为什么话筒的阻抗这么重要?

什么是话筒阻抗?
话筒信号是交流电压,阻抗是音频信号电压的“交流电阻”,阻抗控制音频信号的流向。
为了使话筒信号获得最佳传输,话筒的输出阻抗必须“匹配”或“桥接”其话放的输入阻抗(负载阻抗)。
话筒阻抗桥接对于优化话筒非常重要!
话筒很复杂:电阻器、电容器、电感器、变压器、电子管、晶体管和其他电子元件都在话筒的整体“电阻”中发挥作用。为了简化工作,业内将设备的总“电阻”视为一个数字,该数字就是在话筒输出端上测得的输出阻抗。
当话筒连接到话放(或串联的下一个音频设备)时,话筒信号才会通过。话筒输出必须创建一个带有负载的电路,以使话筒的音频信号移动!
因此,重要的是不仅要注意话筒的固有阻抗,而且还要注意话放或串联设备的阻抗!
对于正确的话筒功能和信号传输而言,两个至关重要的阻抗值是:
1.    输出阻抗:话筒在其输出连接上的固有阻抗;
2.    负载阻抗:后级音频设备(通常是话放)的输入阻抗,该阻抗与话筒输出共同构成电路。
一些大品牌话筒制造商会在其规格表中同时标注输出阻抗和额定负载阻抗(理想负载阻抗)值。
根据经验,负载阻抗至少应比话筒的输出阻抗高10倍,当然也有人说高出5倍就行。只要负载阻抗的大小高于话筒输出阻抗,话筒信号就能有效地从话筒流到话放上。

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话筒的输出阻抗
在给出的话筒规格表上,我们都可以找到它的输出阻抗值。
很多专业级话筒都被视为“低阻抗”,这大致意味着输出阻抗在50欧姆至600欧姆的范围内,但大多数专业级话筒的输出阻抗在150到250欧姆之间。
麦克风的输出阻抗的一般范围如下:
低阻抗话筒:<600Ω
中阻抗话筒:600Ω ~ 10,000Ω
高阻抗话筒:> 10,000Ω
Shure SM57是具有150Ω低输出阻抗的专业话筒最好的例子……
但话筒是没有“输入阻抗”的,因为它们没有交流电。它们具有输出阻抗,是因为它们输出交流电压(模拟麦克风信号)。

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标称阻抗
话筒输出阻抗实际上是特定于频率的,但是制造商通常不提供图表,而是提供话筒输出阻抗规格作为标称阻抗。
标称阻抗是在可听频谱(20 Hz – 20,000 Hz)中平均话筒的近似输出阻抗。
没有一个数字可以真正告诉我们话筒的阻抗,但是标称阻抗值已成为标准值,所以能够从这个值推断出我们需要什么。

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为什么没有专业的高阻抗话筒?
高阻抗话筒的唯一优势是制造成本太低,其缺点确实是严重的!实际上,在任何专业的录音系统中都没有高阻抗话筒的应用。
高阻抗话筒的一个很好的例子就是KTV中使用的话筒。这些话筒具有很高的输出信号电平,因此需要高阻抗输出。这种高输出意味着话筒内没有增益分级或放大器,从而大大降低了制造成本。这些话筒不需要话放即可将其信号从话筒传送到线路电平。
有人可能会觉得这样不是很好吗?当然,不利的一面是,高阻抗的话筒在长距离线材传输过程中表现不佳 —— 线材越长,结果越差。
这是由于话筒线中的固有电容引起的。通过话筒线发送高阻抗信号时,实际上会创建一个低通滤波器。线缆越长,频率越低,声音也就越模糊。
更糟的是,阻抗越高,信号越容易受到外部噪声和干扰的影响。电磁和无线电干扰会使信号的信噪比变差,并且质量变差。
所以低阻抗输出才是专业音频的标准…

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为什么专业话筒都是低阻抗的?
一切都归结为保护音频质量,如果话筒的音频在传送到话放时在线材中衰减,那么昂贵的拾音头和电路板有什么用?
低阻抗话筒可实现较长的线缆连接,而不会明显降低音频信号的质量。像高阻抗话筒一样,低阻抗话筒确实具有高频衰减,这取决于线材的长度。但是,衰减截止发生在远远超出可听频谱的频率处;换句话说,我们听不出有什么不同。

