駐極體話筒結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

1、駐極體話筒結(jié)構(gòu)原理駐極體話筒結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用電路設(shè)計(jì)一、駐極體話筒的工作原理與結(jié)構(gòu)一、駐極體話筒的工作原理與結(jié)構(gòu) 駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價(jià)駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無線話筒及聲控等電格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無線話筒及聲控等電路中。路中。 駐極體話筒由駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換聲電轉(zhuǎn)換和和阻抗變換阻抗變換兩部分組成。聲電兩部分組成。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜駐極體振動(dòng)膜。 1、駐極體、駐極體極頭極頭的結(jié)構(gòu)與工作原理的結(jié)構(gòu)與工作原理 駐極體駐極體極頭極頭的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體

2、薄的基本結(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（稱為背電極）構(gòu)成膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（稱為背電極）構(gòu)成以及它們中間的幾十以及它們中間的幾十m厚的尼龍隔離墊組成，如圖一所示。厚的尼龍隔離墊組成，如圖一所示。 駐極體薄膜實(shí)際上是一種很薄的特氟隆膜。當(dāng)此種膜經(jīng)駐極體薄膜實(shí)際上是一種很薄的特氟隆膜。當(dāng)此種膜經(jīng)過高壓極化處理之后，在其上面可以長期保留住一定數(shù)量過高壓極化處理之后，在其上面可以長期保留住一定數(shù)量的負(fù)電荷。的負(fù)電荷。 因?yàn)樵谡衲さ囊驗(yàn)樵谡衲さ恼媸秦?fù)電荷，在正面是負(fù)電荷，在其感應(yīng)作用，在具其感應(yīng)作用，在具有金屬鍍層的背面有金屬鍍層的背面和金屬極板上，同和

3、金屬極板上，同時(shí)感應(yīng)出等量的正時(shí)感應(yīng)出等量的正電荷。電荷。 駐極體面與背電極相對，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形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。間有輸出電極。 由于駐極體薄膜上分布有極化電荷。當(dāng)聲波引起駐極體由于駐極體薄膜上分布有極化電荷。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

4、電容發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷量恒定，根據(jù)公而引起電容發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷量恒定，根據(jù)公式式Q=CU可知可知 : :當(dāng)當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化，的變化，從而輸出電信號，實(shí)現(xiàn)聲從而輸出電信號，實(shí)現(xiàn)聲-電的變換。電的變換。 2、阻抗變換電路、阻抗變換電路 駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十幾十pF。因而它的輸出阻抗值很高，約幾十兆歐以上。因而它的輸出阻抗值很高，約幾十兆歐以上。因此，因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器阻抗變換器。通

5、。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。器。內(nèi)部電氣原理如圖。 3 3、駐極體話筒的接法、駐極體話筒的接法 話筒有兩根引出線，漏極話筒有兩根引出線，漏極D D與電源正極之間接一漏極電與電源正極之間接一漏極電阻阻R R，信號由漏極經(jīng)一隔直電容輸出，信號由漏極經(jīng)一隔直電容輸出, ,這種接法有一定的電這種接法有一定的電壓增益，話筒的靈敏度比較高，但動(dòng)態(tài)范圍比較小。壓增益，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方式連接。目前市售的駐極體話筒大多是這種方式連接。 1 1、 工作電壓工作電

6、壓U U U U 是指話筒正常工作時(shí)，是指話筒正常工作時(shí)， 所加在話筒兩端的最小電壓。所加在話筒兩端的最小電壓。視型號不同而不同，即使同一種型號也有較大的離散性，通視型號不同而不同，即使同一種型號也有較大的離散性，通常在常在1.51.512V12V 之間。之間。2 2、 工作電流工作電流I I I I 是指話筒靜態(tài)時(shí)流過話筒的電流，它就等于場效應(yīng)是指話筒靜態(tài)時(shí)流過話筒的電流，它就等于場效應(yīng)管的管的I IDSDS. .與工作電壓類似，工作電流的離散性也較大，通常與工作電壓類似，工作電流的離散性也較大，通常在在0.10.11mA1mA 之間。之間。3 3、最大工作電壓、最大工作電壓U U 最大工作

