Princípio Central
Microfone carbono converte pressão sonora em modulação resistência. Grânulos carbono frouxamente empacotados mudam resistência bulk quando comprimidos por diafragma acionado som, criando forma onda corrente espelha forma onda acústica.
Construção
- Diafragma: Metal fino (frequentemente ouro) ou membrana plástico.
- Câmara carbono: Cavidade selada atrás diafragma preenchida grânulos carvão antracito (0,1–0,5 mm).
- Eletrodos: Um no diafragma (ou pistão anexado), um na parede traseira câmara.
- Circuito polarização: Fonte tensão CC (bateria) série com primário transformador ou resistor carga.
Sequência Operacional
- Onda sonora atinge diafragma $\rightarrow$ diafragma desloca.
- Deslocamento comprime/descomprime leito grânulos carbono.
- Área contato/pressão grânulos muda $\rightarrow$ resistência bulk muda ($\Delta R/R$ até 10–20%).
- Corrente circuito série modula: $I = V_{bias} / (R_{carbono} + R_{carga})$.
- Componente CA acoplado via transformador ou capacitor $\rightarrow$ amplificado/transmitido.
Relação Resistência vs Pressão
- Alta resistência: Diafragma repouso, grânulos soltos, poucos pontos contato.
- Baixa resistência: Diafragma empurrado, grânulos comprimidos, muitos caminhos contato.
- Aproximadamente linear faixa limitada; altamente não-linear extremos (clipping/distorção).
Vantagens Históricas (Por Que Dominaram 1890–1940)
- Nível saída alto (sem amplificador separado loop local).
- Simples, robusto, barato — sem phantom power, sem polarização alta tensão.
- Funcionou linhas longas com alimentação bateria simples.
Falhas Fatais (Por Que Obsoletos)
- Ruído: Micro-movimentos grânulos criam "hiss carbono" (ruído 1/f) — SNR terrível.
- Largura banda limitada: ~200–3.500 Hz (sintonizado telefonia); graves ruins, sem agudos.
- Distorção: Curva R(P) não-linear + histerese empacotamento grânulos $\rightarrow$ THD 5–10%.
- Sensibilidade orientação: Gravidade assenta grânulos; deve ficar vertical.
- Envelhecimento: Grânulos fraturam, oxidam, empacotam permanentemente $\rightarrow$ deriva sensibilidade.
Legado e Usos Nicho Modernos
- Substituídos por condensador (1920s), dinâmico (1930s), electret (1960s).
- Ainda encontrados: restaurações telefones vintage, certos headsets militar/aviação (unidades carbono cancelamento ruído), e demos pedagógicas transdução resistência variável.
Resumo: Microfone carbono foi hack inteligente século 19 — resistência variável como transdução — mas seu ruído, distorção, e limites largura banda fizeram beco sem saída áudio alta fidelidade. Construiu rede telefônica global, então saiu graciosamente.
