linija predstavlja prijenos telegrafskog signala putem zemlje, dok se govor prenosi preko uravnotežene parice.

6.1 Tipovi fantomskog napajanja P48, P24 i P12

Često postoji zabuna oko različitih, ali zapravo sličnih tipova fantomskog napajanja. DIN 45596 navodi da se fantomsko napajanje može postići na jednom od tri standardna napona: 12, 24 i 48 volti. Češće nego ne, način na koji se mikrofon napaja može varirati ovisno o dobavljenom naponu. Obično nema naznaka da mikrofon prima napajanje, ali napon od 48 volti će sigurno raditi.

Stvaranje čistog i stabilnog napona od 48 volti je teško i skupo, pogotovo kada su dostupne samo 9 voltnih Krona baterija. Djelomično zbog toga, većina modernih mikrofona može raditi s naponima u rasponu od 9-54 volta.

6.2 Fantomsko napajanje za elektret mikrofone

Dijagram ispod (Sl. 19) je najlakši način za spajanje elektret mikrofonske kapsule na balansirani ulaz miks konzole s fantomskim napajanjem od 48 volti.
Imajte na umu da je ovo samo najjednostavniji način "spandoriziranja" elektretnog mikrofona na daljinski upravljač. Ova shema radi, ali ima svoje nedostatke, kao što je visoka osjetljivost na šum fantomskog napajanja, neuravnotežena veza (sklona smetnjama) i visoka izlazna impedancija (ne mogu se koristiti dugi kabeli). Ovaj sklop se može koristiti za testiranje kapsule elektretnog mikrofona kada je spojen na mikser pomoću kratkog kabela. Također, pri korištenju ovog sklopa, buka prijelaznih procesa (na primjer, prilikom uključivanja ili isključivanja fantomskog napajanja, pri spajanju na miks konzolu, kao i odspajanje s nje) je na vrlo visokoj razini. Još jedan nedostatak ovog sklopa je što ne opterećuje simetrično krug fantomskog napajanja. To može utjecati na performanse nekih miks konzola, posebno starijih modela (kod nekih miks konzola ulazni transformator može kratko spojiti i pregorjeti, u ovom slučaju pinovi 1 i 3 su kratko spojeni kroz otpornik od 47 Ohma).

U praksi, ovaj sklop radi kada se koristi s modernim miks konzolama, ali se ne preporučuje za stvarno snimanje ili bilo koju drugu primjenu. Mnogo je bolje koristiti balansirani krug; on je mnogo kompliciraniji, ali mnogo bolji.

6.3 Simetrična shema spajanja elektretnog mikrofona

Izlaz ovog sklopa (slika 20) je simetričan i ima izlaznu impedanciju od 2 kOhma, što ga čini mogućim za korištenje s mikrofonskim kabelom duljine do nekoliko metara.
Kondenzatori od 10uF koji se nalaze na izlazu vrućih i hladnih pinova moraju biti filmski kondenzatori visoke kvalitete. Njihova vrijednost može se smanjiti na 2,2 µF ako je ulazna impedancija pretpojačala 10 kOhm ili više. Ako iz nekog razloga koristite elektrolite umjesto filmskih kondenzatora, tada biste trebali odabrati kondenzatore dizajnirane za napone veće od 50V. Osim toga, moraju paralelno uključiti filmske kondenzatore od 100nF. Kondenzatori spojeni paralelno s zener diodom trebali bi biti tantal, ali po želji se mogu koristiti filmski kondenzatori od 10nF zajedno s njima

Priključeni kabel mora biti dvožilni oklopljen. Zaslon je zalemljen na zener diodu, a ne zalemljen na kapsulu. Pinout je standardan za XLR konektor.

