电容麦克风电路图 浅谈电容麦克风优缺点

工程师谭军 发表于 2018-09-28 09:24:05 收藏 已收藏
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电容麦克风电路图 浅谈电容麦克风优缺点

工程师谭军 发表于 2018-09-28 09:24:05

  本文主要是关于电容麦克风的相关介绍,并着重对电容麦克风的电路图及其优缺点进行了详尽的阐述。

  电容麦克风

  电容式话筒是利用电容大小的变化,将声音信号转化为电信号.这种话筒最为普遍,常见的录音机内置话筒就这种.因为它便宜,体积小巧,而且效果也不差.有时也叫咪头。

  电容式麦克风有两块金属极板,其中一块表面涂有驻极体薄膜(多数为聚全氟乙丙烯)并将其接地,另一极板接在场效应晶体管的栅极上,栅极与源极之间接有一个二极管,如图2-4所示。当驻极体膜片本身带有电荷,表面电荷地电量为Q,板极间地电容量为C,则在极头上产生地电压U=Q/C,当受到振动或受到气流地摩擦时,由于振动使两极板间的距离改变,即电容C改变,而电量Q不变,就会引起电压的变化,电压变化的大小,反映了外界声压的强弱,这种电压变化频率反映了外界声音的频率,这就是驻极体传声器地工作原理。

  电容麦克风电路图

  较之开环运算放大器,使用单位增益缓冲器可得到比开环运放更大的输入阻抗和更小的输出阻抗,从而可以更好地屏蔽麦克风与后续信号处理电路,以避免两者之间的相互影响;同时,还可以更容易地驱动后续信号处理电路。

  只需将运算放大器输出端与反相输入端短接,即可实现单位增益缓冲器,如图4所示。与套筒式结构相比,使用折叠结构的运算放大器最大的优点在于易于使运放的输出与输入短接,共模电平的选取也更加容易。

  电容麦克风电路图 浅谈电容麦克风优缺点

  输入管使用尺寸较大的PMOS管,其原因主要有两个:一是与NMOS管相比,PMOS管的1/f噪声更小;二是输入管直流偏置点可以设置得更低,从而使电荷泵输出电压大部分降落在麦克风上。

  采用不对称的输入管,反相输入管尺寸更大,其优点在于可以消除输入失调电压的影响,提高分辨率。假如设置运放反相输入端的直流偏压比正相输入端高 50mV,那么,当麦克风小信号的幅值小于50mV时,读出电路分辨率将不受失调电压的影响。而且,反相输入管面积越大,闪烁噪声越小,进而减小了单位增益缓冲器的等效输入噪声。

  工作在饱和区的MOS管的跨导与其漏极电流的平方根成正比。但是,工作在亚阈值区的MOS管的跨导与其漏极电流成正比。所以,为了在降低噪声和功耗的同时保持运放的开环增益,设计中采用工作在亚阈值区的输入管。忽略运放第二级对输入噪声的影响。

  电容麦克风优缺点

  优点

  能将声音直接转换成电能讯号的

  电容式麦克风是利用导体间的电容充放电原理,以超薄的金属或镀金的塑料薄膜为振动膜感应音压,以改变导体间的静电压直接转换成电能讯号,经由电子电路耦合获得实用的输出阻抗及灵敏度设计而成。

  能展现原音重现的特性

  音响专家以追求『原音重现』为音响的最高境界!从麦克风的基本设计原理分析,不难发现电容式麦克风不仅靠精密的机构制造技术,而且结合复杂的电子电路,能直接将声音转换成电能讯号,先天上就具有极优越的特性,所以成为追求『原音重现』者的最佳选择。

  具有极为宽广的频率响应

  振动膜是麦克风感应声音及转换为电能讯号的主要组件。振动膜的材质及机构设计,是决定麦克风音质的各项特性。由于电容式麦克风的振动膜可以采用极轻薄的材料制成,而且感应的音压,直接转换成音频讯号,所以频率响应低音可以延伸到10Hz以下的超低频,高音可以轻易的达到数十KHz的超音波,展现非常宽广的频率响应特性!

  具有超高灵敏度

  在振动膜上面因为没有音圈的负载,可以采用极为轻薄的设计,所以不但频率响应极为优越,而且具有绝佳的灵敏度,可以感应极微弱的声波,输出最清晰、细腻及精准的原音!