话筒的负载阻抗
我们已经介绍了话筒的输出阻抗,以及为什么低阻抗输出更好。但是要完全理解话筒的阻抗,我们必须理解话筒信号涉及的另一种阻抗:负载阻抗。
话筒的负载阻抗是信号链中跟随话筒的音频设备的输入阻抗。通常,该设备是话放,也可以是滤波器或其他音频设备。
一般希望负载阻抗高于话筒的输出阻抗,如前所述,为了获得最佳结果(最大电压传输),至少要高出10倍。
该最大电压传输称为“桥接”,也有术语叫“阻抗匹配”。
比如Neumann KM 184只有50Ω的低标称输出阻抗,但额定负载阻抗为1kΩ。它推荐的负载阻抗已经是话筒输出阻抗的20倍(至少10倍)。

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负载阻抗 和 输出阻抗
为什么负载阻抗需要超过话筒的输出阻抗?
为了更好地理解,我们将参考点从话筒更改为话放。从这个角度来看,话筒成为“源”,而话放成为“负载”:
-    话筒输出现在是“源输出”
-    话筒输出阻抗现在为“源输出阻抗”
这里将向您展示源阻抗和输入阻抗之间的电压传递公式:

VL = ZL•VS /(ZL + ZS)
VL = 前置放大器输入端的电压;
VS = 话筒输出端的电压;
ZL = 前置放大器的输入阻抗(话筒负载阻抗);
ZS = 话筒输出阻抗。
可以将其可视化为简单的分压器:
 

如果其他条件保持不变,则增加负载阻抗“ ZL”会导致话筒的输出电压与前置放大器的输入电压之间的匹配度更高。
这种最大的电压传输称为“阻抗桥接”,或者称为“电压匹配”;如果我们要匹配阻抗,则电压差将导致前置放大器的信号损失很大。

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规格表上的负载阻抗
话筒的规格表会针对其“推荐负载阻抗”或“额定负载阻抗”提供特定值。
前置放大器的话筒输入必须匹配或超过建议的负载阻抗,以使话筒发挥最佳功能。

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高阻抗和低阻抗的输入、输出
如上所述,我们现在都希望话筒输出阻抗较低,而负载(前置放大器输入)阻抗较高。
现代的前置放大器已经过“标准化”以具有高输入阻抗,因此话筒到前置放大器的阻抗桥接通常不用怎么去担心。
但是,一些调音台和前置放大器同时提供Mic输入和Line输入。我们要知道两者之间的差异,包括它们的输入阻抗,以便正确桥接话筒和调音台通道。
话筒输入几乎总是XLR插孔,而线路输入通常是6.35mm TRS插孔,只需通过XLR将话筒插入话筒连接端就不会造成任何问题!
话筒电平:它的范围为-60 dBV至-40 dBV(0.001 V至0.010 V),输出阻抗通常在150Ω至200Ω之间。前置放大器和混音器上的话筒电平输入(通常为XLR)至少有1500Ω的输入阻抗。
线路电平:它通常约为0 dBV(1 V),是话筒电平电压的100倍至1000倍。线路电平输出阻抗通常在100Ω至600Ω之间,但线路电平输入(通常为TRS)的阻抗大于10,000Ω。
乐器电平:它处于话筒和线路电平之间的某个位置,通常需要前置放大器将其提升到适当的线路电平。乐器电平的输出阻抗可能会很高,例如电吉他可以有7,000Ω至15,000Ω甚至更高的输出阻抗!因此很多设备的线路输入会带有“ Hi-Z”或“Line/Inst”开关。

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将高阻抗输出连接低阻抗输入
如果有人这样操作了,那么通常情况下是会使前置放大器过载,从而产生失真,甚至可能损坏前置放大器的电路!
例如,如果需要通过XLR线将键盘(高阻)插入调音台话筒输入(低阻),建议加入DI盒以进行转换。

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将低阻抗输出连接高阻抗输入
问题是Hi-Z线路或乐器输入需要线路或乐器信号,线路和乐器信号的电压比话筒电平信号的电压高得多。
将低阻抗话筒插入高阻抗乐器或线路输入会产生低电平信号,音频信号将接近本底噪声,因此前置放大器的增强也会影响噪声。

 

2021年5月23日 18:10
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