La phantom power è una soluzione diffusa e molto comoda per alimentare i microfoni a condensatore e altri tipi di gear. Se possiedi un’interfaccia audio o un mixer con preamplificatori integrati, probabilmente avrai già visto un pulsante e/o un LED con la dicitura “phantom power” o semplicemente “48V”. Ma cos’è la phantom power, come funziona e può essere pericolosa?
Che cos’è la Phantom Power?
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.
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.
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.
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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, attiva l’alimentazione, seleziona un intervallo di tensione adeguato sul tuo misuratore (ad esempio fino a 100 volt) e misura 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.
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 tuo non lo faccia, la soluzione è un cosiddetto “adattatore phantom”.
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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.
Microfoni a condensatore
Il microfono a condensatore è un tipo di microfono che sfrutta l'effetto capacitivo. La sua figura polare può essere omnidirezionale, bidirezionale (cosiddetta "figura 8") o unidirezionale (cardioide, supercardioide, ipercardioide).
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Il microfono a condensatore può essere ritenuto qualitativamente migliore perché più sensibile ai transienti e alle sollecitazioni, tuttavia la capsula non ha un grande rendimento per cui viene aggiunto nel corpo del microfono un preamplificatore preposto ad alzare il livello del segnale generato, il quale però necessita di essere alimentato (la capsula può essere invece prepolarizzata nei microfoni electret).
Il preamplificatore rappresenta però anche il punto debole di un microfono a condensatore perché se di bassa qualità può indurre saturazioni, distorsioni e introdurre rumore (di solito è il preamplificatore a determinare il massimo e il minimo livello sopportabile dal microfono).
I microfoni a condensatore sono molto più delicati rispetto a quelli dinamici, e vengono quindi utilizzati soprattutto per sessioni di registrazione in studio. Il vantaggio rispetto ai microfoni dinamici è rappresentato dalla loro grande sensibilità e dall’ottima risposta alle frequenze medio-alte e alte, molto importanti per una buona resa della voce e degli strumenti acustici.
Come tutti i microfoni a condensatore, nelle sue versioni analogiche, funziona solo in presenza della corretta alimentazione a 48V, anche conosciuta come alimentazione “phantom”.
Come Funziona un Microfono?
Il microfono è un dispositivo che converte le onde sonore in un segnale elettrico. Consente di catturare l'audio e di trasmetterlo a vari dispositivi, come computer, amplificatori o apparecchi di registrazione.
Un microfono è composto da un diaframma, una bobina o un condensatore e un magnete. Quando le onde sonore colpiscono il diaframma, questo vibra e questa vibrazione viene convertita in un segnale elettrico grazie all'interazione tra diaframma, bobina e magnete.
Tipi di Microfoni
Esistono diversi tipi di microfoni: microfoni dinamici, microfoni a condensatore, microfoni a nastro, microfoni lavalier e microfoni shotgun. Ogni tipo ha le sue caratteristiche e si adatta meglio ad applicazioni specifiche.
- Microfoni dinamici: Robusti e versatili, utilizzano l'induzione elettromagnetica per generare un segnale elettrico.
- Microfoni a condensatore: Richiedono alimentazione esterna e sono usati per registrazioni in studio e applicazioni audio professionali.
- Microfoni a nastro: Noti per la loro riproduzione del suono calda e omogenea.
- Microfoni lavalier: Piccoli microfoni che possono essere agganciati ai vestiti, usati in presentazioni e interviste.
- Microfoni shotgun: Altamente direzionali, catturano il suono da una direzione specifica, riducendo il rumore ambientale.
Considerazioni Importanti
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.
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: IEC 61938
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.
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.
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. 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.
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.
Tuttavia, 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.