  快速的瞬时响应特性

  振动膜除了决定麦克风的频率响应及灵敏度的特性外,对声波反应快慢的能力,即所谓「瞬时响应」特性,是影响麦克风音色的一个最重要因素。麦克风瞬时响应特性的快慢,决定于整个振动膜的轻重,振动膜越轻,反应速度就越快。电容式音头极为轻薄的振动膜,具有极快速的瞬时响应特性,能展现清晰、明亮而有劲的音色及精准的音像。尤其中、低音完全没有音染及『箱音』,高音细腻而清脆,是电容式最显著的音色特点。由下面的附图可明显看出电容式音头的瞬时响应特性远优于动圈式。

  具有超低触摸杂音的特性

  使用手握式麦克风时因与手掌接触产生的触摸杂音,让原音混杂了额外的噪音,对音质影响至巨,尤其对具有前置放大电路的无线麦克风更严重,所以触摸杂音成为评断麦克风优劣的重要项目。从物理现象探讨,鹅毛与铜板同样掉到地板上,鹅毛几乎听不到掉落的声音,而铜板就很大声,显示较轻的材料比较重的撞击声小。同理,电容式麦克风的振动膜比较轻,先天上就具有『超低触摸杂音』的绝佳特点。

  具有耐摔与耐冲击的特性

  使用麦克风难免因不慎掉落碰撞导致故障或异常。由于电容式音头是由较轻的塑料零件及坚固的轻金属外壳构成,掉落地面的撞击力较小,损坏的故障率较低

  体积小、重量轻

  电容式麦克风因采用超薄的振动膜,具有体积小、重量轻、灵敏度高及频率响应优越的特点,所以能设计成超小型麦克风(俗称小蜜蜂及小蚂蚁)广泛的应用

  最适合装配在无线麦克风上

  电容式麦克风具有上述绝佳的特点,成为音响工程专家及演唱高手的最爱,而无线麦克风在舞台演唱或在家里唱卡拉OK,已经成为当今世界的趋势,无线麦克风因本身可以提供电容式音头所需的偏压,而拥有电容式麦克风的全部优点,成为数字音响时代,专业音响行家梦寐以求的最佳麦克风。

  缺点

  结构复杂、造价昂贵,音膜脆弱,怕潮怕摔,名贵型号都用真空防潮箱保存,难以推广。

  动圈和电容的区别

  我们的日常生活中,麦克风的使用频率可能并不算高。但对于一些音乐爱好者、网络主播、歌手都离不开它,录音、会场等环境也都少不了它。也许你之前有听过麦克风有电容式和动圈式之分,那么他们之间到底有哪些区别,我们应该怎么选一款适合自己的麦克风呢?

  1.工作原理有什么不同

  首先我们从工作原理上来讲他们的区别,其实动圈麦和电容麦,指的是麦克风收音头的类型,动圈麦利用的是电磁感应原理,随着声压的变化在磁场中不断运动产生感应电流,从而将声音讯号转变为电讯号。

  而电容麦利用的是电容器的充放电原理,声音的震动带动了电容的一个极板(超薄金属膜)震动改变了电容。从而使电路中产生电流,并将声音讯号转变为电讯号。

  2.结构上有什么不同

  从结构上来说,动圈麦主要由线圈、振膜以及外壳组成,结构牢固、性能稳定、比较耐用,成本低廉,容易控制。所以像平时我们在KTV里使用的麦克风,绝大多数都是动圈麦。

  但电容麦音头内部电容器的构造复杂、极板(超薄金属膜)比较脆弱、造价贵,而且怕潮湿、怕摔,维修费用高。此外,电容麦中还有一个放大器,需要电源供电才能工作。

  另外,还有一种电容麦采用电池供电,叫做驻极体电容麦,它体积小、结构简单、电声性能好、成本低,主要用于会议场合、录音笔、摄像机、手机等产品中。不过音质效果相对差一些。

  3.音质有什么不同

  动圈麦被广泛应用于KTV或演出等娱乐场合。除由于结构的原因,动圈麦的灵敏度比较低,频率响应也不够宽(频响范围50Hz~15kHz,而人耳可听频响范围是20Hz~20kHz)。因此它的高音域延伸不够好,对于微弱的声音感应也会比较迟钝,简单说就是声音不够细腻,细节不够丰富。虽然性能上不足,却让它的音色显得比较柔润和朦胧,或者说更好听。所以在噪杂的环境下,以及对音质没有极高的要求时,动圈麦是首选。

  而电容麦它的灵敏度高、频响宽、瞬时响应快、声音还原度高等特点,电容麦的音色展现清晰亮丽,那些专业的歌手通常都选用电容麦,但电容麦由于其灵敏度过高,所以像大型露天演出、影视同期等高噪音环境下,通常都不会使用电容麦。

  4.重点在这 如何挑选适合自己的麦?

  说了这么多,也许有人会问:“市面上那么多麦克风,怎么选一款适合自己的?”

  要知道,每个声音也都有自己的声波特点。同样的,每一款麦克风也都有属于自己的频率响应特性,只有当它的频响特性与你的嗓音匹配时,才是最适合你的麦克风。

  例如你有一副像“小沈阳儿”那样的高嗓音,那么电容麦可能就不太适合你(因为过高的灵敏度会带来更多刺耳的齿音)。你需要的是一款可以对高频削减、音色偏暗偏暖的动圈麦。

  相反,如果你的声音浑厚低沉,动圈麦显然就不太合适了。你需要的是一款可以提升高频亮度和细节表现的电容麦,这类麦克风才能与你的嗓音更好的匹配。所以,选对了麦克风才能对你的声音取长补短,让你的歌声更动听。

  结语

  关于电容麦克风的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。

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