Фантомное питание - Phantom power

Эта статья об использовании в микрофонах. Информацию о мощности, потребляемой приборами, когда они выключены, см. Резервная мощность. Для использования в других целях см. Фантомное питание (значения).
"Фантомное напряжение" перенаправляется сюда. Информацию о непреднамеренных напряжениях в системах распределения электроэнергии см. Паразитное напряжение.
А конденсаторный микрофон требуется питание для создания поляризующего напряжения постоянного тока и для питания внутреннего усилителя, необходимого для работы с длинными кабелями.
Кнопка фантомного питания и индикатор

Фантомное питание, в контексте профессиональное звуковое оборудование, является ОКРУГ КОЛУМБИЯ электроэнергия передается через микрофон кабели для управления микрофонами, содержащие активную электронную схему.[1]Он наиболее известен как удобный источник питания для конденсаторные микрофоны хотя многие активные прямые боксы также используйте это. Этот метод также используется в других приложениях, где источник питания и передача сигналов осуществляются по одним и тем же проводам.

Блоки фантомного питания часто встраиваются в микшерные пульты, микрофонные предусилители и подобное оборудование. Помимо питания схемы микрофона, традиционные конденсаторные микрофоны также используют фантомное питание для поляризации преобразовательного элемента микрофона.

История

Фантомное питание было впервые использовано (и используется до сих пор) в проводных линиях связи по медному проводу телефон системы с момента появления дискового телефона в 1919 году. Одним из таких приложений в телефонной системе было обеспечение ОКРУГ КОЛУМБИЯ сигнальный тракт вокруг усилителей, подключенных к трансформатору, в системах передачи аналоговых линий.

Первым известным коммерчески доступным микрофоном с фантомным питанием был микрофон Schoeps модель CMT 20, выпущенная в 1964 году, построенная по спецификациям французской радиостанции с фантомным питанием 9–12 В постоянного тока; положительный полюс этого источника питания был заземлен. Микрофонные предусилители Награ Магнитофоны серии IV предлагали этот тип питания в качестве опции в течение многих лет, и Schoeps продолжал поддерживать «отрицательный фантом» до тех пор, пока серия CMT не была прекращена в середине 1970-х годов, но сейчас она устарела.

В 1966 г. Neumann GmbH представил новый тип транзисторного микрофона Норвежская радиовещательная корпорация, NRK. Норвежское радио запросило работу с фантомным питанием. Поскольку у NRK уже было 48-вольтовое питание в своих студиях для систем аварийного освещения, это напряжение использовалось для питания новых микрофонов (модель KM 84) и является источником 48-вольтового фантомного питания. Позднее это расположение было стандартизировано в DIN 45596.

Стандарты

В документе «Мультимедийные системы - Руководство по рекомендуемым характеристикам аналоговых интерфейсов для обеспечения функциональной совместимости» Комитета по стандартам Международной электротехнической комиссии (IEC 61938: 2018) указаны параметры для подачи фантомного питания микрофона.[2] Документ определяет три варианта: P12, P24 и P48. Кроме того, упоминаются два дополнительных варианта (P12L и SP48) для специализированных приложений.[3][4] Большинство микрофонов теперь используют стандарт P48 (максимальная доступная мощность составляет 240 мВт). Хотя 12- и 48-вольтовые системы все еще используются, стандарт рекомендует 24-вольтовые системы для новых систем.[5]

Техническая информация

Один из способов подачи фантомного питания. Микрофон или другое устройство может получать питание постоянного тока от любой сигнальной линии к клемме заземления, и два конденсатора блокируют появление постоянного тока на выходе. R1 и R2 должны быть 6,81 кОм для 48-вольтового фантома «P48». R3-6 и Стабилитроны 1-4 защищают выход до 10 В.
Внешний фантомный источник питания.