6.4 Poboljšana veza elektretnog mikrofona s fantomskim napajanjem

Ovaj krug (Sl. 21) daje niži izlazni otpor od kruga o kojem se govori gore (Sl. 20):
BC479 se može koristiti kao bipolarni PNP tranzistori. U idealnom slučaju, trebali bi biti usklađeni što je moguće bliže kako bi se smanjila buka i postigla dosljednost. Imajte na umu da napon između kolektora i emitera može doseći 36V. Kondenzatori od 1 µF trebaju biti filmski kondenzatori visoke kvalitete. Krug se može poboljšati dodavanjem kondenzatora od 22pF paralelno s otpornicima od 100kΩ. Kako bi se smanjio vlastiti šum, otpornici od 2,2 kΩ moraju biti pažljivo odabrani.
Izvor: PZM Modifications web stranica Christophera Hicksa.

6.5 Vanjsko fantomsko napajanje

Ovo je dijagram (Sl. 22) vanjskog fantomskog napajanja koji se koristi s miks konzolama koje nemaju fantomsko napajanje:
Napajanje od +48 V je uzemljeno na signalnu masu (pin 1). Napon od +48V može se dobiti transformatorom i ispravljačem, baterijama (5 komada po 9V, ukupno 45V što bi trebalo biti dovoljno) ili DC/DC pretvaračem na bateriju.

Između signalnih žica i uzemljenja trebale bi biti dvije 12V zener diode spojene jedna uz drugu kako bi se spriječio impuls od 48V kroz kondenzatore na ulaz miks konzole. Otpornike nominalne vrijednosti od 6,8 kOhm treba koristiti s visokom preciznošću (1%) kako bi se smanjila razina buke.

6.6 Prijemni napon +48V za fantomsko napajanje

U mikserima, napon fantomskog napajanja obično se dobiva pomoću zasebnog transformatora ili DC/DC pretvarača. Primjer kruga koji koristi DC/DC pretvarač može se pronaći na http://www.epanorama.net/counter.php?url=http://www.paia.com/phantsch.gif (krug jednog mikrofonskog pretpojačala tvrtke PAiA Elektronika).

Ako koristite bateriju, moglo bi vam biti korisno znati da mnogi mikrofoni koji zahtijevaju fantomsko napajanje sasvim dobro rade s naponima manjim od 48 V. Pokušajte s 9 V, a zatim ga povećavajte dok mikrofon ne počne raditi. Mnogo je lakše nego koristiti DC/DC pretvarač. Međutim, treba imati na umu da zvuk mikrofona s nižim naponom može biti vrlo različit i to treba uzeti u obzir. Pet 9V baterija će osigurati 45V struje, što bi trebalo biti dovoljno za svaki mikrofon.

Ako koristite baterije, kratko ih spojite kondenzatorom kako biste ograničili njihov šum u audio putu. Da biste to učinili, možete koristiti kondenzatore od 10 µF i 0,1 µF paralelno s baterijama. Baterije se također mogu koristiti s otpornikom od 100 Ohma i kondenzatorom od 100 µF 63 V.

6.7 Učinak fantomskog napajanja na spojeni dinamički mikrofon

Spajanje dinamičkog mikrofona s dvožilnim oklopljenim kabelom na ulaz miks konzole s uključenim fantomskim napajanjem neće uzrokovati nikakva fizička oštećenja. Stoga ne bi trebalo biti problema s najpopularnijim mikrofonima (ako su pravilno spojeni). Moderni balansirani dinamički mikrofoni dizajnirani su na takav način da njihovi pokretni dijelovi nisu osjetljivi na pozitivni potencijal dobiven od fantomskog napajanja i rade izvrsno.

Mnogi stariji dinamički mikrofoni imaju središnju slavinu uzemljenu na tijelo mikrofona i oklop kabela. To može uzrokovati kratki spoj fantomskog napajanja na masu i pregorjeti namot. Lako je provjeriti je li to točno u vašem mikrofonu. Pomoću ohmmetra provjerava se kontakt između signalnih pinova (2 i 3) i mase (pin 1 ili kućište mikrofona). Ako strujni krug nije otvoren, nemojte koristiti ovaj mikrofon s fantomskim napajanjem.

