驻极体话筒原理与应用

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1、驻极体话筒一、简介驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。二、组成结构驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。（a）（b）图1驻极体话筒结构图声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板

2、之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了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量比较小，一般为几十pF，因而它的输出阻抗值很高(Xc=1/2πfC)，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的，所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管，接二极

3、管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板，这样，驻极体话筒的输出线便有两根，即源极S，一般用蓝色塑线；漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。三、工作原理驻极体话筒具有体积小，频率范围宽，高保真和成本低的特点，已在通讯设备，家用电器等电子产品中广泛应用。1、驻极体话筒的结构与工作原理驻极体话筒的工作原理可以用图2来表示。图2驻极体话筒工作原理示意话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气

4、隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之间有输出电极，由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。当声波引起驻极体薄膜振动而图3驻极体话筒的内部结构产生位移时，改变了电容两极板之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q=CU所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声—电的变换。实际上驻极体话筒的内部结构如图3。由于实际电容器的电容量很小，输出的电信号极为微弱，输出阻抗极高，可达数百兆欧以上。因此，它不能直接与放大电路相连接，必须连接

5、阻抗变换器。通常用一个专用的场效应管和一个二极管复合组成阻抗变换器，内部电气原理如图4。电容器的两个电极接在栅源极之间，电容两端电压既为栅源极偏置电压Ucs，Ucs变化时，引起场效应管的源漏图4驻极体内部电气原理极之间Idc的电流变化，实现了阻抗变换，一般话筒经变换后输出电阻小于2千欧。驻极体话筒与电路的接法有两种：源极输出与漏极输出。源极输出类似晶体三极管的射极输出，需用三根引出线，漏极D接电源正极，源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2kΩ，电路比较稳定，动态范围

6、大，但输出信号比漏极输出小。漏极输出类似晶体三极管的共发射极放大，只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD，信号由漏极D经电容C输出。源极S与编织线一起接地。漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极输出时要高，但电路动态范围略小。Rs和RD的大小要根据电源电压大小来决定，一般可在2.2～5.1kΩ间选用。例如电源电压为6V时，Rs为4.7k，RD为2.2k。不管是源极输出或漏极输出，驻极体话筒必须提供直流电压才能工作，因为它内部装有场效应管。2、驻极体话筒的正确使用机内型驻极体话筒有四种连接方式，如图5所示。图5驻极体话筒四种连接

7、方式对应的话筒引出端分为两端式和三端式两种，图中R是场效应管的负载电阻，它的取值直接关系到话筒的直流偏置，对话筒的灵敏度等工作参数有较大的影响。二端输出方式是将场效应管接成漏极输出电路，类似晶体三极管的共发射极放大电路，只需两根引出线。漏极D与电源正极之间接一漏极电阻R，信号由漏极输出有一定的电压增益，因而话筒的灵敏度比较高，但动态范围比较小。市售的驻极体话筒大多是这种方式连接。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

8、输出。源极输出的输出阻抗小于2kΩ，电路比较稳定，动态范围大，但输出信号比漏极输出小。三端输出式话筒市场上比较少见。3、驻极体话筒的特性参数工作电压Uds：1.5～12V，常用的