میکروفن‌های لامپی چگونه کار می کنند؟

میکروفن‌های لامپی (tube) با میکروفن‌های دیگر متفاوت هستند، زیرا از یک لامپ به عنوان بخشی از مدار داخلی خود استفاده می کنند. معمولا برای ضبط صدا و سازها در استودیو استفاده می شوند و بسیاری از نوازندگان و مهندسان آن‌ها را به دلیل ویژگی‌های صوتی منحصربفرد ترجیح می دهند. میکروفن‌های تیوب کمی پیچیده تر از میکروفن‌های دیگر هستند، بنابراین کمی گران تر هستند.

میکروفن لامپی چیست؟

میکروفن‌های کاندنسربه دلیل پاسخ فرکانسی گسترده، حساسیت به سطوح صوتی پایین، توانایی ثبت جزئیات به خوبی شناخته شده اند. خروجی صدا از کپسول میکروفن کاندنسر ضعیف است، بنابراین تمام میکروفن‌های کاندنسر از تقویت کننده داخلی برای افزایش سطح سیگنال دریافتی استفاده می کنند. بدون آمپلی فایر، این سیگنال ضعیف موجب ایجاد نویز می شود.

این head amp (تقویت کننده بخش بالایی میکروفن) داخلی که برای تقویت استفاده می شوند را می توان با استفاده از تیوب یا مدارهای solid ساخت که هر کدام دارای شخصیت صوتی متمایز هستند. تجهیزات لامپی صدا را گرم تر کرده و به صدا حرارت و رنگ گرم تری میدهند، اما تقویت کننده های غیر لامپی معمولا صدا را با تغییرات کمتری تقویت می کنند.

مدارهای ترانزیستور می توانند سطح نویز کمتری نسبت به مدارهای تیوب داشته باشند، اما اگر در موسیقی خود فقط برای رکورد برخی صدا ها مانند وکال که در آن حرارت از اهمیت بالایی برخوردار است از میکروفن لامپی استفاده کنید اصلا این نویز در موسیقی شما شنیده نخواهد شد و هیچ مشکلی بوجود نمی آورد.همچنین اگر مدار لامپی بصورت حرفه ای طراحی شده باشد سطح نویز بسیار پایین بوده و حتی صدا بسیار شفاف تر از برخی از مدار های ترانزیستوری آماتور خواهد بود.

میکروفن‌های لامپی چگونه کار می کنند؟

هر میکروفن لامپی نیاز به برق دارد و با منبع تغذیه اختصاصی و همچنین کابلی متفاوت از کابل میکروفن XLR معمولی در جعبه محصول قرار داده می شود. منبع تغذیه دارای دو کانکتور خواهد بود: یک کانکتور چند پین منحصربه فرد که به میکروفن متصل می شود و دیگری که از یک XLR استاندارد 3 پین برای خروجی صدا استفاده می کند. تنظیمات میکروفون‌های لامپی نسبت به میکروفن‌های دیگر کمی پیچیده تر هست . در اینجا روش راه اندازی آنرا بیان می کنیم:

• میکروفن را به طور ایمن روی پایه میکروفن نصب کنید
• کابل را از میکروفن به منبع تغذیه وصل کنید
• خروجی صدا را از منبع تغذیه به ورودی پری آمپ میکروفن وصل کنید
• کابل AC منیع تغذیه را وصل کنید
• منبع تغذیه را روشن کنید. 
• قبل از استفاده، اجازه دهید میکروفن به مدت 15 تا 30 دقیقه گرم شود تا تیوب به دمای کارکرد پایدار برسد. این کار صدای کم و عملکرد صوتی ثابت را تضمین می کند.

حالا تک به تک خاموش کنید:

• منبع تغذیه را خاموش کنید
• منبع تغذیه را از پریز برق AC جدا کنید
• کابل میکروفن و کابل خروجی صدا را جدا کنید
• قبل از جابجایی به میکروفن حداقل 15 دقیقه اجازه دهید تا خنک شود. این به محافظت از لامپ در برابر آسیب ناشی از خراب شدن در هنگام گرما کمک می کند و عمر آنرا  را افزایش می دهد.

