L’alimentazione Phantom 48V (P48) serve a fornire una tensione CC a dispositivi attivi come microfoni a condensatore e DI Box (DI), utilizzando un comune cavo bilanciato microfonico. Quando è nata l’alimentazione microfonica a 48V, voleva essere una soluzione pratica per i microfoni a condensatore collegandoli allo stesso cavo bilanciato utilizzato per i microfoni dinamici. I microfoni a condensatore, infatti, non funzionerebbero senza una alimentazione.
Il termine phantom, fantasma in italiano, deriva dal fatto che nessuna differenza di potenziale verrà misurata tra il pin 2 e il pin 3, quindi i microfoni dinamici non ne captano la presenza (fantasma) malgrado il cavo e la connessione siano esattamente gli stessi, evitando potenziali rotture.
Origini dell'Alimentazione Phantom
L’idea di alimentare un microfono con un singolo voltaggio nasce con Schoeps, che creò il CMT 20 per la radio francese nel 1964; era alimentato ad 8,5 Volt con il polo positivo collegato a terra. Successivamente la Georg Neumann GmbH presentò una nuova serie di microfoni a transistor alla radio norvegese NRK, era il 1966. Prima di questi, i microfoni a valvole avevano bisogno di diverse alimentazioni contemporanee, per cui si usavano cavi multipolari e serviva sempre un alimentatore ad hoc separato.
La radio Norvegese chiese che questi microfoni funzionassero con una alimentazione esterna già disponibile, per avere la massima compatibilità tra le varie apparecchiature in tutti gli studi e non dover acquistare un numero ingente di alimentatori. Alla NRK si usava un sistema di illuminazione d’emergenza pilotata da un alimentatore centrale a 48 volt. La scelta di alimentare i microfoni con quel voltaggio fu automatica perché molto economica, funzionale e pratica.
Come Funziona l'Alimentazione Phantom 48V
L’alimentazione Phantom 48V standard viene applicata su connessioni microfoniche bilanciate, fornendo +48 volt in Corrente Continua a entrambi i conduttori di segnale XLR (pin 2 e 3). I segnali bilanciati sono differenziali, ovvero derivati dalla differenza tra i due conduttori, quindi avere la stessa tensione in Corrente Continua su entrambi non interferisce con il segnale in alternata (segnale audio). Per verificare che un mixer o un preamplificatore fornisca alimentazione Phantom 48V, tra il pin-2 e il pin-1 e il pin-3 e il pin-1 si misureranno livelli identici.
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Anche se questo termine è spesso usato impropriamente riferendosi a qualsiasi sorgente di alimentazione esterna, l’alimentazione Phantom 48V viene definita con lo standard IEC 61938:1996.
IEC 61938 - Lo Standard
Lo standard IEC 61938 definisce l’alimentazione phantom a 48 volt, 24 volt e 12 volt. IEC consiglia l’uso dei 24 V, ma le specifiche definiscono in effetti ben cinque tensioni phantom, con assorbimenti massimi fino a 240 mW: P12L, P12, P24, P48 e P48H. I conduttori di segnale sono entrambi alimentati a voltaggio positivo tramite resistenze di uguale valore (6,81 kΩ per 48 V, 1,2 kΩ per 24 V e 680 Ω per 12 V), e lo schermo è a massa.
Il valore di 6,81 kΩ non è critico, ma le resistenze devono essere abbinate entro tolleranze dello 0,1% per mantenere una buona reiezione di modo comune (CMRR) nel circuito. Quasi tutte le moderne console di missaggio hanno un interruttore per accendere o spegnere l’alimentazione phantom; nella maggior parte delle apparecchiature di fascia alta questo può essere fatto individualmente per canale, mentre sui mixer più piccoli un singolo interruttore principale può controllare l’erogazione di potenza a tutti i canali.
L’alimentazione phantom può essere bloccata in qualsiasi canale con un trasformatore di isolamento 1:1 o condensatori di blocco.