7、電壓最大工作電壓U UMDSMDS是指場效應(yīng)管漏源極兩端能夠承受的是指場效應(yīng)管漏源極兩端能夠承受的最大電壓。超過該電壓時(shí)場效應(yīng)管會(huì)被擊穿造成永久損壞。最大電壓。超過該電壓時(shí)場效應(yīng)管會(huì)被擊穿造成永久損壞。二、駐極體話筒的特性參數(shù)二、駐極體話筒的特性參數(shù)4 4、輸出阻抗、輸出阻抗 話筒輸出的交流負(fù)載阻抗。由于駐極體話筒經(jīng)過場效應(yīng)話筒輸出的交流負(fù)載阻抗。由于駐極體話筒經(jīng)過場效應(yīng)管的變換，輸出阻抗較小，一般小于管的變換，輸出阻抗較小，一般小于2k2k。5 5、 靈敏度靈敏度 話筒在自由場中、在外界的聲壓作用下，輸出端開路時(shí)話筒在自由場中、在外界的聲壓作用下，輸出端開路時(shí)所輸出的電動(dòng)勢，單位是伏帕，可用

8、毫伏帕表示。國產(chǎn)所輸出的電動(dòng)勢，單位是伏帕，可用毫伏帕表示。國產(chǎn)的駐極體話筒根據(jù)靈敏度不同分為的駐極體話筒根據(jù)靈敏度不同分為4 4檔，分別以紅、黃、藍(lán)、檔，分別以紅、黃、藍(lán)、白四種不同色點(diǎn)標(biāo)記，白四種不同色點(diǎn)標(biāo)記， 紅點(diǎn)靈敏度最高，白點(diǎn)最低。紅點(diǎn)靈敏度最高，白點(diǎn)最低。6 6、頻率響應(yīng)、頻率響應(yīng) 一般指自由場頻率響應(yīng)，它是指話筒的靈敏度級和頻一般指自由場頻率響應(yīng)，它是指話筒的靈敏度級和頻率的關(guān)系，用曲線來表示。駐極體話筒的頻率響應(yīng)一般較率的關(guān)系，用曲線來表示。駐極體話筒的頻率響應(yīng)一般較為平坦。為平坦。7 7、指向性、指向性 話筒的靈敏度隨聲波入射方向而變化的特性。駐極體話筒的靈敏度隨聲波入射方向

9、而變化的特性。駐極體話筒通常為全向性話筒。話筒通常為全向性話筒。8 8、等效噪聲級、等效噪聲級 由固有噪聲引起的等效聲壓級。一般小于由固有噪聲引起的等效聲壓級。一般小于3535分貝。分貝。三、駐極體話筒的使用要點(diǎn)三、駐極體話筒的使用要點(diǎn) 駐極體話筒性能表現(xiàn)的好壞很大程度上取決于駐極體話筒性能表現(xiàn)的好壞很大程度上取決于話筒在電話筒在電路中的狀態(tài)路中的狀態(tài)。話筒的狀態(tài)又決定了內(nèi)置。話筒的狀態(tài)又決定了內(nèi)置場效應(yīng)管的工作狀態(tài)場效應(yīng)管的工作狀態(tài)。因此場效應(yīng)管在電路中的狀態(tài)不僅決定了話筒能否正常工作，因此場效應(yīng)管在電路中的狀態(tài)不僅決定了話筒能否正常工作，而且決定了話筒工作性能的好壞而且決定了話筒工作性能的

