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一文看懂咪头的工作原理及结构(驻极体话筒)

咪头是将声音信号转换为电信号的能量转换器,与喇叭正好相反(电)→声音)。它是声音设备的两个终端,咪头是输入,喇叭是输出。又称咪芯、麦克风麦克风、传声器。本文主要介绍咪头的工作原理、结构和使用方法。让我们跟随小编了解一下。

咪头的工作原理和结构

驻极体麦筒原理见图1。

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在生产聚合物极化膜时,注入一定的永久电荷(Q),由于没有放电电路,电荷不变。在声波的作用下,极化膜随声波振动,因此与背极的距离也随声波变化,即定极化膜与背极之间的电容随声波变化。

我们知道电容上的电荷公式是Q=C×V,反之V=Q/C也是成立的。驻极体总的电荷量是不变,当极板在声波压力下后退时,电容量减小,电容两极间的电压就会成反比的升高,反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来,同时进行放大,我们就可以得到和声音对应的电压了。由于场效应管时有源器件,需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态,因此,驻极体话筒都要加一个直流偏置才能工作。

声电转换的关键部件是驻极体振动膜。它是一个非常薄的塑料薄膜,在一侧蒸发一层纯金薄膜。然后,在高压电场停止后,异性电荷分别停留在两侧。薄膜的蒸金面向外,与金属外壳相连。薄膜的另一侧与金属极板之间用薄绝缘衬里环隔开。这样,蒸金膜和金属极板之间就形成了电容。当驻极体膜遇到声振动时,电容器两端的电场发生变化,从而产生随声变化而变化的交变电压。驻极体膜与金属极板之间的电容相对较小,一般为几十个pF。因此,其输出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc),大约几十兆欧元。如此高的阻抗不能直接与音频放大器匹配。因此,将结型场效应晶体三极管连接到麦克风进行阻抗变换。场效应管具有输入阻抗高、噪声系数低的特点。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是一个特殊的场效应管,在内部源极和格栅极之间复合一个二极管。连接二极管的目的是在受到强信号冲击时保护现场效应管。场效应管的格栅极与金属极板相连。这样,就有三条输出线进入极体麦克风。S,一般用蓝色塑线,漏极D,一般采用连接金属外壳的红色塑料线和编织屏蔽线。

驻极体麦克风由声电转换和阻抗转换组成。

麦克风的基本结构由一个单面涂有金属的驻极体膜和一个上面有几个小孔的金属电极(背面称为背电极)组成。与背电极相比,中间有一个很小的 空气间隙,形成一个以空气间隙和驻极体为绝缘介质的平板电容器,背电极和驻极体上的金属层作为两个电极。电容器两极之间有输出电极。

由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时;改变了电容两极版之间的距离,从而引起电容的容量发生变化,由于驻极 体上的电荷数始终保持恒定,根据公式:Q =CU 所以当C电容器两端导致电容器两端的电压U从而输出电信号,实现声电的转换。实际上,驻极体麦克风的内部结构如图3所示。

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驻极体麦克风的特点

驻极体麦克风具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点,广泛应用于盒式录音机、无线麦克风、声控等电路中。它是最常用的电容麦克风。由于输入和输出阻抗高,在麦克风外壳中设置场效应管作为阻抗转换器,因此驻极体电容麦克风在工作时需要直流工作电压。

驻极体麦克风特征参数

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 一般比较平坦

指向 全向

等效噪声级 小于35分贝

正确使用驻极体麦筒(电路接法):

由于实际电容器电容小,输出电信号极弱,输出阻抗极高,可达数百兆欧以上。因此,它不能直接连接到放大电路,必须连接到阻抗变换 器。阻抗变换器通常由特殊的场效应管和二极管组成。内部电气原理如图4所示。

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图4

如图5所示,驻极体麦克风有四种接线方式。

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图5

相应的麦克风引出端分为两端和三端。R它是场效应管的负载电阻,其值直接关系到麦克风的直流偏置,对麦克风的灵敏度等工作参数影响很大。

二端输出模式是将场效应管连接到漏极输出电路,类似于晶体三极管的共发射极放大电路。只有两条导线,漏极D连接到电源正极之间的漏极电阻R,由 泄漏极输出的信号有一定的电压增益,因此麦克风的灵敏度相对较高,但动态范围相对较小。目前,市场上大多数驻极体麦克风都是这样连接的。(SONY用在MD上麦克风也是这样)。

三端输出模式是将场效应管连接到源极输出模式,类似于晶体三极管的射极输出电路,需要三条引线。D连接电源正极和源极S接地电阻R为了提供 源极电压,信号源极电容C输出。源极输出的输出阻抗小于2K,电路相对稳定,动态范围大,但输出信号小于漏极输出。三端输出麦克风在市场上很少见。

无论连接方式如何,驻极体麦克风都必须满足一定的偏置条件才能正常工作(事实上,内置场效应管始终处于放大状态)

检测驻极体话筒的方法:

驻极体麦克风广泛应用于收录机、电话等电器中,其灵敏度直接影响电话和录放效果。万用表可以简单测试这种麦克风的灵敏度。拨打万用表R×在100档中,两个手表笔分别连接麦克风和两个电极(注意不要错接麦克风的接地极)。万用表显示一定读数后,用嘴对准麦克风轻轻吹气(吹气速度慢且均匀),吹气时观察表针的摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅度越大,麦克风灵敏度越高,发送和录音效果越好。如果摆动幅度不大(微动)或根本不摆动,则表明麦克风性能差,不适合使用。对于三个引脚驻极体电容麦克风的检测方法,只有黑色表杆连接输出引脚2脚,红色表杆连接引脚3脚。

选择驻极体话筒

驻极体麦克风价格很低,损坏后更换。在选择驻极体麦克风时,应注意以下几点:

(1)两个和三个引脚的驻极体麦克风不能直接更换,一般不会更换电路。

(2)这种麦克风没有型号,引脚数相同的麦克风可以代替,但性能不同。

判断驻极体麦克风极性

驻极体电容麦克风的检测方法是:首先检查引脚是否断开,然后检测驻极体电容麦克风。驻极体麦克风体积小,结构简单,电声性能好,价格低廉,应用广泛。驻极体麦克风的内部结构如图所示。它由声电转换系统和场效应管组成。它的电路有两种连接方式:源极输出和漏极输出。源极输出有三条导线D连接电源正极和源极S通过电阻接地,然后通过一个电容作为信号输出;漏极输出有两条导线D通过电阻连接到电源正极,然后通过电容输出信号S直接接地。因此,在使用驻极体麦克风之前,首先要判断其极性。

在场效应管的栅极和源极之间有一个二极管,因此可以利用二极管的正反向电阻特性来判断驻极体麦克风的漏极D和源极S。

拨打万用表R×1kΩ等级,黑表笔接任一极,红表笔接任另一极。再对调两个表笔,对比两个测量结果,阻值小时,黑表笔接元极,红表笔接漏极。

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标签: 电容话筒录音套装

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