Cs. Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 140. Egészséges táplálkozás
A mikrofon tartozékai közé soroljuk a tápegységeket. Ezek az eszközök a mikrofonba épített impedancia váltót, a mikrofon belső erősítőjét és a kondenzátor előfeszítő feszültségét előállító áramköröket látják el megfelelő feszültséggel és árammal, amihez csöves mikrofon esetén a cső fűtőfeszültsége is hozzájön.
A tápegység fontos része a fantomtáp. Létezik néhány olyan különleges csöves mikrofon is, amely a fűtőfeszültséget és áramot is a fantomtápból állítja elő. Ilyen pl. az Audio-Technika AT 3060 típusú, nagy membrános, vese karakterisztikájú elektret mikrofonja, ami kb. 500 dollárba kerül.
Ennek a mikrofonnak a házába egy különleges, egykor a hallókészülékekben használt csövet építettek. A műszaki paraméterei nem különösebben erősek, inkább a meleg, csöves hangzás volt a cél.
A fantomtápra vonatkozó IEC 61938:2013 jelölésű nemzetközi szabvány ugyan nem sok paramétert ír elő, mégsem könnyű jó fantomtápot készíteni. Emlékeztetőül a fantomtáp elvi rajza:
A kimenő feszültségnek a 2-es láb és az 1-es láb (árnyékolás), illetve a 3-as láb és az 1-es láb között 48 V ± 4 voltnak kell lennie. A kondenzátorok (C) a hangfrekvenciás jelről választják le az egyenfeszültséget. Az R ellenállásokra azért van szükség, mert nélkülük az XLR csatlakozó 2-es és 3-as pontja rövidre záródna. Ha az R ellenállások tökéletesen azonos értékűek lennének, akkor az XLR csatlakozó 2-3-as lába között egyáltalán nem lenne feszültség. Azért volna jó, ha ez a feltétel teljesülne, mert akkor kicsi lenne a tápegység keltette zaj, vagy legalábbis, annak egyik összetevője. Mindkét ellenállás névleges értékét 6 810 Ω-ban határozza meg a szabvány, amitől legfeljebb 1% lehet az egyes ellenállások tűrése. A két ellenállás között ±0,1% lehet az eltérés, de még jobb, ha ennél is sokkal kisebb. Ez az eltérés határozza meg a tápegység közös módusú elnyomását, azt az arányt, ami megmutatja, hogy a 2-es és 3-as pont között a fantomfeszültséghez képest mekkora a feszültség.
De álljunk meg egy pillanatra! Akkor most mi mennyi? A szabvány a fantomtáp feszültségét igen lazán határozza meg. Nem annak abszolút értéke a legfontosabb (lehet 44 volt és 52 volt is), hanem az, hogy a 2-3 pont között kicsi legyen a feszültség, mert csak ekkor köthető a tápra szimmetrikusan bekötött dinamikus mikrofon.
Az ellenállások gyártásához szabványos értéksorozatokat határoztak meg, attól függően, hogy hány százalék lehet a névleges értéktől való eltérés. Az 1%-os sor névleges értékeit a táblázat mutatja:
A konkrét névleges értéket úgy kapjuk meg, hogy a táblázatban szereplő számot 10 valamelyik hatványával szorozzuk meg; esetünkben a harmadikkal, 1000-rel. A szabványos fantomtáp ellenállásai 6810-68,1 és 6810+68,1, vagyis 6749,1 és 6878,1 ohm közé eshetnek. Ugyanabban a fantomtápban azonban nem lehet a két ellenállás között ilyen nagy az eltérés, ezért beépítés előtt az ellenállásokat válogatják úgy, hogy legfeljebb 0,1%-kal különbözzenek egymástól. Tehát ha pl. az egyik ellenállás 6860 ohmos, akkor a másiknak – kerekítve – 6853,2 és 6866,8 ohm között kell lennie.
Ha az ellenállások a névleges értékűek, akkor kiszámítható, mekkora lehet a fantomtáp maximális árama:
Az eredményt amperben kaptuk meg, amit átváltunk és kerekítünk, így 7 mA jön ki. Ez egy mikrofon esetében általában bőven elég, ha mégsem, akkor más megoldást kell találni. Az említett IEC szabvány 10 mA-ben korlátozza a fantomtápból kivehető áramot. Példaként nézzük meg a Shure KSM9HS típusú elektret mikrofonját!
