Orbis pictus21. století

Tato prezentace byla vytvořenav rámci projektu

Orbis pictus 21. století

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Elektroakustika:Elektroakustika: MikrofonyMikrofony

Obor: Elektrikář

Ročník: 3.

Vypracoval: doc. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D.

• Jedna elektroda opatřena vrstvou elektretu (die-lektrický materiál nesoucí permanentní elektrický náboj). Není třeba zdroj polarizačního napětí.

Elektretové mikrofony

• Využívají piezoelektrického jevu, kdy při mecha-nickém namáhání tlakem nebo ohybem vzniká elektrický náboj, který se snímá elektrodami.

• Velká impedance.

• Kapacita jednotky nF.

• Citlivost (1 – 3) mV/Pa.

Piezoelektrické mikrofony

• Citlivost – poměr výstupního napětí mikrofonu a akustického tlaku, který toto napětí vybudil. Citlivost je frekvenčně závislá a udává se v [mV/Pa], případně ji lze vyjádřit jako poměrovou hodnotu v [dB] vztaženou k referenční úrovni 1V/Pa.

• Impedance – jedná se o elektrickou impedanci, změřenou na výstupních svorkách mikrofonu. Impedance je kmitočtově závislá a většinou se udává pro kmitočet 1 kHz.

Elektrické charakteristiky mikrofonů

• Pro optimální přizpůsobení mikrofonu k zesilovači by měla být vstupní impedance zesilovače (5 – 10) x větší než impedance mikrofonu.

• Kmitočtová charakteristika – závislost výstupního napětí mikrofonu na kmitočtu při konstantním akustickém tlaku, měla by mít malé zvlnění v celém slyšitelném pásmu (16 Hz – 16 kHz).

• Zatížení mikrofonu příliš malou vstupní impedancí se projeví zkreslením kmitočtové charakteristiky, zvýšením zkreslení signálu a snížením poměru S/N.

Elektrické charakteristiky mikrofonů

Elektrické charakteristiky mikrofonů

Kmitočtová charakteristika mikrofonu - příklad Sennheiser MD441U (řízení zisku nízkých kmitočtů)

• Šumové vlastnosti – vyjadřují se odstupem šumového napětí, tedy poměrem mezi výstupním napětím mikrofonu (S) k napětí na výstupu mikrofonu při jeho umístění v dokonale tichém prostředí (N).

• Vlastní šum mikrofonu způsobují elektrické obvody (cívka, zesilovač) a tepelný pohyb molekul vzduchu narážejících na membránu.

• Odstup rušivých signálů – udává se zejména u mikrofonů citlivých na magnetické pole. Rušivé signály (např. brum) mohou ovlivnit kvalitu signálu.

Elektrické charakteristiky mikrofonů

• Modulové mikrofonní systémy - vyměnitelné mikrofonní vložky s různými směrovými charakteristikami.

• Klopové mikrofony - konstantní vzdálenost mezi mikrofonem a ústy řečníka, který se může volně pohybovat.

• Mikrofony se zvukovodem (puškové) - použití v místech, kde nelze běžné mikrofony instalovat, např. filmová a televizní studia.

Speciální mikrofony a soustavy

• Mikrofony s parabolickým zrcadlem - extrémně vysoký směrový účinek, parabolické nebo kulové zrcadlo, v jehož ohnisku je umístěn mikrofon.

• Soupravy pro poslech – řeč - kombinace elektretového mikrofonu s náhlavními dynamickými sluchátky, srozumitelnost a ergonomie.

• Mikrofony s měřící sondou - bodové měření zvuku v těžko přístupných místech, vyměnitelný trubkový nástavec.

Speciální mikrofony a soustavy

• Bezdrátové mikrofony - radiový nebo infračervený přenos, malé instalační náklady, změna kanálu, malé zkreslení, nastavitelná citlivost, nutné napájení a schválení telekomunikačním úřadem.

Speciální mikrofony a soustavy

• Slabý signál z mikrofonu je zesílen mikrofonním předzesilovačem s nastavitelným zesílením (nastavení modulačního zdvihu, špičkový zdvih až ±75 kHz).

• Omezovač amplitudy zajišťuje, aby nenastalo zkreslení signálu přemodulováním.

• Kompresor dynamiky ve spolupráci s expanderem v přijímači dovoluje účinně potlačit úroveň šumu.

• Vysokofrekvenční vysílač se skládá z oscilátoru, širokopásmového FM modulátoru a vysoko-frekvenčního koncového stupně (vysílač).

Bezdrátový mikrofon s radiovým přenosem - vysílač

Bezdrátový mikrofon s radiovým přenosem - vysílač

• FM přijímač na principu superhetu s drátovou anténou a vf přezesilovačem, za kterým následuje směšovač, mezifrekvenční zesilovač a detektor.

• Pokud byl ve vysílači použit kompander, je demodulovaný signál přiveden na expander, jenž obnoví původní dynamiku.

• Následný nf zesilovač zesílí nf signál na jmenovitou výstupní úroveň 0,775 V (linkový audio výstup.

• Šumová brána zabraňuje pronikání šumu na výstup v případě ticha nebo malého vstupního signálu .

Bezdrátový mikrofon s radiovým přenosem - přijímač

Bezdrátový mikrofon s radiovým přenosem - přijímač

• Vzniká, je-li v místě snímacího mikrofonu akustický tlak vyvolaný reprodukovaným signálem větší než akustický tlak přicházející od originálního zdroje.

• Projevuje se dozvukem a následným rozkmitáním celého elektroakustického řetězce, které se projeví jako pískání nebo kolísavý tón o značné intenzitě (vzniká oscilace).

Akustická zpětná vazba

• Správným rozmístěním a vhodnou volbou reproduktorů a mikrofonů.

• Použitím gradientních a směrových mikrofonů a reproduktorů se směrovou charakteristikou.

• Snížením úrovně výšek a hloubek, ale se zachováním srozumitelnosti řeči (střední kmitočty).

• Použití měničů kmitočtu s posunem celého kmitočtového rozsahu o několik Hz.

• Zpožďováním signálu a využití kmitočtově závislých pásmových zádrží.

Omezení akustické zpětné vazby

• Základní částí je monolitický filtr pracující jako pásmová zádrž, jejíž rezonanční kmitočet závisí na řídícím hodinovém kmitočtu smyčky (stovky kHz).

• Kmitočet se vytváří v napěťově řízeném oscilátoru (VCO), který je součástí obvodu fázového závěsu.

• Ten je zapojen před regulátor hlasitosti a vzniknou-li podmínky akustické ZV, objeví se na vstupním nf signálu nastupující oscilace.

• Na její kmitočet se naladí pásmová zádrž a vyfiltruje ji. Tím je zabráněno vzniku akustické ZV. Rezonanční kmitočet pásmové zádrže můžeme také nastavit ručně.

Potlačení akustické zpětné vazby

Potlačení akustické zpětné vazby

1. Wirsum, S. Abeceda nf techniky. BEN – technická literatura, Praha, 2003.

2. Vlachý, V. Praxe zvukové techniky. Muzikus, Praha, 2000.

Použitá literatura

Děkuji Vám za pozornost

Tomáš Kratochvíl

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010