Microfones são transdutores eletroacústicos, ou seja, convertem energia acústica (som) em energia elétrica.
Conforme a técnica de construção e o material usado os microfones apresentam características especiais que os tornam úteis para determinadas aplicações.
Assim, existem vários tipos de microfones. Na figura 1 mostramos os principais símbolos usados para representar os microfones.
O princípio de funcionamento da maioria dos microfones é dado pela maneira como a energia acústica é transformada ou provoca uma alteração de uma grandeza elétrica num circuito.
De um modo geral dizemos que a finalidade de um microfone é converter sons em uma corrente ou tensão cuja forma de onda, freqüência e intensidade correspondam ao som original.
Nas aplicações práticas podem ser encontrados diversos tipos de microfones, alguns dos quais mais raros e não mais usados, mas que será interessante analisar por motivos históricos.
Tipos de Microfones:
a) Microfone de carvão
Trata-se de um tipo de microfone que já não é mais usado, tendo sido inventado no século 19 e usado nos primeiros sistemas telefônicos. Na figura 2 temos uma vista em corte de um microfone deste tipo.
Dentro de uma cápsula de material isolante existem minúsculos grãos de carvão ou grafite os quais em conjunto apresentam uma certa resistência elétrica, medida entre os eletrodos.
A tampa da cápsula é um diagrama fino que tem por finalidade captar as ondas sonoras.
Quando o som incide nesse diafragma ele pressiona e distende os grãos de carvão, provocando assim uma alteração correspondente da resistência.
Isso significa que, ligando esse microfone a uma bateria e uma carga, por exemplo, um fone de ouvido, a corrente circulante será um retrato do som incidente, podendo ser reproduzida pelo fone de ouvido.
Esses microfones possuem resistência típicas na faixa de alguns ohms até 600 a 1 000 ohms.
As principal vantagem no uso destes microfones está na sua robustez e a principal desvantagem está na baixa fidelidade, já que a qualidade de som obtida não é das maiores.
Atualmente, estes microfones já não mais são usados.
b) Microfones de cristal
Na figura 3 temos a representação em corte de um microfone, também algo antigo e não mais usado, que é o microfone de cristal.
O elemento sensível deste tipo de microfone é o sal de Rochelle que, infelizmente absorve facilmente umidade, perdendo suas características piezoelétricos com o tempo.
Conforme podemos ver pela figura, um cristal piezoelétrico é preso ao diafragma possuindo dois eletrodos em suas faces.
Quando a onda sonora incide no diafragma, ela deforma o cristal de tal maneira a gerar uma tensão elétrica com a forma de onda e frequência do som.
Essa tensão aparece nos terminais do microfone podendo ser aplicada á entrada de um amplificador.
A principal vantagem deste tipo de microfone de alta impedância está na sua sensibilidade, já que ele fornece um sinal intenso, entre 100 mV e 1 Vpp, o qual pode ser usado diretamente pela maioria dos amplificadores.
A desvantagem está na deterioração do cristal com a umidade.
c) Microfone dinâmico
Na figura 4 temos uma vista em corte de um microfone dinâmico, que é mais comum atualmente, pela sua qualidade de som.
Em torno de um imã permanente é enrolada uma bobina formada por muitas voltas de fio esmaltado muito fino.
O número de voltas desta bobina vai determina as características elétricas do microfone, como sua impedância e sensibilidade.
Os microfones dinâmicos são de baixas impedâncias (entre alguns ohms até algumas centenas de ohms) e o sinal fornecido é muito fraco, exigindo o uso de circuitos pré-amplificadores.
Quando uma onda sonora incide no diafragma de metal ferroso, um material que pode concentrar as linhas de força do campo magnético do imã ocorre uma modificação dessas linhas de força, com o que é induzida uma tensão na bobina cuja forma de onda corresponde ao som incidente.
Este tipo de microfone é bastante usado em aplicações profissionais pela sua qualidade de reprodução.
Como variação deste tipo de microfone temos o tipo mostrado na figura 5 que se assemelha a um alto-falante invertido.
Na verdade, os alto-falantes também funcionam como microfones deste tipo, bastando que eles sejam ligados na entrada de circuitos apropriados de amplificação do sinal.
Neste tipo de microfone, que é bastante usado atualmente nos tipos de baixo custo encontrados em karaokês e outras aplicações semelhantes, o que temos é um diafragma de plástico ou outro material mole presa a uma bobina móvel.
Essa bobina pode mover-se em torno de um imã quando o diafragma recebe uma onda sonora. Com esse movimento, é gerada nesta bobina uma tensão cuja forma de onda corresponde ao som original.
Os microfones deste tipo são de baixa impedância exigindo bons circuitos amplificadores, mas têm como vantagem sua robustez e a boa qualidade de som.
d) Microfones de eletreto
Conforme mostra a figura 6, estes microfones possuem como elemento sensível um material denominado eletreto que têm propriedades elétricas interessantes.
Estes materiais apresentam cargas elétricas permanentes, que se alteram quando eles sofrem deformações mecânicas.
Assim, se prendermos um material deste tipo a um diafragma, a tensão que aparece em suas faces vai variar conforme o som que incidir no diafragma.
Como estas tensões são muito baixas e a impedância do eletreto é extremamente alta, estes microfones já levam embutidos um circuito amplificador que consiste num transistor de efeito de campo de junção (JFET) conforme mostra a figura 7.
Por este motivo, para usarmos este tipo de microfone precisamos de um circuito de polarização que é mostrado na figura 8.
Nela temos o modo de se usar um microfone de dois e de três terminais com os valores típicos dos componentes de polarização.
As principais vantagens desses microfones são seu baixo custo, grande sensibilidade, tamanho reduzido e facilidade de uso, o que os torna ideais para uma grande gama de aplicações práticas modernas.
A única desvantagem, que não chega a afetar sua preferência por muitos projetistas, está na necessidade de um circuito externo de polarização.
e) Outros tipos
Além dos tipos indicados existem outros que podem ser incluídos em nossa lista.
O primeiro deles é o microfone cerâmico, que nada mais é do que um microfone de cristal em que o sal de Rochelle é substituído por uma cerâmica piezoelétrica.
A cerâmica piezoelétrica é muito mais robusta e não absorve umidade. Um outro tipo de microfone, apenas encontrado em aplicações profissionais é o capacitivo.
Conforme mostra a figura 9, o diafragma deste microfone é a armadura de um capacitor.
Quando o som incide neste diafragma a capacitância do capacitor se modifica conforme a intensidade e frequência do som.
Este microfone é usado num tipo especial de circuito em que ele modula um sinal em frequência e o sinal fornece a saída de áudio para amplificação.
Este tipo de microfone possui excelentes qualidades, mas pela dificuldade de uso não é muito empregado em aplicações comuns.
Ver também:
• Transdutores 352
• Som (351)
• Impedância (226)