A mikrofon áramfelvétele 5,2 mA, ami egyébként igen magas.
Mondhatod persze, hogy ez elektret mikrofon, tehát nem kell polarizáló feszültséget is előállítani. Akkor vizsgáljunk meg egy igazi kondenzátor mikrofont is!
A Neumann cég rádióstúdiók, profi diszkósok számára ajánlott BCM 104 mikrofonjáról van szó.
Jé, ez még kevesebb áramot szippant, mint a Shure. Ennek feltehetően a mikrofonon belüli impedancia átalakító és erősítő kapcsolástechnikájában levő eltérés az oka, hiszen a kondenzátor polarizálása alig igényel áramot.
A legkisebb fantomtápok elemről működnek; a mikrofon és a kábel közé dughatóak. A kicsit komolyabbak 12-18 voltos, egyenáramú tápfeszültséget igényelnek, amit külső hálózati adapterről kapnak. Ennek az az előnye, hogy a 230 voltos egység távolabb van a fantomtáptól, tehát annak transzformátora nem szór rá a cuccra. Ilyen tápot akár Kínából is rendelhetsz, ingyen szállítják hazánkba.
Arra vigyázni kell, hogy európai csatlakozójú, 230 voltos adapterrel rendeld, különben szívni fogsz. A képen látható fantomtápnak kisebb a zaja 1,8 µV-nál. De vajon elég kicsi-e ez az érték? Nézzük meg, hány dBu ez a feszültség!
Az a kérdés, hogy ez sok-e vagy kevés? Az előbbi Neumann mikrofon érzékenysége 22 mV/Pa volt. Ez az érték dBu-ban:
Ekkor a hangnyomás szintje 94 dBSPL. A mikrofon saját zaja „A” szűrővel mérve baromi jó, mindössze 7 dB. 94-7=87, ennyivel kell csökkenteni a mikrofon érzékenység-értékét, hogy megkapjuk a zaját zaját, az ein-t, dBu-ban. -31-87=-118 dBu. A tápegység zaja, -113 dBu, ennél 5 dB-vel nagyobb, ami egy ennyire jó mikrofonnál bizony, megnövelheti az eredő zajt, ha nincs rendes fantomtáp szűrés a mikrofonban.
De mitől van a tápegységnek zaja? Ehhez tudni kell, hogyan épülnek föl a tápegységek. A fantomtáp feszültségénél kisebb, elemről vagy külön adapterről működő cuccok tömbvázlata szerint a tápforrásból feszültségsokszorozóba, egyenirányítóba, szűrőbe majd feszültségstabilizátorba kerül a jel.
A feszültségsokszorozó hálózati adapter esetén egyszerű, mert a bemenetére váltóáram kerül, és néhány diódával többszörözhető a feszültség. Előnye, hogy viszonylag kevés felharmonikust termel. Ha elemről jut a bemenetére a jel, akkor nem ilyen szép az élet, mert az egyenfeszültséget szaggatni kell, hogy többszörözni lehessen. A szaggatás pedig négyszögesíti a jelet, ami széles frekvenciatartományban kelt felharmonikusokat. A feszültségsokszorozó jelét egyenirányítani kell. Az eredmény lüktető egyenáram lesz. Hogy hogyan lüktet, az attól függ, hogy a váltóáramnak csak az egyik periódusát vagy mindkettőt egyenirányítjuk-e.
A félhullámú, egyutas egyenirányítás után félperiódusonként nulla a kimenő feszültség. A teljes hullámú, kétutas egyenirányítást követően ugyan szaporábban, 50 Hz helyett 100 Hz-cel lüktet a kimenő feszültség, de átlagát tekintve simább. Ha azonban további simogatás nélkül használnánk, minden berregne, mint állat. Ráadásul nagyon ocsmányul, mert a hálózati feszültség ronda, nagy torzítású szinusz, tele mindenféle zavartüskékkel. Ezért kell még szűrni, minimálisra csökkentve a hullámosságot. Noha a fantomtáp hullámosságára nincs előírás, lényegesen kisebbnek kell(ene) lennie, mint a mikrofon zajának.
