駐極體話筒的結(jié)構(gòu)與工作原理

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1、駐極體話筒的結(jié)構(gòu)與工作原理2007-08-30駐極體話筒具有體積小，頻率范圍寬，高保真和成本低的特點(diǎn)，目前，已在通訊設(shè)備，家用電器等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。一、駐極體話筒的結(jié)構(gòu)與工作原理駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個(gè)電容。當(dāng)駐極體膜片遇到聲波振動(dòng)時(shí)，引起電容兩端的電場發(fā)生變化

2、，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十pF。因而它的輸出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc)，約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以在話筒內(nèi)接入一只結(jié)型場效應(yīng)晶體三極管來進(jìn)行阻抗變換。場效應(yīng)管的特點(diǎn)是輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低。普通場效應(yīng)管有源極(S)、柵極(G)和漏極(D)三個(gè)極。這里使用的是在內(nèi)部源極和柵極間再復(fù)合一只二極管的專用場效應(yīng)管。接二極管的目的是在場效應(yīng)管受強(qiáng)信號沖擊時(shí)起保護(hù)作用。場效應(yīng)管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話筒的輸出線便有三根。即源極S

3、，一般用藍(lán)色塑線，漏極D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線。駐極體話筒的工作原理可以用圖（1）來表示。話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構(gòu)成。駐極體面與背電極相對，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形成一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)公

4、式：Q=CU所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號，實(shí)現(xiàn)聲—電的變換。實(shí)際上駐極體話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖（2）。由于實(shí)際電容器的電容量很小，輸出的電信號極為微弱，輸出阻抗極高，可達(dá)數(shù)百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個(gè)專用的場效應(yīng)管和一個(gè)二極管復(fù)合組成阻抗變換器。內(nèi)部電氣原理如圖（3）電容器的兩個(gè)電極接在柵源極之間，電容兩端電壓為柵源極偏置電壓UGs，UGs變化時(shí)，引起場效應(yīng)管的源漏極之間Idc的電流變化，實(shí)現(xiàn)了阻抗變換。一般話筒經(jīng)變換后輸出電阻小于2千歐。駐極體話筒與電路的接

5、法有兩種：源極輸出與漏極輸出。源極輸出類似晶體三極管的射極輸出。需用三根引出線。如圖3所示，漏極D接電源正極。源極S與地之間接一電阻Rs來提供源極電壓，信號由源極經(jīng)電容C輸出。編織線接地起屏蔽作用。源極輸出的輸出阻抗小于2k，電路比較穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)范圍大。但輸出信號比漏極輸出小。漏極輸出類似晶體三極管的共發(fā)射極放入。只需兩根引出線。如上圖2所示。漏極D與電源正極間接一漏極電阻RD，信號由漏極D經(jīng)電容C輸出。源極S與編織線一起接地。漏極輸出有電壓增益，因而話筒靈敏度比源極輸出時(shí)要高，但電路動(dòng)態(tài)范圍略小。Rs和RD的大小要根據(jù)電源電壓大小來決

6、定。一般可在2.2～5.1k間選用。例如電源電壓為6V時(shí)，Rs為4.7k，RD為2.2k。圖3輸出電路中，若電源為正極接地時(shí)，只須將D、S對換一下，仍可成為源、漏極輸出。最后要說明一點(diǎn)，不管是源極輸出或漏極輸出，駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作，因?yàn)樗鼉?nèi)部裝有場效應(yīng)管。二、駐極體話筒的正確使用機(jī)內(nèi)型駐極體話筒有四種連接方式，如圖（4）所示。對應(yīng)的話筒引出端分為兩端式和三端式兩種，圖中R是場效應(yīng)管的負(fù)載電阻，它的取值直接關(guān)系到話筒的直流偏置，對話筒的靈敏度等工作參數(shù)有較大的影響。二端輸出方式是將場效應(yīng)管接成漏極輸出電路，類似晶體三極管

7、的共發(fā)射極放大電路。只需兩根引出線，漏極D與電源正極之間接一漏極電阻R，信號由漏極輸出有一定的電壓增益，因而話筒的靈敏度比較高，但動(dòng)態(tài)范圍比較小。目前市售的駐極體話筒大多是這種負(fù)極接地，D極輸出的方式連接。（SONY用在MD上的話筒也是這類）三端輸出方式是將場效應(yīng)管接成源極輸出方式，類似晶體三極管的射極輸出電路，需要用三根引線。漏極D接電源正極，源極S與地之間接一電阻R來提供源極電壓，信號由源極經(jīng)電容C輸出。源極輸出的輸出阻抗小于2K，電路比較穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)范圍大，但輸出信號比漏極輸出小。三端輸出式話筒目前市場上比較少見。無論何種接法，駐

8、極體話筒必須滿足一定的偏置條件才能正常工作。（實(shí)際上就是保證內(nèi)置場效應(yīng)管始終處于放大狀態(tài)）。三、駐極體話筒的特性參數(shù)工作電壓：Uds1.5~12V，常用的有1.5V，3V，4.5V三種工作電流：Ids0.1~1mA之間輸