Ne pokušavajte spojiti mikrofon s neuravnoteženim izlazom na ulaz miks konzole s fantomskim napajanjem. To može uzrokovati oštećenje opreme.

6.8 Učinak fantomskog napajanja na drugu audio opremu

Fantomsko napajanje na 48 V je prilično visok napon u usporedbi s onim s čime obično radi konvencionalna audio oprema. Morate biti vrlo oprezni da ne uključite fantomsko napajanje na ulazima koji su spojeni na opremu koja nije namijenjena za tu svrhu. U suprotnom, može doći do oštećenja opreme. Ovo posebno vrijedi za opremu potrošačke klase spojenu na daljinski upravljač preko posebnog adaptera/pretvarača. Za sigurnu vezu između izvora signala i ulaza daljinskog upravljača koristi se izolacija transformatora.

6.9 Spajanje profesionalnih mikrofona na računala

Tipična računalna audio sučelja daju samo 5 V snage. Često se ova snaga naziva fantomskom snagom, ali treba imati na umu da nema nikakve veze s profesionalnom audio opremom. Profesionalni mikrofoni obično zahtijevaju napajanje od 48 V, a mnogi će raditi s 12 do 15 volti, ali potrošačka zvučna kartica to neće moći pružiti.

Ovisno o vašem proračunu i tehničkoj pameti, možete se prebaciti na korištenje širokih mikrofona ili napraviti vlastito vanjsko fantomsko napajanje. Možete koristiti ili vanjski izvor napona ili napajanje ugrađeno u računalo. U pravilu svako napajanje za računalo ima +12V izlaz, pa ga preostaje samo spojiti na pravilan način.

7. T-napajanje i A-B napajanje

T-powering je novi naziv za ono što se prije zvalo A-B powering. T-powering (skraćeno od Tonaderspeisung, također pokriveno DIN45595) razvijen je za upotrebu u prijenosnim uređajima i još uvijek se naširoko koristi u filmskoj zvučnoj opremi. T-powering uglavnom koriste inženjeri zvuka u fiksnim sustavima gdje su potrebni dugi mikrofonski kabeli.

T-napajanje obično ima 12 V koji se dovodi na balansirani par kroz otpornike od 180 ohma. Zbog razlike potencijala na kapsuli mikrofona, kada se spoji dinamički mikrofon, kroz njegovu zavojnicu će početi teći struja što će negativno utjecati na zvuk, a nakon nekog vremena doći će i do oštećenja mikrofona. Stoga se na ovaj krug mogu spojiti mikrofoni posebno dizajnirani za napajanje pomoću tehnologije T-powering. Dinamički i vrpčasti mikrofoni će se oštetiti prilikom spajanja, a kondenzatorski mikrofoni najvjerojatnije neće ispravno raditi.

Mikrofoni koji koriste T-napajanje su, sa stajališta dizajna kruga, kondenzator i stoga sprječavaju protok istosmjerne struje. Prednost tehnologije T-powering je u tome što oklop kabela mikrofona ne mora biti spojen na oba kraja. Ova značajka izbjegava pojavu uzemljene petlje.

Dijagram spajanja mikrofona, koji se napaja tehnologijom T-powering iz vanjskog izvora, na mikser s balansiranim ulazom prikazan je na slici ispod (Slika 23):

Slika 23 - T-powering vanjski krug napajanja

Napomena: sklop je izumljen na temelju znanja stečenog proučavanjem tehnologije T-poweringa. OVA SHEMA NIJE ISPITIVANA U PRAKSI.

8. Ostale korisne informacije

Mikrofoni s uravnoteženim izlazom mogu se koristiti kada su spojeni na nebalansirani ulaz, praveći odgovarajuće ožičenje (ovo je uobičajena praksa). Mikrofoni s neuravnoteženim izlazom stoga mogu biti uključeni u balansirani ulaz, ali to ne daje nikakve prednosti. Nesimetrični signal se može pretvoriti u simetrični pomoću posebnog uređaja - Di-Box.