Фантомное питание состоит из фантомная цепь где постоянный ток подается одинаково через два сигнал линии балансный аудиоразъем (в современном оборудовании оба пина 2 и 3 Разъем XLR ). Напряжение питания относится к контакту заземления разъема (контакт 1 XLR), который обычно подключается к экрану кабеля или заземляющему проводу в кабеле, или к обоим. Когда было введено фантомное питание, одним из его преимуществ было то, что симметричный экранированный микрофонный кабель того же типа, который студии уже использовали для динамические микрофоны может использоваться для конденсаторных микрофонов. Это в отличие от микрофонов с вакуумная труба схемы, для большинства из которых требуются специальные многожильные кабели.[примечание 1]

При фантомном питании напряжение питания фактически невидимо для симметричных микрофонов, которые его не используют, в том числе для большинства динамических микрофонов. Симметричный сигнал состоит только из разницы напряжений между двумя сигнальными линиями; фантомное питание создает одинаковое напряжение постоянного тока на обеих сигнальных линиях сбалансированного соединения. Это резко контрастирует с другим, немного более ранним методом включения, известным как "параллельное питание" или "T-powering" (от немецкого термина Tonaderspeisung), в котором постоянный ток накладывался непосредственно на сигнал в дифференциальном режиме. Подключение обычного микрофона ко входу с включенным параллельным питанием вполне может повредить микрофон.

Стандарт IEC 61938 определяет фантомное питание 48, 24 и 12 В. Сигнальные проводники положительные, оба питаются через резисторы равного номинала (6,81 кОм для 48 В, 1,2 кОм для 24 В и 680 Ом для 12 В), а экран земля. Значение 6,81 кОм не критично, но резисторы должны быть согласованы с точностью до 0,1%.[6] или лучше поддерживать хорошее отклонение синфазного сигнала в цепи. Версия фантомного питания на 24 В, предложенная через несколько лет после версий на 12 и 48 В, также была включена в стандарт DIN и входит в стандарт IEC, но никогда не была широко принята производителями оборудования.

Почти все современные микшерные пульты есть переключатель для включения или выключения фантомного питания; в большинстве высокопроизводительного оборудования это можно сделать индивидуально по каналам, в то время как в микшерах меньшего размера один главный переключатель может управлять подачей мощности на все каналы. Фантомное питание можно заблокировать в любом канале с помощью изолирующего трансформатора 1: 1 или разделительных конденсаторов. Фантомное питание может вызвать сбои в работе оборудования или даже его повреждение, если оно используется с кабелями или адаптерами, которые соединяют одну сторону входа с землей, или если к нему подключено какое-то оборудование, кроме микрофонов.

Инструментальные усилители редко предоставляют фантомное питание. Чтобы использовать оборудование, требующее этого, с этими усилителями, в линию должен быть включен отдельный источник питания. Они легко доступны в продаже или, в качестве альтернативы, являются одним из самых простых проектов для конструкторов любительской электроники.

Предостережения

AKG C1000S, использует фантомное питание или аккумулятор

Некоторые микрофоны предлагают на выбор питание от внутренней батареи или (внешнее) фантомное питание. В некоторых таких микрофонах рекомендуется извлекать внутренние батареи при использовании фантомного питания, так как батареи могут разъесться и протечь химикаты. Другие микрофоны специально предназначены для переключения на внутренние батареи в случае отказа внешнего источника питания, что может быть полезно.

Фантомное питание не всегда реализуется правильно или адекватно даже в предусилителях, микшерах и рекордерах профессионального качества. Частично это связано с тем, что конденсаторные микрофоны первого поколения (с конца 1960-х до середины 1970-х годов) с 48-вольтовым фантомным питанием имели простую схему и требовали лишь небольшого количества рабочего тока (обычно менее 1мА на микрофон), поэтому схемы фантомного питания, обычно встроенные в записывающие устройства, микшеры и предусилители того времени, были разработаны с учетом того, что этого тока будет достаточно. Исходная спецификация фантомного питания DIN 45596 требовала максимум 2 мА. Эта практика сохранилась до настоящего времени; многие цепи фантомного питания на 48 В, особенно в недорогом и портативном оборудовании, просто не могут обеспечить более 1 или 2 мА без выхода из строя. Некоторые схемы также имеют значительное дополнительное сопротивление последовательно со стандартной парой резисторов питания для каждого микрофонного входа; это может не сильно повлиять на микрофоны с низким током, но может отключить микрофоны, которым требуется больше тока.

Конденсаторные микрофоны середины 1970-х годов и позже, предназначенные для фантомного питания 48 В, часто требуют гораздо большего тока (например, 2–4 мА для бестрансформаторных микрофонов Neumann, 4–5 мА для серии Schoeps CMC («Colette») и микрофонов Josephson 5. –6 мА для большинства Shure Микрофоны серии КСМ, 8 мА для САПР Equiteks и 10 мА для земляных работ). Стандарт IEC дает 10 мА как максимально допустимый ток на микрофон. Если его требуемый ток недоступен, микрофон все равно может выдавать сигнал, но не может обеспечить ожидаемый уровень производительности. Конкретные симптомы несколько различаются, но наиболее частым результатом будет снижение максимального уровня звукового давления, с которым микрофон может справиться без перегрузки (искажения). Некоторые микрофоны также имеют более низкую чувствительность (выходной уровень для заданного уровня звукового давления).