چرا از میکروفن لامپی استفاده کنیم؟

 انتخاب یک میکروفن برای یک برنامه خاص مانند انتخاب یک رنگ از یک پالت رنگ است. واقعا هیچ انتخاب درست یا نادرستی وجود ندارد، این بیشتر به کار شما بستگی دارد. بسیاری از مهندسان و نوازندگان احساس می کنند که میکروفن‌های لامپی،  صدایی گرم و روان با یک میدرنج متوسط ارائه می کنند که می تواند برای وکال‌ها عالی باشد – و در واقع بسیاری از آنها به این شکل طراحی شده اند – اما نمونه‌های زیادی از میکروفن‌های تیوب وجود دارد که صدای خنثی دارند.

یکی از ویژگی های تجهیزات لامپی تولید هارمونی های جذاب و متفاوت در صدا نسبت به تقویت کننده های ترانزیستوری است (به تفاوت صدای امپ های گیتار لامپی با امپ های ترانزیستوری گیتار توجه کنید).همچنین لامپ های الکترونیکی میتوانند ترنزینت های نرم تری در هنگام تقویت صدا داشته و صدا را بسیار طیبیعی تر تقویت یا Compress (فشرده) کنند، که همه ی این فرآیند ها به تولید صدای موسیقایی جذاب کمک میکند.

بیشترین کاربرد میکروفن‌های لامپی برای وکال است، اما کاربردهای زیادی وجود دارد که میکروفن لامپی می تواند انتخاب خوبی برایشان باشد، مانند گیتار آکوستیک یا پیانو، درام‌ها،room mics  strings, woodwinds, و  chamber ensembles.

در واقع، از میکروفن لامپی برای ضبط هر چیزی می توانید استفاده کنید.

بخش‌های مختلف میکروفن لامپی

تمام میکروفون‌های لامپی از پنج جز اصلی ساخته شده اند: کپسول کاندنسر، یک لامپ، یک منبع تغذیه، مدار داخلی و یک ترانسفورماتور خروجی. هر یک از این بخش‌ها هدف خاصی را دنبال می کنند و به صدای کلی میکروفن کمک می کند. اجزا برای کارکردن به عنوان یک سیستم کامل طراحی شده‌اند و عموما در نظر گرفته نشده‌اند که با اجزای دیگر میکروفن‌ها ترکیب و مطابقت داده شوند. میکروفن‌های تیوب قدیمی با برند و مدل یکسان معمولا باید فقط با منبع تغذیه‌ای استفاده شوند که به طور خاص برای استفاده با لامپ در آن میکروفن خاص تنظیم شده است.

کپسول کاندنسر

کپسول یک میکروفن کاندنسری یک مبدل است – امواج صوتی را به الکتریسیته تبدیل می کند و تا حد زیادی بر روی صدای میکروفن تاثیر گذار است. یک کپسول کاندنسر دارای دو صفحه فلزی است که به فاصله هزارم اینچ از هم قرار گرفته‌اند. یک صفحه پشتی نامیده می شود و سفت و ثابت است. صفحه دیگر یک غشای نازک است که از پلاستیک مانند PVC یا Mylar ساخته شده است و با یک لایه میکروسکوپی از طلا پوشانده شده است تا آن را رسانا کند.

این صفحه متحرک است و به عنوان دیافراگم عمل می کند. این دو صفحه با هم یک خازن را تشکیل می دهند که به عنوان کاندنسر نیز شناخته می شود – یک جزو الکترونیکی که توانایی نگه داشتن بار الکتریکی را دارد. ولتاژ تعیین شده توسط سازنده باید برای شارژ یا بایاس خازن اعمال شود، در غیر این صورت کپسول کار نخواهد کرد.

هنگامی که دیافراگم در حالت استراحت است، کاندنسر بار مشخصی را نگه می دارد. همانطور که دیافراگم به تغییرات فشار هوا پاسخ می دهد، به صفحه پشتی نزدیک یا دورتر می  شود و میزان شارژی که می تواند نگه دارد تغییر می کند. این تغییر در ولتاژ سیگنال صوتی است. برای اینکه خروجی میکروفن با حرکت دیافراگم مطابقت داشته باشد، خروجی صدا از روی یک مقاومت همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است گرفته می شود.

