Electret și condensatoare Microfoane
- gamă largă de frecvențe;
- mici inegalități ale răspunsului la frecvență;
- distorsiuni nelineare și tranzitorii reduse;
- sensibilitate ridicată;
- nivelul scăzut al zgomotului intrinsec.
Unul dintre principiile construirii unui microfon se bazează pe utilizarea unui condensator care are o placă mobilă și modifică valoarea capacității în funcție de presiunea acustică (Figura 1.4). Când membrana vibrează, capacitatea condensatorului se schimbă cu frecvența presiunii acustice care acționează asupra membranei. Un curent alternativ de aceeași frecvență apare în circuitul electric și o tensiune AC, care este semnalul de ieșire al microfonului, apare pe rezistența la sarcină.
Fig. 1.4. Circuitul intern al microfonului condensatorului
Principalul dezavantaj al acestui principiu este necesitatea conectării sursei de alimentare (mini-baterie). Îmbunătățiri suplimentare ale acestei direcții sunt microfoanele electret.
În Fig. 1.5 prezintă o modalitate de a activa un microfon electret. microfoane electret funcționează la fel ca și condensator, dar ele se acumulează pre încărcare tensiune constantă folosind un electret, un strat subțire depus pe membrană și păstrează această taxă pentru o lungă perioadă de timp (peste 30 de ani). Prin urmare, ele nu au nevoie de un element suplimentar de alimentare. Electrofoanele sunt mai preferabile astăzi decât microfoanele de cărbune, ele sunt mai sensibile și mai ieftine. Cu toate acestea, ele au un dezavantaj. Ele sunt sensibile la influențele externe, cum ar fi, de exemplu, interferența aparatelor electrice de uz casnic.
Fig. 1.5. Circuitul intern al unui microfon electret
Deoarece EMF produs de microfon este mic, este alimentat la un amplificator care este construit pe baza unui MOSFET și primește energie prin linia de abonat. Acest lucru permite, de asemenea, reducerea rezistenței la ieșire la cel mult kOhm și reducerea pierderii semnalului la conectarea la intrarea amplificatorului de semnale de microfon. În plus, MOSFET asigură un flux constant de curent, ceea ce este foarte important pentru funcționarea microfonului în circuitul de alimentare al stației.
Câteva exemple de microfoane
Am examinat principiile teoretice ale construirii microfoanelor. În practică, trebuie rezolvate multe aspecte legate de condițiile de operare (influențe climatice, posibilitatea transferului de microfon, cerințe acustice) și caracteristicile materialelor specifice din care sunt fabricate microfoanele.
Prin urmare, luați în considerare unele dintre cele mai frecvente tipuri de microfoane de capsule din Rusia (microfon cu capsulă) ale modelelor MK-16 și MK-10 [1.9. 1,26].
Cazul lui MK-10 (Figura 1.6a) este realizat din alamă, iar suprafața interioară este acoperită cu un lac izolator. În cazul ștanțat 5, este fixat un electrod cilindric 1 din alamă, acoperit cu un strat de paladiu. Corpul de pulbere 2 (1,25 g) a fost turnat în corp.
Fig. 1.6. Microfoane cu capsulă MK-10 și MK 16
Capsule microfon MK-10 (a) și MK-16 (b): 1,3 - electrozi, 2 - pulbere de carbon, 4 - membrană. 5, 14 - alamă și fenoplaste carcasă 6 - bază, 7, 8 - capac, 9, 13 - garnitură IMPERMEABIL și caproic (film) 10 - bucșe 11 - contactul 12 - janta
Electrodul 1 este izolat de șaiba carcasă și manșonul 10. Electrodul 3 format dintr-un alamă subțire ca o cupă goală la interior, fixat în centrul membranei metal ușor în formă de corn 4, ale cărei margini sunt fixate inel. Electrodul 3 este scufundat în pulberea de carbon 2 (suprafața electrodului în contact cu pulberea de carbon este acoperită cu un strat de paladiu).