A szűrőt követő stabilizátor a tápegység bemeneti feszültségének ingadozásától és a terhelés mértékétől függő feszültség ingadozásokat szorítja szűk határok közé. Többnyire a stabilizátor végén is van szűrő.
Azok a tápegységek, amelyek a 230 voltos hálózatról működnek, hasonló felépítésűek, csupán az egyenirányítóra egyből egy hálózati transzformátor szekunder tekercséről kerül a feszültség, nincs feszültségsokszorozó a fantomtápig. A tápegységek valóban így működtek sokáig, és a profibb fantomtápok a váltható iránykarakterisztikájú mikrofonok távvezérlésére is alkalmasak voltak.
Néhány évtizeddel ezelőtt azonban föltalálták a kapcsoló üzemű tápegységet is, és ezzel alaposan megszívatták a hangtechnikát. Ezek a tápok ugyan anyag- és energiatakarékosak, de rengeteg zajt termelnek az egész hangfrekvenciás sávban, sőt, azon túl is.
Működésük hasonlít a feszültségsokszorozókéhoz. Viszont közvetlenül a 230 voltos hálózati feszültséget egyenirányítják, és ezt a nagy egyenfeszültséget viszonylag magas frekvencián (kb. 20-50 kHz-en) kapcsolgatva egy transzformátorra vezetik. A kimeneti feszültséget a transzformátor szekunder feszültségének egyenirányítása révén kapják meg. A felhasznált kapcsolók többnyire teljesítmény tranzisztorok. A kimenet feszültségét úgy tartják állandó értéken, hogy a kapcsoló tranzisztorra jutó meghajtó impulzusok kitöltési tényezőjét, más szóval az impulzusok szélességét változtatják annak megfelelően, hogy mekkora kimeneti teljesítményre van szükség.
Napjainkban a legtöbb tápegység így működik, a fantomtápoké is. Mondhatnánk, hogy a mikrofonok igényei senkit nem érdekelnek, ezért ha a keverőasztalnak vagy más berendezésnek elég jó a fantomtápja, nem érdemes leváltani őket külön fantomtáp készülékkel.
A profi csúcskategóriában azonban van néhány kivétel. 2016-ban mutatták be pl. a holland Tritonaudio cég „True Phantom” fantázianevű, kb. 400 dollárért kapható, kétcsatornás kütyüjét.
Az első érdekesség a mikrofonból kijövő zaj spektruma a hagyományos és a Tritonaudio fantomtápra kötött mikrofon esetén.
Jól megfigyelhető, hogy a legszaporább rezgéstartomány kivételével a „true” zajtüskéi sokkal kisebbek. A második mérési eredmény azt mutatja, hogy a THD hogyan változik a mikrofon kimenő jele nagyságának függvényében.
Ebből a szempontból is majdnem mindenütt jobb az új tápegység.
A harmadik harmonikus torzítási szintje 6 dB-vel kisebb – feleakkora – az új táp alkalmazásakor. Ha az 1 kHz-es jel csak 5 mV, akkor már 15 dB (5,6-szoros) a javulás az új táp javára, vagyis ennyivel kisebb a torzítási komponens. Amikor pedig ismét 20 mV, akkor 9 dB-vel kisebb (csaknem a harmada) az 5. harmonikus. Ezek igen jó értékek, és azt bizonyítják, hogy a mikrofon „hangja” a fantomtáptól is függ.
Vannak azonban olyan esetek, amikor a fantomtáp kárt okozhat, pl. aszimmetrikus bekötésű eszközök esetén. Olcsóbb keverőasztalok fantomtápja nem kapcsolható ki csatornánként. Ekkor jön jól a fantomfeszültség blokkoló.
Nem kell nagyon bonyolult cuccra gondolni, mindössze két, nagykapacitású kondenzátor az egyenáramú összetevő leválasztására és néhány ellenállás van az árnyékolt fém házban, no, meg a csatlakozók.
Jó pénzért fantom átalakítók is kaphatók. Ezeknek egyik vége normál XLR, a másik mini XLR vagy USB, és a feszültséget is 9 voltra, 5 voltra vagy más kívánt értékre alakítják át.