کپسول میکروفن کاندنسر یک دستگاه پیچیده است. کشش و ضخامت دیافراگم و همچنین اندازه (قطر) بر پاسخ فرکانسی و حساسیت تاثیر می گذارد. طراحی صفحه پشتی (backplate) که معمولا از جنس برنج است می تواند دارای سوراخ هایی در تمام طول یا قسمتی از صفحه باشد تا پاسخ فرکانسی را تنظیم کرده و الگوی قطبی را ایجاد کنند.

جای تعجب نیست که سازندگان به یک کپسول کاندنسر با مهندسی دقیق و خوش ساخت افتخار می کنند. کپسول‌های کاندنسر می توانند یک الگوی قطبی ثابت (معمولا کاردیوئید) یا چندین الگوی قطبی مختلف مانند omnidirectional, cardioid, figure-8 تولید کنند. اغلب با قرار دادن دو کپسول پشت سر هم و سپس ترکیب الکتریکی خروجی آنها با ولتاژ و فاز متفاوت انجام می شود. ولتاژ بین صفحات خازن جریان بسیار کمی تولید می کند و امپدانس خروجی بسیار بالایی دارد و اتصال مستقیم کپسول به آمپلی فایر میکروفن را تقریبا غیر ممکن می کند.

لامپ

لامپ‌های خلاء جریان را در مدار الکترونیکی کنترل و تقویت می کنند. هنگامی که در یک میکروفن استفاده می شود، یک لامپ به طور کلی دو عملکرد مجزا را انجام می دهد: (1) به عنوان مبدل امپدانس عمل می کند و امپدانس خروجی کپسول را به امپدانسی کاهش می دهد که برای بقیه مدارهای میکروفن قابل کنترل باشد، (2) سیگنال صوتی را تقویت می کند. از آنجایی که سیگنال صوتی انتقال یافته از کپسول بسیار ضعیف هست، حائز اهمیت است که تقویت تا حد ممکن نزدیک به کپسول انجام می شود.

به همین دلیل است که لامپ در داخل بدنه میکروفن قرار گرفته است. لامپ‌های مورد استفاده در میکروفن‌ها می توانند از 12AX7 معمولی تا VF14  مورد استفاده در میکروفنی مانند Neumann U 47 متغیر باشند. لامپ‌هایی که برای استفاده از میکروفن انتخاب می شوند باید برای رسیدن به نویز پایین تر تست شوند.

لامپ‌ها طول عمر محدودی دارند و در صورت خرابی قابل تعویض هستند. آنها را می توان با سوکت یا در جای خود لحیم کرد و بین این دو رویکرد تعادلی وجود دارد. تیوب‌های سوکت دار راحت تر جایگزین می شوند، اما می توانند شل شوند یا به دلیل اکسیداسیون روی کنتاکت‌ها نویز ایجاد کنند. لحیم کاری اتصال قابل اطمینان تری را ارائه می دهد. این معمولا مشکل بزرگی نیست زیرا لامپ موجود در میکروفن بسته به دفعات استفاده باید حداقل چندین سال دوام بیاورد. برخی از مهندسان دوست دارند با تعویض برندهای مختلف تیوب‌های جدید یا New Old Stock (NOS) برای تغییر صدا / یا سطح نویز میکروفن آزمایش کنند، و وقتی تیوب‌ها در جای خود لحیم می شوند این کار عملی نیست.

منبع تغذیه

لامپ‌ها معمولا به منبع تغذیه با ولتاژ پایین (6 تا 12 ولت) و ولتاژ بالا (100 تا 250 ولت) نیاز دارند. منبع ولتاژ پایین برای گرم کردن لامپ است که در آن الکترون‌ها جریان داشته باشند. ولتاژ بالا به صفحه یا anode اعمال می شود که جریان الکترون‌ها را جذب می کند. این ولتاژها را نمی توان از برق فانتوم 48 ولتی در یک میکسر یا آمپلی فایر میکروفن تولید کرد، بنابراین یک منبع تغذیه خارجی مورد نیاز است.