Microfoni Dinamici e Alimentazione Phantom
Un microfono dinamico non necessita di alimentazione phantom, ma nel caso in cui la 48V fosse attiva questo non verrà danneggiato perché la bobina del microfono è cablata tra i pin XLR 2 e 3. L’alimentazione phantom applicherebbe lo stesso valore di corrente continua a entrambe le estremità della bobina, quindi non avremo alcun flusso elettrico, perché non avremo differenza di potenziale. Le moderne interfacce microfoniche forniscono la Phantom 48V senza problemi. Ma le macchine portatili a batteria, come i registratori per il cinema, possono essere più problematiche.
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La quantità di corrente assorbita dal microfono si misura in milliampere. Il circuito di ingresso di una tipica console di mixaggio include il circuito di iniezione dell’alimentazione Phantom 48V e il circuito pre-amplificatore. Senza entrare nel dettaglio dello schema sopra, si nota che entrambi i conduttori di segnale sono collegati all’alimentazione phantom 48 V tramite resistenze da 6,8 kΩ. Queste resistenze limitano la corrente in caso collegamenti errati.
È Pericolosa la Phantom per i Microfoni a Nastro?
I microfoni a nastro funzionano in maniera simile ai dinamici: un sottile e delicato diaframma metallico - il nastro - è sospeso tra due magneti. I microfoni a nastro hanno trasformatori di uscita, che in teoria dovrebbero eliminare qualsiasi preoccupazione perché i trasformatori non passano CC, quindi non dovrebbe esserci alcun pericolo per il nastro. Inoltre, un numero crescente di nuovi microfoni a nastro richiede alimentazione phantom per i circuiti attivi. Questi circuiti attivi assicurano che i microfoni a nastro funzionino alla perfezione con i preamplificatori e le interfacce per computer moderni.
Ethan Winer, noto debunker e giornalista americano, traccia le origini della leggenda all’epoca del RCA Model 44 che aveva un trasformatore di uscita con presa intermedia centrale. Apparentemente, questo può causare problemi con l’alimentazione Phantom 48V: quando un cavo XLR è collegato, è possibile che uno dei pin che trasmettono la CC (2 o 3) entri in contatto prima dell’altro, specialmente in vecchi connettori XLR usurati.
La corrente continua non può passare dal trasformatore al nastro, ma il transiente si - ad esempio il forte “pop” che si verifica quando si attiva l’alimentazione Phantom 48V su un ingresso microfonico aperto. Questa farebbe muovere il nastro in modo abbastanza violento e potrebbe rompersi. In questo caso, il nastro diventerebbe come un fusibile e… potrebbe fondere e rompersi. Le cause plausibili quindi sarebbero due: meccanica (escursione elevata) e termica (fusione).
Per lo stesso motivo, le patchbay TRS sono pericolose. I jack TRS possono momentaneamente cortocircuitare il caldo e il freddo a terra quando inseriti o disinseriti mentre la Phantom 48V è attiva.
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Phantom Power: Una Soluzione Comoda
La phantom power è una soluzione diffusa e molto comoda per alimentare i microfoni a condensatore e altri tipi di gear. Se possedete un’interfaccia audio o un mixer con preamplificatori integrati, probabilmente avrete già visto un pulsante e/o un LED con la dicitura “phantom power” o semplicemente “48V”.
Cos’è la Phantom Power?
I microfoni a condensatore a elettrete non utilizzano la phantom power per la tensione di polarizzazione della capsula perché sono polarizzati in modo permanente (“pre-polarizzati”). Nella maggior parte dei casi, la phantom power è fornita dal preamplificatore microfonico. Il preamplificatore fornisce 48 volt sui pin 2 e 3 del connettore XLR. Questo avviene con resistenze da 6,8 kΩ o tramite l’avvolgimento primario del trasformatore di ingresso. Anche i microfoni a valvole necessitano di alimentazione per funzionare, ma di solito sono dotati di un proprio alimentatore dedicato. Questo fornisce l’alta tensione necessaria per il riscaldamento della valvola, per la quale la phantom power è insufficiente.
Naturalmente, esistono alcuni casi particolari, come i microfoni alimentati a batteria. L’Aston Stealth, l’Austrian Audio OD5 e l’AKG D12 VR sono esempi di questo tipo di microfoni.