Între membrană și pulberea de cărbune este o peliculă elastică 9, care este fixată între două cupe cilindrice goale ale electrodului mobil împreună cu membrana. Deasupra, membrana este acoperită cu un capac 8 cu orificii pentru trecerea undelor sonore. Deasupra capacului 8 este un al doilea capac 7, care reține umiditatea.
În microfon, chiar și într-o poziție orizontală, calea de curgere curentă de la un electrod la altul este păstrată, deoarece aproape întregul volum al camerei de microfon este umplut cu o pulbere în care electrozii sunt adânc scufundați. Prin urmare, capsula microfonului MK-10 este considerată ne-explozivă, are o rezistență satisfăcătoare la umiditate și o rezistență mecanică suficientă.
În capsula microfonului MK-16 (Figura 1.6b), baza 6 are forma unui inel cu două jante de-a lungul circumferinței. Pe marginea superioară (cu un diametru mare) este o membrană de folie 4, pe care este fixată o electrod alamă 3 având o formă de capac. Membrana 4 este acoperită de sus cu o folie protectoare la umiditate 9. În interiorul marginii inferioare cu un diametru mai mic este carcasa 14 cu o deschidere în mijloc. Electrodul din alamă tubulară 1 este înfășurat în corpul 14. Partea superioară a electrodului este sferică și partea inferioară este tubulară. Capul din alamă 11 este înfășurat din exterior spre electrodul 1 din alamă.
În ceea ce privește gradul de rezistență la influențele climatice, capsulele de microfon sunt împărțite în mod normal (H) și stabil (V) pentru telefoanele telefonice.
Principalul parametru electroacustic, care determină calitatea microfonului ca convertor, este sensibilitatea acestuia.
Dependența sensibilității microfonului de frecvența la valori constante ale presiunii acustice și a curentului microfonului se numește răspunsul de frecvență al microfonului. În Fig. 1.7 prezintă un exemplu al caracteristicilor de frecvență ale sensibilității microfoanelor de carbon [1.26].
Fig. 1.7. Frecvența caracteristicilor de răspuns ale microfoanelor de carbon
Calitatea microfonului este, de asemenea, caracterizată de dependența variabilei EMF, dezvoltată de microfon, de schimbarea presiunii acustice care acționează asupra membranei. Această dependență se numește caracteristica de amplitudine a microfonului. Acesta (într-o anumită gamă de vibrații sonore) ar trebui să fie liniar, adică variabila EMF variază proporțional cu presiunea acustică. Cu cât gama de presiuni acustice este mai mare, în care această proporționalitate este păstrată, cu atât este mai bine microfonul. Un strigăt sau o conversație cu volum mare în fața microfonului, deși crește puterea oferită de microfon, nu este întotdeauna benefică, deoarece claritatea vorbirii este redusă din cauza denaturării.
În Fig. 1.8 prezintă exemple de caracteristici de frecvență ale nivelului de sensibilitate pentru unele tipuri de microfoane electret [1.24]. Ele sunt măsurate în raport cu 1V și sunt indicate în dB per Pa. Neuniformitatea caracteristicii de frecvență a sensibilității în intervalul de frecvență nominală a microfonului MCE-3 nu este mai mare de 12 dB, iar pentru MFE-378 - nu mai mult de 2 dB.
Fig. 1.8. Caracteristicile de răspuns de frecvență ale microfoanelor electret: a) MK-3: MK-378
Tabelul 1.6. Specificațiile microfoanelor electret
Liniile neclarate din diagramă arată o scatter de parametri, care pot fi semnificativi. Trebuie remarcat faptul că microfoanele electret conțin amplificatoare sub formă de tranzistori MOS (Figura 1.5).
Consum curent de microfoane - nu mai mult de 70 mkA. Coeficientul armonic la o frecvență de 1000 Hz la o presiune acustică de 3 Pa pentru microfoanele MKE-378 - nu mai mult de 1%.