ولتاژهای منبع تغذیه روی همان کابلی که صدا را حمل می کند به میکروفن تحویل داده می شود. در نتیجه، کابل میکروفن لامپی دارای رساناهای بیشتری نسبت به کابل میکروفن‌های دیگر است. انواع کانکتورهای چند پین برای میکروفن‌های لامپی استفاده می شوند، اما کانکتورهای 6 و 7 پین XLR اخیرا محبوب شده اند. از آنجایی که پین‌های موجود در این کانکتورها از نظر قطر کوچکتر و ضعیف تر از پایه‌های XLR سه پین هستند، قبل از قرار دادن کانکتورها در میکروفن یا منبع تغذیه، باید دقت کرد که آنها را به درستی تنظیم کنید. نمی توانید کابل‌ها را بین میکروفن‌های لامپی عوض کنید، حتی اگر آنها کانکتورهای یکسانی داشته باشند. این امکان وجود دارد که یک سازنده ممکن است از طرح سیم کشی متفاوتی نسبت به سازنده دیگر استفاده کند.

میکروفن‌های تیوب که چند الگوی قطبی دارند می تواند با استفاده از دکمه‌ای که روی خود میکروفن یا منبع تغذیه قرار دارد،  الگوی قطبی مناسب را انتخاب کند. اگر منبع تغذیه را در اتاق کنترل قرار دهید، می توانید در حین شنیدن نتیجه روی مانیتورهای اتاق کنترل، الگو را تغییر دهید. بدیهی است که تغییر الگوی قطبی میزان صدای اتاق را که میکروفن می گیرد تغییر می دهد، همچنین متوجه خواهید شد که وقتی الگوی قطبی تغییر می کند، صدای برخی از میکروفن‌های چند الگویی هم به طور ظریفی تغییر می کند.  

البته توانایی شما برای داشتن منبع تغذیه در اتاق کنترل بستگی به طول کابل میکروفن دارد و اینکه آیا می توانید کابل را بدون آسیب رساندن به آن از طریق درگاه عبور دهید یا خیر. منبع تغذیه نیز ممکن است دارای سوئیچ‌هایی برای فیلتر بالاگذر یا پد باشد، اما میکروفن‌های لامپی هم وجود دارند که سوئیچ الگوی کنترل روی منبع تغذیه و سوئیچ پد روی میکروفن است.

مدار داخلی

لامپ تنها بخشی از مدار داخلی میکروفن می باشد، که ممکن است حاوی مراحل تکمیلی تقویت، فیلتر highpass، یا یک پد برای جلوگیری از دیستورشن در میکروفن باشد. یا برای جلوگیری از بارگیری بیش از حد خروجی آمپلی فایر میکروفن هنگام ضبط صداهای بلند استفاده می شود. در یک میکروفن چند الگوی مدار ممکن است برای روشن یا خاموش کردن دیافراگم عقب یا تنظیم ولتاژهای لازم برای ایجاد تغییر در الگوی قطبی استفاده شود. گاهی اوقات، مدار داخلی برای جبران رزونانس در پاسخ فرکانسی کپسول مهندسی می شود.

ترانسفورماتور خروجی

ترانسفورماتور یک دستگاه Passive است که اجازه می دهد ورودی صوتی بدون تماس فیزیکی به خروجی منتقل شود.که در یک میکروفن لامپی آخرین مرحله قبل از ارسال صدا به پری آمپ میکروفن است. دو نکته را در نظر داشته باشید. اولی، سیگنال صوتی را متعادل کند و آن را قادر می سازد تا در طول کابل بدون دریافت نویز از منابعی مانند ایستگاه‌های رادیویی یا تلفن‌های همراه طی کند. دومی، به عنوان یک دستگاه تطبیق امپدانس بین لامپ و پری آمپ میکروفن عمل کند. قبلا اشاره کردیم که خود لامپ به عنوان یک دستگاه تطبیق امپدانس عمل می کند،‌ اما امپدانس خروجی تیوب به عنوان اتصال آن به یک پری آمپ میکروفن بدون ایجاد مشکلاتی مانند نویز یا تغییرات ناخواسته در پاسخ فرکانس بسیار بالا است.

ترانسفورماتورها نه تنها مشکلات ذکر شده در بالا را حل می کنند، بلکه می توانند برای رنگ آمیزی مطلوب صدا نیز استفاده شوند و برای شخصیت صوتی میکروفن به اندازه کپسول ولامپ مهم هست.

همچنین ترانسفورماتورها در صورت اشباع (بارگذاری بیش از حد) می توانند دیستورشن قابل قبولی ایجاد کنند و این یکی از دلایل استفاده از آنها در مدارهای صوتی است.