10、好壞。1 1、負(fù)載電阻、負(fù)載電阻R R的選擇的選擇 場效應(yīng)管的電路狀態(tài)取決于負(fù)載電阻場效應(yīng)管的電路狀態(tài)取決于負(fù)載電阻R R和電源電壓和電源電壓U U的的大小。大小。R R的大小可由下式算得：的大小可由下式算得： U UDSDS必須大于話筒的工作電壓，小于最大工作電壓。必須大于話筒的工作電壓，小于最大工作電壓。U U太太小時(shí)將影響話筒的動(dòng)態(tài)范圍。一般應(yīng)取小時(shí)將影響話筒的動(dòng)態(tài)范圍。一般應(yīng)取電源電壓電源電壓的的1/2 1/2 較為較為合適。合適。 應(yīng)保證應(yīng)保證RLRL的阻值要始終大于話筒輸出阻抗的的阻值要始終大于話筒輸出阻抗的3 35 5倍倍才能才能使話筒處于良好的匹配狀態(tài)。由于話筒的輸出阻抗在使話

11、筒處于良好的匹配狀態(tài)。由于話筒的輸出阻抗在2k2k左左右，因此右，因此RLRL至少要在至少要在10k10k以上以上才能滿足要求。才能滿足要求。2 2、靈敏度的選擇、靈敏度的選擇 靈敏度的選擇是使用中一個(gè)比較關(guān)鍵的問題，究竟選靈敏度的選擇是使用中一個(gè)比較關(guān)鍵的問題，究竟選擇靈敏度高好還是低好應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。擇靈敏度高好還是低好應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。 在要求在要求動(dòng)態(tài)范圍較大動(dòng)態(tài)范圍較大的場合應(yīng)選用的場合應(yīng)選用靈敏度低靈敏度低一些，這一些，這樣錄制的節(jié)目背景噪聲較小、信噪比較高，聲音聽起來比樣錄制的節(jié)目背景噪聲較小、信噪比較高，聲音聽起來比較干凈、清晰，但對電路的增益相對就要求高的些；較干凈、清

12、晰，但對電路的增益相對就要求高的些； 在在簡易系統(tǒng)簡易系統(tǒng)中可選用中可選用靈敏度高靈敏度高一點(diǎn)的產(chǎn)品，以減輕后一點(diǎn)的產(chǎn)品，以減輕后級放大電路增益的壓力。級放大電路增益的壓力。型號型號CZN-15E額定電壓額定電壓1 - 12v（V）額定電流額定電流0.02（A）阻抗阻抗1000（）頻率范圍頻率范圍20Kz - 12KHz（KHz）指向性指向性全指響靈敏度靈敏度-58+/-2dB (測試條件:4.5V 2.2K)性噪比性噪比60（db）四、自動(dòng)增益控制放大電路四、自動(dòng)增益控制放大電路 自動(dòng)增益控制：自動(dòng)增益控制：使放大電路的增益自動(dòng)地隨信號強(qiáng)度而使放大電路的增益自動(dòng)地隨信號強(qiáng)度而調(diào)整的自動(dòng)控制方

13、法。實(shí)現(xiàn)這種功能的電路簡稱調(diào)整的自動(dòng)控制方法。實(shí)現(xiàn)這種功能的電路簡稱AGCAGC環(huán)環(huán)。 AGC AGC環(huán)環(huán)是閉環(huán)電子電路，它可以分成是閉環(huán)電子電路，它可以分成增益受控放大電路增益受控放大電路和和控制電壓形成電路控制電壓形成電路兩部分。兩部分。增益受控放大電路增益受控放大電路位于正向位于正向放大通路，其增益隨控制電壓而改變。放大通路，其增益隨控制電壓而改變。 AGC電路廣泛用于各種接收機(jī)、電路廣泛用于各種接收機(jī)、 錄音機(jī)和測量儀器中，錄音機(jī)和測量儀器中，它常被用來使系統(tǒng)的輸出電平保持在一定范圍內(nèi)，因而也稱它常被用來使系統(tǒng)的輸出電平保持在一定范圍內(nèi)，因而也稱自動(dòng)電平控制；自動(dòng)電平控制； 用于話音放

