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马恩然:一、驻极体话筒的结构及特点

马恩然:一、驻极体话筒的结构及特点

  话筒是一种常用的电声换能器件。

  电声换能器件包括能够将声音转换为电信号的传声器(话筒),能逆向换能的压电陶瓷片和能够将电信号转换为声信号的扬声器、耳机等。它们是各种电子影音设备的“耳朵”或“喉舌”。

  话筒的种类很多,使用较多的是动圈式话筒和驻极体话筒。

  我们以驻极体话筒为例来说明话筒的原理。

  驻极体话筒也称为驻极体传声器,它是利用驻极体材料制成的一种特殊电容式“声-电”转换器件。主要特点是体积小、结构简单、频响宽、灵敏度高、耐振动、价格便宜。驻极体话筒是目前最常用的传声器之一,在各种传声、声控和通信设备中(如无线话筒、声控灯、电话、手机、多媒体电脑)应用广泛。

  驻极体话筒的内部结构如下图所示。它主要由“声-电”转换和阻抗变换两部分组成。“声-电”转换的关键元件是驻极体振动膜片,它以一片极薄的塑料膜片作为基片,在其中一面蒸发上一层纯金属薄膜,然后再经过高压电场“驻极”处理后,在两面形成可长期保持的异性电荷--这就是“驻极体”(也称永久电荷体)一词的来历。

  振动膜片的金属薄膜面向外(正对音孔),并与话筒金属外壳相连;另一面靠近带有气孔的金属极板,器件用很薄的塑料绝缘圈隔离开。这样,振动膜片与金属极板之间就形成了一个本身具有静电场的电荷。可见驻极体话筒实际上是一种特殊的、无需外接极化电压的电容式话筒。金属极板与专用场效应晶体管的栅极G相接,场效应管的源极S和漏极D作为话筒的引出电极。这样,加上金属外壳,驻极体话筒一共有3个引出电极,其内部电路图如下图所示。如果将场效应管的源极S(或漏极D)与金属外壳接通,就使得话筒只剩下了两个引出电极。

  驻极体话筒的原理是这样的:当驻极体膜片遇到声波震动时,就会引起与金属极板间距离的变化,也就是驻极体振动膜片与金属极板之间的电容随着声波变化,进而引起电容两端固有的电场发生变化,从而产生岁声波变化而变化的交变电压。由于驻极体膜片与金属极板之间所形成的“电容”容量比较小(一般为几十皮法),因而它的输出阻抗值很高,约在几十兆欧姆以上。这样高的阻抗是不能直接与一般音频放大器的输入端相匹配的,所以在话筒内接入了一只结型场效应管来进行阻抗变换。通过输入阻抗非常高的场效应管将“电容”两端的电压取出来,并同时进行放大,就得到了和声波相对应的输出电压信号。

  驻极体话筒内部的场效应晶体管为低噪声专用管,它的栅极G和源极S之间复合有二极管VD,见上图。主要起“抗阻塞”作用。由于场效应管必须工作在合适的外加直流电压下,所以驻极体话筒属于有源器件,即在使用时必须给驻极体话筒加上合适的直流偏置电压,才能保证它正常工作。这是有别于一般普通动圈式、压电陶瓷式话筒的不同之处。

  常用驻极体话筒的外形分为机装型(内置式)和外置型两种。如下图所示。

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