驻极体麦克风工作原理电路图

工程师谭军 发表于 2018-09-28 08:53:44 收藏 已收藏
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驻极体麦克风工作原理电路图

工程师谭军 发表于 2018-09-28 08:53:44

  本文主要是关于驻极体麦克风的相关介绍,并着重对驻极体麦克风工作原理电路图进行了详尽的阐述。

  驻极体麦克风

  驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层金属薄膜。然后再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连通。在驻极体话筒中,有一只场效应管做预放大,因此驻极体话筒在正常工作时,需要一定偏置电压,这个偏置电压一般情况下不大于10v。

  工作原理

  驻极体麦克风(electret microphone),又称驻极体话筒,由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样,蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时,引起电容两端的电场发生变化,从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小,一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc),约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样,驻极体话筒的输出线便有三根。即源极S,一般用蓝色塑线,漏极D,一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。

  接法

  驻极体话筒与电路的接法

  驻极体话筒与电路的接法有两种:源极输出与漏极输出。源极输出类似晶体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压,信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k,电路比较稳定,动态范围大。但输出信号比漏极输出小。漏极输出类似晶体三极管的共发射极放入。只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD,信号由漏极D经电容C输出。源极S与编织线一起接地。漏极输出有电压增益,因而话筒灵敏度比源极输出时要高,但电路动态范围略小。

  Rs和RD的大小要根据电源电压大小来决定。一般可在2.2~5.1k间选用。例如电源电压为6V时,Rs为4.7k,RD为2。2k。图3输出电路中,若电源为正极接地时,只须将D、S对换一下,仍可成为源、漏极输出。一声控电路前置放大级中驻极体话筒的源极输出和漏极输出的两种不同的接法,最后要说明一点,不管是源极输出或漏极输出,驻极体话筒必须提供直流电压才能工作,因为它内部装有场效应管 [1] 。

  极性的判别

  驻极体话筒体积小,结构简单,电声性能好,价格低廉,应用非常广泛。驻极体话筒的内部结构如图1所示。由声电转换系统和场效应管两部分组成。它的电路的接法有两种:源极输出和漏极输出。源极输出有三根引出线,漏极D接电源正极,源极S经电阻接地,再经一电容作信号输出;漏极输出有两根引出线,漏极D经一电阻接至电源正极,再经一电容作信号输出,源极S直接接地。所以,在使用驻极体话筒之前首先要对其进行极性的判别。

  在场效应管的栅极与源极之间接有一只二极管,因而可利用二极管的正反向电阻特性来判别驻极体话筒的漏极D和源极S。

  将万用表拨至R×1kΩ档,黑表笔接任一极,红表笔接另一极。再对调两表笔,比较两次测量结果,阻值较小时,黑表笔接的是源极S,红表笔接的是漏极D [2] 。

  举例

  电容式麦克风(Condenser Microphone) 并没有线圈及磁铁,靠着电容两片隔板间距离的改变来产生电压变化。当声波进入麦克风,振动膜产生振动,因为基板是固定的,使得振动膜和基板之间的距离会随着振动而改变,根据电容的特性

  ( 是隔板面积, 为隔板距离)。当两块隔板距离发生变化时,电容值 会产生改变。再经由

  ( 为电量,在电容式麦克风中电容极板电压会维持一个定值)可知,当 改变时,就会造成电量的改变。因为在电容式麦克风中需要维持固定的极板电压 ,所以此类型麦克风需要额外的电源才能运作,一般常见的电源为电池,或是借由幻象电源(Phantom Power)来供电。电容式麦克风因灵敏度较高,常用于高质量的录音。

  驻极体电容麦克风(Electret Condenser Microphone)使用了可保有永久电荷的驻极体物质,因而不需再对电容器供电。但一般驻极体麦克风组件内置有电子电路以放大信号,因此仍需以低电压供电(常规电压是1.0V-10V)。此种麦克风目前广泛使用在消费电子产品之中 [3] 。

  驻极体麦克风工作原理电路图

  外形和种类:常用驻极体话筒的外形分机装型(即内置式)和外置型两种。机装型驻极体话筒适合于在各种电子设备内部安装使用。常见的机装型驻极体话筒形状多为圆柱形,其直径有φ6mm、φ9.7mm、φ10mm、φ10.5mm、φ11.5mm、φ12mm、φ13mm多种规格;引脚电极数分两端式和三端式两种,引脚形式有可直接在电路板上插焊的直插式、带软屏蔽电线的引线式和不带引线的焊脚式3种。如按体积大小分类,有普通型和微型两种。

  工作电压:Uds 1.5~12V,常用的有1.5V,3V,4.5V三种

  工作电流:Ids 0.1~1mA之间

  输出阻抗: 一般小于2K(欧姆)

  灵敏度: 单位:伏/帕,国产的分为4档,红点(灵敏度最高)黄点,蓝点,白点(灵敏度最低)

  频率响应: 一般较为平坦

  指向性: 全向

  等效噪声级:小于35分贝

  驻极体麦克风工作原理电路图

  前段时间淘了块声卡(YAMAHA)芯片,音质是挺满意的,就是只支持2.1声道,美妙的音乐又可以伴我左右了。美中不足的是,这话筒的声音实在是小的可怜,因为我有在用网络电话,朋友都说声音非常小,可我已经用尽力大声在讲了,真累。我自己也是电子爱好者,于是就用NPN的三级管9014给话筒做一个放大电路。

  所需材料:万能板一块 / 1.5V干电池一个 / 1KΩ 电阻* 2 / 1MΩ电阻*1 / 9014 NPN三级管1只 / 10uF电解电容2只 / mic咪头一个(早期废旧录音机里都有)

  驻极体麦克风工作原理电路图

  电路分析:

  其中电阻R1负责给咪头提供工作电压,R2与R3负责给三级管提供偏值电压,电容C1负责把咪头的信号耦合给三级管9014以便放大,最终放大的信号通过电容C2耦合后送回到话筒线路的正级中。

  9014有以下几个放大倍数等级:A=60-150 B=100-300 C=200-600

  (笔者使用的-9014 C 998) D=400-1000

  经QQ聊天测试,音质清楚,没有杂音。而且在我这13平方米的房间,离话筒一米讲话是不存在问题的。最重要的是,一个一般的七号电池也可以连续供电好几个月。电路简洁,零件少,给话筒声小的朋友提供了一个很好方法。以后讲话不用那么累了,对方听得清清楚楚。

  笔者也做了块很小个的,(10mm*10mm)用一个纽扣电池,装在麦里了,(不过两个电容是用4.7uF的) 实验成功。

  驻极体麦克风的组成

  驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样,蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时,引起电容两端的电场发生变化,从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小,一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc),约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样,驻极体话筒的输出线便有三根。即源极S,一般用蓝色塑线,漏极D,一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。

  驻极体麦克风工作原理电路图

  结语

  关于驻极体麦克风的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。

相关阅读推荐:自制9014麦克风电路图(驻极体话筒/高灵敏度麦克风)

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