Наиболее наземный подъемник переключатели имеют нежелательный эффект отключения фантомного питания. Всегда должен быть путь постоянного тока между контактом 1 микрофона и отрицательной стороной 48-вольтового источника питания, если питание должно достигать электроники микрофона. Поднятие заземления, которым обычно является контакт 1, прерывает этот путь и отключает фантомное питание.

Бытует мнение, что подключение динамического или ленточного микрофона к входу с фантомным питанием приведет к его повреждению. Это повреждение может произойти по трем причинам. В случае неисправности кабеля фантомное питание может повредить некоторые микрофоны из-за подачи напряжения на выход микрофона.[7] Также возможно повреждение оборудования, если вход с фантомным питанием подключен к несбалансированному динамическому микрофону.[8] или электронные музыкальные инструменты.[9] В преходящий генерируется при горячем подключении микрофона к входу с активным фантомным питанием, может повредить микрофон и, возможно, цепь предусилителя входа.[10] потому что не все контакты разъема микрофона контактируют одновременно, и есть момент, когда ток может протекать для зарядки емкости кабеля с одной стороны входа с фантомным питанием, а не с другой. Это особенно проблема с длинными микрофонными кабелями. Считается хорошей практикой отключать фантомное питание на устройствах, которым оно не требуется.[11][12]

Цифровое фантомное питание

Цифровые микрофоны, соответствующие требованиям AES 42 стандарт может быть обеспечен фантомным питанием на 10 вольт, подаваемым как на аудио провода, так и на землю. Этот источник питания может обеспечивать цифровые микрофоны до 250 мА. Ключевой вариант обычного Разъем XLR, то Разъем XLD, может использоваться для предотвращения случайного переключения аналоговых и цифровых устройств.[13]

Другие способы включения микрофона

T-power, также известная как A-B powering[14] или T12, описанный в DIN 45595, является альтернативой фантомному питанию, которое до сих пор широко используется в мире кинопроизводства. Многие микшеры и записывающие устройства, предназначенные для этого рынка, имеют опцию T-power. Многие старые микрофоны Sennheiser и Schoeps используют этот метод включения, хотя в новых рекордерах и микшерах эта опция постепенно прекращается. Цилиндры адаптеров и специальные блоки питания предназначены для микрофонов с питанием от T. Часто нет слышимой разницы между микрофонами, использующими этот метод, и микрофонами с питанием P48. На этой схеме 12 вольт подается через 180 резисторы Ом между «горячим» выводом микрофона (вывод 2 XLR) и «холодным» выводом микрофона (вывод 3 XLR). Это приводит к 12-вольтовой разности потенциалов со значительной допустимой токовой нагрузкой на контакты 2 и 3, что, вероятно, приведет к необратимому повреждению при подключении к динамическому или ленточному микрофону.

Plug-in-power (PiP) - это слаботочный источник питания 3–5 В, подаваемый на разъем микрофона некоторого потребительского оборудования, такого как портативные записывающие устройства и компьютер. звуковые карты. Он также определен в IEC 61938.[15] В отличие от фантомного питания, это несимметричный интерфейс с низким напряжением (около +5 вольт), подключенного к сигнальному проводу с возвратом через гильзу; мощность постоянного тока соответствует звуковому сигналу с микрофона. Конденсатор используется для блокировки постоянного тока от последующих цепей звуковой частоты. Часто используется для питания электретные микрофоны, который не будет работать без питания. Он подходит только для питания микрофонов, специально предназначенных для использования с этим типом источника питания. Если эти микрофоны подключены к истинному фантомному питанию (48 В) через переходник с 3,5 мм на XLR, который соединяет экран XLR с рукавом 3,5 мм, это может привести к повреждению.[16] Plug-in-power соответствует японскому стандарту CP-1203A: 2007.[17]

Похожая схема питания от сети встречается в звуковых картах компьютеров. И подключаемое питание, и мощность звуковой карты определены во второй редакции стандарта IEC 61938.[18]

Эти альтернативные схемы питания иногда неправильно называют «фантомным питанием», и их не следует путать с настоящим 48-вольтовым фантомным питанием, описанным выше.

