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小巧灵敏的驻极体话筒(一)
发表日期:2010-11-19 09:20:09 来源:《无线电》杂志 作者:张晓东 【 】 浏览:26693次 评论:0

 

                 

    驻极体话筒也称驻极体传声器,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。其主要特点是体积小、结构简单、频响宽、灵敏度高、耐震动、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(如无线话筒、盒式录音机、声控电灯开关、电话机、手机、多媒体电脑等)中应用非常普遍。电子爱好者在制作或维修各种具有“声—电”转换功能的电路时,不可避免地要跟驻极体话筒打交道,掌握驻极体话筒的识别与正确使用方法是很有必要的。

如何识别驻极体话筒


1.结构及特点


    驻极体话筒的内部结构如图1(a)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,其间用很薄的塑料绝缘垫圈隔离开。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容——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,其内部电路如图1(b)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2个引出电极。

    驻极体话筒的内部结构如图1(a)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,其间用很薄的塑料绝缘垫圈隔离开。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容——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,其内部电路如图1(b)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2个引出电极。

                                       图1  驻极体话筒构成图

                 

                    (a) 内部结构                                 (b) 内部电路

 

           

    驻极体话筒的工作原理是这样的:当驻极体膜片遇到声波振动时,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(U=Q/C),从而产生随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(一般为几十波法),因而它的输出阻抗值(XC=1/2πfC)很高,约在几十兆欧以上。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晶体三极管来进行阻抗变换。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,参见图1(b)所示,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、压电陶瓷式话筒之处。

 

                                     图2  驻极体话筒实物外形图

                   

                     (a) 机装型                                  (b) 外置型        

                          

           

2.外形和种类


    常用驻极体话筒的外形分机装型(即内置式)和外置型两种。机装型驻极体话筒适合于在各种电子设备内部安装使用,其外形如图2(a)所示。常见的机装型驻极体话筒形状多为圆柱形,其直径有φ6mm、φ9.7mm、φ10mm、φ10.5mm、φ11.5mm、φ12mm、φ13mm……多种规格;引脚电极数分两端式和三端式两种,引脚形式有可直接在电路板上插焊的直插式、带软屏蔽电线的引线式和不带引线的焊脚式3种。如按体积大小分类,有普通型和微型两种,微型驻极体话筒已被广泛应用于各种微型录音机、微型数码摄像机、手机等电子产品中。

  

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