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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。

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% c9 G% w: s4 A- n/ B; ?( G9 o 咪头的工作原理和结构4 L3 g1 r2 n, S

驻极体话筒原理见图1。( P4 f& x/ H. J9 t5 a: ?

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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。

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% `4 ~) x/ w x j) L 我们知道电容上的电荷公式是Q=C&TImes;V,反之V=Q/C也是成立的。驻极体的总电荷量保持不变。当电极板在声压下后退时,电容量降低,电容两极之间的电压成反比增加,电容量增加时,电容两极之间的电压成反比降低。最后,通过高阻抗场效应取出电容器两端的电压,同时放大,可以获得与声音对应的电压。由于现场效应管中的有源设备需要一定的偏置和电流才能在放大状态下工作,因此在极体麦克风中加入直流偏置。`* W8 l6 J, T2 l

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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,蒸发了一层纯金薄膜。然后在高压电场驻极后,异性电荷分别驻扎在两侧。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连。薄膜的另一面与金属极板隔开。这样,蒸金膜和金属极板之间就形成了电容。当驻极体膜片遇到声波振动时,电容器两端的电场发生变化,从而产生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),几十兆欧以上。这种高阻抗不能直接与音频放大器相匹配。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。输入阻抗高,噪声系数低,是场效应管的特点。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。在内部源极和栅极间复合二极管的专用场效应管。二极管的目的是在强信号冲击下保护现场效应管。场效应管的栅极接金属极板。这样,驻极体麦克风就有三条输出线。即源极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。

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5 S; h* A4 M. v7 I/ D$ O5 P 驻极体麦克风由声电转换和阻抗转换组成。 H- ^v# }7 D

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麦克风的基本结构由单面涂有金属的驻极体膜和上面有几个小孔的金属电极组成。驻极体面与背电极相对,中间有一个非常小的 空气间隙以空气间隙和驻极体为绝缘介质,背电极和驻极体上的金属层作为两个电极形成平板电容器。输出电极在电容器的两极之间。5 ^) U5 U! P: V/ ^. v, @

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自由电荷分布在驻极体膜上。当声波引起驻极体膜振动并产生位移时;由于驻极体膜的振动,电容两极版本之间的距离发生了变化,因此电容的容量发生了变化 根据公式:Q =CU 因此,当C变化时,电容器两端的电压U必然会发生变化,从而输出电信号,实现声电的变化。实际上,驻极体麦克风的内部结构如图3所示。' O* t. n% k6 ^: b: ^

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驻极体麦克风的特点u( |& G, [2 ST

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。 g1 n; {- W S

& O: F, Z. R" o" H2 W* \' \ 驻极体麦克风特征参数

& I6 Z" R5 e( e! L9 e" w 工作电压Uds 1.5~12V,常用的有1.5V,3V,4.5V三种

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0 H; I. ~! D% I' @: H9 ^) O3 Q0 \ 工作电流Ids 0.1~1mA之间4 Do5 P% C1 {6 M( b! xy

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输出阻抗 一般小于2K(欧姆)

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灵敏度 单位:伏/帕,国产分为四档,红点(灵敏度最高)黄点、蓝点、白点(灵敏度最低)

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频率响应 一般比较平坦

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2 I) J( f# p. ~ s8 N 指向性 全向

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8 F* C* z* i4 N2 T0 p3 M3 B 等效噪声级 小于35分贝

1 @* N' o! D- N 正确使用驻极体麦筒(电路接法) b" ]$ O! i" k% b

由于实际电容器容量小,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,必须连接阻抗变换 设备。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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$ h/ |6 N. Q r- s. b$ ]& v 图4

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" u( O' h4 t* ]! p 如图5所示,驻极体麦克风有四种接线方式。

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) }( n! X! h0 D& ` 图5, y$ w- WA( ~% D0 H

x; r^, B( z9 A7 I1 ? 相应的麦克风出口端分为两端和三端。图中R为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较大 影响。

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p( B# K$ ^O( ?7 o 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。漏极D和电源正极之间只有两条导线R,信号由 漏极输出有一定的电压增益,因此麦克风灵敏度较高,但动态范围较小。目前,市场上大多数驻极体麦克风都是这样连接的。(SOY用在MD上的话筒也是这类)。1 s& z6 k6 t: w2 b% i

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三端输出方式是将场效应管接成源极输出方式,类似晶体三极管的射极输出电路,需要用三根引线。漏极D接电源正极,源极S与地之间接一电阻R来提 供源极电压,信号由源极经电容C输出。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。三端输出式话筒目前市场上比较少见。

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无论何种接法,驻极体话筒必须满足一定的偏置条件才能正常工作。(实际上就是保证内置场效应管始终处于放大状态)( _: u1 F% q- M4 a' W& S  I

9 Y! c: j; m/ @( i" Q) Q& y3 h! U1 t  检测驻极体话筒的方法:) P  O7 R; y5 G0 z: d8 W

在收录机、电话机等电器中广泛应用的驻极体话筒,其灵敏度直接影响送话和录放效果。这类话筒灵敏度的高低可用万用表进行简单测试。将万用表拨至R&TImes;100档,两表笔分别接话筒两电极(注意不能错接到话筒的接地极),待万用表显示一定读数后,用嘴对准话筒轻轻吹气(吹气速度慢而均匀),边吹气边观察表针的摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅度越大,话筒灵敏度就越高,送话、录音效果就越好。若摆动幅度不大(微动)或根本不摆动,说明此话筒性能差,不宜应用。对于三根引脚驻极体电容式话筒检测方法同上,只是黑表棒接输出引脚2脚,红表棒接引脚3脚。

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3 V$ n3 J' h/ k  ?) I5 E  驻极体话筒选配

4 l  u. Y; n) R- }0 p! y& l  驻极体话筒价格很低,损坏后做更换处理,关于驻极体话筒选配要注意以下几点:

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* X3 Q$ z) W9 }+ ?0 ?" e' j  (1)两根和三根引脚的驻极体话筒之间不能直接替代,一般情况下也不做改动电路的代替。3 Y) F& [! ]9 u& p& L4 c' W

' g' ^, ?& d6 n; Q  (2)这种话筒没有型号之分,相同引脚数的话筒可以代替,只是存在性能上的差别。. N7 W- J6 v& S6 ?9 E  ^! E

. V, W6 x2 ]& Y9 q+ V8 k6 D  i  驻极体话筒极性的判别2 D4 v- [9 o7 J' k

关于驻极体电容式话筒的检测方法是:首先检查引脚有无断线情况,然后检测驻极体电容式话筒。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。

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, p6 i9 d8 R+ ^0 W# o  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。

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( }+ d+ h1 s9 S& x8 B- l+ e0 l  将万用表拨至R&TImes;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,红表笔接的是漏极。

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