Некоторые конденсаторные микрофоны могут получать питание от элемента на 1,5 В, который находится в небольшом отсеке микрофона или во внешнем корпусе.

Фантомное питание иногда используется рабочими в авионика для описания напряжения смещения постоянного тока, используемого для питания авиационных микрофонов, которые используют более низкое напряжение, чем профессиональные аудиомикрофоны. Фантомное питание, используемое в этом контексте, составляет 8–16 вольт постоянного тока последовательно с 470 Ом (номинал) резистор, как указано в RTCA Inc. стандарт ДО-214.[19] Эти микрофоны произошли от углеродные микрофоны использовался на заре авиации и в телефоне, который полагался на напряжение смещения постоянного тока через элемент угольного микрофона.

Другое использование

Фантомное питание также используется в приложениях, отличных от микрофонов:

Примечания

  1. ^ Существуют вакуумные ламповые микрофоны с фантомным питанием, такие как Microtech Gefell UM900 и Audio-Technica AT3060

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дэвид Майлз Хубер, Роберт Э. Рунштейн Современные методы записи, Focal Press 2009 ISBN  0-240-81069-4, стр.117
  2. ^ «IEC 61938: 2018 | Интернет-магазин IEC». webstore.iec.ch. Получено 2016-04-19.
  3. ^ «Источники фантомного питания с батарейным питанием». Просветление. 2012-09-07. Получено 2018-03-17.
  4. ^ Рейберн, Рэй А. (12 ноября 2012 г.). Книга Eargle «Микрофоны: от моно к стерео и объемному звучанию» - руководство по дизайну и применению микрофона. Тейлор и Фрэнсис. ISBN  9781136118135.
  5. ^ Бюро индийских стандартов (1 января 2005 г.). IS 15572: Аудио, видео и аудиовизуальные системы - взаимосвязи и соответствующие значения - предпочтительные совпадающие значения аналоговых сигналов. Этот индийский стандарт идентичен IEC 61938 (1996) ... Хотя системы на 12 и 48 В все еще используются, для новых разработок предпочтительны системы на 24 В.
  6. ^ http://sound.whsites.net/project96.htm
  7. ^ "Может ли фантомное питание повредить ваши микрофоны?". 2012-05-24. Получено 2013-06-05. Передача фантомного питания на старый (до 1970 года) ленточный микрофон без изолирующего трансформатора при использовании плохого кабеля, у которого заземление (контакт 1) закорочено на контакт 2 или контакт 3 XLR. Это классический пример того, почему все говорят - не посылайте фантомное питание на ленточные микрофоны, но шансы на то, что случится этот «идеальный шторм», действительно не так велики.
  8. ^ Гэри Дэвис (1989). Справочник по звукоизоляции. Хэл Леонард Корпорейшн. п. 130. ISBN  9781617745454.
  9. ^ «В. Не повредило ли фантомное питание эту клавиатуру?». Звук на звуке. Январь 2013. Получено 2013-06-05.
  10. ^ Бортони, Росальфонсо; Кирквуд, Уэйн (март 2010). "Призрачная угроза на 48 вольт возвращается". Аудио инженерное общество. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  11. ^ «Ленточные микрофоны и фантомное питание». Ройер. Получено 2013-06-05.
  12. ^ Томлинсон Холман (2012-11-12). Звук для кино и телевидения. CRC Press. п. 304. ISBN  9781136046094.
  13. ^ Фрэнсис Рамси; Джон Уоткинсон (2004). Справочник по цифровому интерфейсу третье издание. Эльзевир. п. 204. ISBN  0-240-51909-4.
  14. ^ Майкл Талбот-Смит Звуковая помощь, Focal Press, 1999 г. ISBN  0-240-51572-2, страницы 94,95
  15. ^ https://webstore.iec.ch/publication/6142
  16. ^ http://www.microphone-data.com/media/filestore/articles/Powering%20mics-10.pdf Крис Вульф Питание микрофонов, дата обращения 28 апреля 2013
  17. ^ «Стандарты JEITA / JEITA / Стандартизация технологий AV&IT / Интерфейс». www.jeita.or.jp. Получено 2016-04-19.
  18. ^ «IEC 61938: 2013 | Интернет-магазин IEC». webstore.iec.ch. Получено 2016-04-19.
  19. ^ http://www.rtca.org/ RTCA DO-214

внешняя ссылка