L’accensione e lo spegnimento della phantom, l’inserimento e la rimozione dei cavi possono causare asimmetrie o picchi di tensione, mentre cavi difettosi o saldature scadenti possono provocare brevi corto circuiti. Sebbene la tensione continua non raggiunga la bobina mobile o il nastro nella maggior parte dei microfoni, questi picchi possono essere pericolosi per le cuffie, gli altoparlanti e le vostre orecchie. Se il microfono non lo richiede, è sempre più sicuro lasciare la phantom power disattivata, soprattutto con i microfoni a nastro passivi. Fate attenzione quando utilizzate adattatori da XLR a connettori jack sbilanciati! Occorre prestare attenzione anche alle patchbay, dove può essere difficile tenere sotto controllo il flusso del segnale e dell’alimentazione.
Varianti e Alternative alla Phantom Power 48V
Il sistema a 48 volt è di gran lunga il più comune, ma non è l’unico. Esistono anche varianti a 12 e 24 volt, soprattutto nei dispositivi mobili. Alcuni microfoni possono funzionare anche a batterie, spesso questo funzionamento è offerto come opzione.
La tecnologia a 130 volt è molto rara. DPA ha dotato alcuni microfoni di questo sistema per consentire una maggiore dinamica. Tuttavia, oltre ai preamplificatori HMA di DPA, Millennia e Grace Design sono gli unici altri produttori di preamplificatori che offrono questo voltaggio come opzione su alcuni dei loro amplificatori. Per evitare confusione, i microfoni e i preamplificatori a 130V utilizzano connettori diversi.
Tolleranze di Tensione
Alcuni microfoni richiedono una tensione abbastanza costante, soprattutto quelli a condensatore. Altri, invece, sono abbastanza tolleranti. Per i 12, 24 e 48 volt, sono comuni tolleranze di tensione dell’1, 2 e 4 percento. Per i preamplificatori microfonici senza trasformatore, il matching preciso delle resistenze è essenziale; secondo lo standard IEC 61938, deve essere inferiore allo 0,4%, un valore estremamente basso.
È possibile utilizzare un multimetro per misurare la tensione effettiva fornita dal preamplificatore. A tale scopo, attivate l’alimentazione, selezionate un intervallo di tensione adeguato sul vostro misuratore (ad esempio fino a 100 volt) e misurate attraverso i pin 1 e 2 o 1 e 3. Se il misuratore è abbastanza sensibile, si può vedere il drift di tensione, soprattutto dopo l’accensione della phantom. A volte ci vogliono molti secondi perché la tensione si accumuli. Alcuni preamplificatori creano deliberatamente questo “ramp time” (“tempo di rampa”) per proteggere i microfoni e altre apparecchiature. Allo stesso modo, può essere necessario un po’ di tempo per dissipare la tensione dopo lo spegnimento.
Adattatori Phantom
La stragrande maggioranza dei preamplificatori moderni (autonomi o integrati in un mixer, un’interfaccia audio o una strip di canali) fornisce phantom power. Nel raro caso in cui il vostro non lo faccia, la soluzione è un cosiddetto “adattatore phantom”. Questi possono essere utili anche nel caso in cui non sia possibile attivare la phantom power integrata nel mixer, ad esempio perché può essere attivata solo per tutti i canali contemporaneamente. Il Millenium PP2B è un’opzione economica a due canali. Un’altra alternativa è il Palmer PAN 48.
Sebbene sia usata per lo più per i microfoni a condensatore, può essere utilizzata anche per alimentare altri dispositivi. Alcuni microfoni hanno anche controlli speciali o elettronica attiva che richiede l’alimentazione, come il Neumann TLM 107, l’AKG C414 XLII, vari Lewitt come il Lewitt LCT-441 Flex, l’AKG D12 VR (dinamico!) o l’Aston Stealth. Nei microfoni a nastro attivi, la phantom power viene utilizzata essenzialmente per alimentare un piccolo preamplificatore integrato.
Sono disponibili separatamente anche piccoli preamplificatori in-line o mic booster, molto utili per fornire un po’ di potenza in più se il preamplificatore principale non è abbastanza potente per il microfono in questione. Esistono molti microfoni che non richiedono la phantom power. Alcuni preamplificatori speciali come il True Systems P-Solo Ribbon o il Forssell SMP-2 non la forniscono. Il vantaggio è che, in assenza di tale alimentazione, non sono necessarie le resistenze di blocco che tengono la tensione lontana dal segnale audio.