14、大器或收音機(jī)時(shí)，稱為自動(dòng)音量用于話音放大器或收音機(jī)時(shí)，稱為自動(dòng)音量控制?？刂啤? 1、AGCAGC電路的基本概念電路的基本概念 放大電路增益的控制方法放大電路增益的控制方法： 改變晶體管的直流工作狀態(tài)，以改變晶體管的電流放改變晶體管的直流工作狀態(tài)，以改變晶體管的電流放 大系數(shù)大系數(shù)。 在放大器各級間插入電控衰減器。在放大器各級間插入電控衰減器。 用電控可變電阻作放大器負(fù)載等。用電控可變電阻作放大器負(fù)載等。 控制電壓形成電路控制電壓形成電路的基本部件是的基本部件是AGCAGC檢波器檢波器和和低通平滑低通平滑濾波器濾波器。 放大電路的輸出信號放大電路的輸出信號u0u0 經(jīng)檢波并經(jīng)濾波器濾除高頻調(diào)制

15、經(jīng)檢波并經(jīng)濾波器濾除高頻調(diào)制分量和噪聲后，產(chǎn)生用以控制增益受控放大器的電壓分量和噪聲后，產(chǎn)生用以控制增益受控放大器的電壓ucuc 。當(dāng)輸入信號當(dāng)輸入信號uiui增大時(shí)，增大時(shí)，u0u0和和ucuc亦隨之增大。亦隨之增大。 ucuc增大使放大電增大使放大電路的增益下降，從而使輸出信號的變化量顯著小于輸入信號路的增益下降，從而使輸出信號的變化量顯著小于輸入信號的變化量，達(dá)到自動(dòng)增益控制的目的。的變化量，達(dá)到自動(dòng)增益控制的目的。2、 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)N溝道P溝道（1）結(jié)構(gòu)與符號）結(jié)構(gòu)與符號 uGS0時(shí)，存在時(shí)，存在N型導(dǎo)電溝道（型導(dǎo)電溝道（N型區(qū)）。型區(qū)）。 uGS0時(shí)，耗盡層增

16、厚，導(dǎo)電溝道變薄。當(dāng)時(shí)，耗盡層增厚，導(dǎo)電溝道變薄。當(dāng)uGS=UGS(off) (0)變化變化 (見見p36) uDS小小時(shí)，耗盡層變化不時(shí)，耗盡層變化不大，大，N型溝道型溝道R。 uDS中等中等時(shí)，時(shí)，恒恒流流溝溝道道DIR DSu uDS很高很高時(shí)，時(shí)，DG結(jié)擊穿。結(jié)擊穿。UGS(off) ：夾斷電壓夾斷電壓 ,(0)（3） JFET的特性曲線的特性曲線const.DSDGS)( uufin轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 const.GSDDS)( uufi)0()1(GS)(2)(GSDSSD uUUuIioffGSoffGSn輸出特性輸出特性 UGS(off)表達(dá)式轉(zhuǎn)移特性曲線預(yù)夾斷預(yù)夾斷線線滿足滿足: uGDUGS(off)夾斷區(qū)夾斷區(qū)飽和漏極電流：飽和漏極電流：IDSSJFET通過通過uGS來控制來控制iD，是，是電壓控制電流器件電壓控制電流器件；JFET正常工作時(shí)，正常工作時(shí)，PN結(jié)必須反偏結(jié)必須反偏，如對，如對N溝道溝道JFET，要求，要求uGS0。（4） 主要參數(shù)主要參數(shù) 夾斷電壓夾斷電壓UGS(off)：漏極電流約為零時(shí)的漏極電流約為零時(shí)的UGS值值 。 飽和漏極電流飽和漏極電流IDSS： UGS=0時(shí)對應(yīng)的漏極電流。時(shí)對應(yīng)的漏極電流。 低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo)gm：