Електретні і конденсаторні мікрофони
- широкий частотний діапазон;
- малу нерівномірність частотної характеристики;
- низькі нелінійні і перехідні спотворення;
- високу чутливість;
- низький рівень власних шумів.
Один з принципів побудови мікрофона заснований на застосуванні конденсатора, який має одну рухливу обкладку і змінює величину ємності в залежності від звукового тиску (рис. 1.4). При коливаннях мембрани ємність конденсатора змінюється з частотою впливає на мембрану звукового тиску. В електричному ланцюзі з'являється змінний струм тієї ж частоти, і на опорі навантаження виникає змінна напруга, що є вихідним сигналом мікрофона.
Мал. 1.4. Внутрішня схема конденсаторного мікрофона
Основним недоліком цього принципу є необхідність підключення джерела електроживлення (міні-акумулятора). Подальше вдосконалення цього напрямку - електретних мікрофони.
На рис. 1.5 показаний один із способів включення електретного мікрофона. Електретні мікрофони працюють так само, як і конденсаторні, але вони попередньо накопичують постійна напруга з допомогою заряду Електрети, тонким шаром нанесеного на мембрану і зберігає цей заряд тривалий час (понад 30 років). Тому вони не потребують додаткового елементі електроживлення. Електретні мікрофони сьогодні більш кращі, ніж вугільні, вони більш чутливі і дешеві. Однак вони мають недолік. Вони чутливі до зовнішніх впливів, таким, наприклад, як перешкоди побутових електроприладів.
Мал. 1.5. Внутрішня схема електретного мікрофона
Оскільки ЕРС, що виробляється мікрофоном, мала, її подають на підсилювач, який побудований на базі МОП-транзистора і отримує електроживлення по абонентської лінії. Це також дозволяє знизити вихідний опір до величини не більше кОм і зменшити втрати сигналу при підключенні до входу підсилювача сигналу мікрофона. Крім цього, МОН-транзистор забезпечує послідовне протікання струму, що дуже важливо для роботи мікрофона в колі електроживлення станції.
Деякі приклади виконання мікрофонів
Ми розглянули теоретичні засади побудови мікрофонів. На практиці доводиться вирішувати безліч питань, пов'язаних з умовами експлуатації (кліматичні дії, можливість перенесення мікрофона, акустичні вимоги) і особливостями конкретних матеріалів, з яких виготовляються мікрофони.
Тому розглянемо деякі вельми поширені в Росії типи капсульних мікрофонів МК (мікрофон капсульний) моделі МК-16 і МК-10 [1.9. 1.26].
Корпус МК-10 (рис. 1.6А) виготовлений з латуні, а внутрішня поверхня покрита ізоляційним лаком. У штампованому корпусі 5 укріплений латунний циліндричний електрод 1, покритий зверху шаром паладію. У корпус засипаний вугільний порошок 2 (1,25 г).
Мал. 1.6. Капсульні мікрофони МК-10 і МК 16
Мікрофонні капсулі МК-10 (а) і МК-16 (б): 1,3 - електроди, 2 - вугільний порошок, 4 - мембрана. 5, 14 - латунний і фенопластовий корпусу, 6 - підстава, 7, 8 - кришки, 9, 13 - влагозащитная і капронова прокладки (плівки), 10 - ізолююча втулка, 11 - контакт, 12 - ободок
Електрод 1 ізольований від корпусу шайбою і втулкою 10. електрод 3, виконаний з тонкої латуні у вигляді пустотілої чашечки, укріплений в центрі легкої металевої рупорообразной мембрани 4, краї якої закріплені кільцем. Електрод 3 занурений у вугільний порошок 2 (поверхню електрода, що стикається з вугільним порошком, покрита шаром паладію).
Між мембраною і вугільним порошком знаходиться еластична плівка 9, яка кріпиться між двома порожніми циліндричними стаканчиками рухомого електрода разом з мембраною. Зверху мембрана завальцована кришкою 8 з отворами для проходження звукових хвиль. Над кришкою 8 знаходиться друга кришка 7, яка затримує вологу.
У мікрофоні навіть в горизонтальному положенні зберігається ланцюг проходження струму від одного електрода до іншого, так як майже весь обсяг камери мікрофона заповнений порошком, в який глибоко занурені електроди. Тому мікрофонний капсуль МК-10 вважається безобривним, володіє задовільною вологостійкість і достатню механічну міцність.
У мікрофонному капсулі МК-16 (рис. 1.6б) підстава 6 має форму фігурного кільця з двома бортиками по колу. На верхньому бортику (з великим діаметром) розташована мембрана 4 з фольги, на якій укріплений латунний електрод 3, що має форму ковпачка. Мембрана 4 зверху покрита влагозащитной плівкою 9. Всередині нижнього бортика з меншим діаметром розташований корпус 14 з отвором в середині. Порожній латунний електрод 1 завальцован всередину корпусу 14. Верхня частина електрода має сферичну форму, а нижня частина - трубчасту. Латунний ковпачковий контакт 11 завальцован з зовнішньої сторони в латунний електрод 1.
За ступенем стійкості до кліматичних впливів мікрофонні капсулі поділяються на нормальні (Н) і стійкі (У) для таксофонів.
Основним електроакустичним параметром, що визначає якість роботи мікрофону як перетворювача, є його чутливість.
Залежність чутливості мікрофона від частоти при постійних значеннях звукового тиску і струму харчування мікрофона називають частотної характеристикою мікрофона. На рис. 1.7 наведено приклад частотних характеристик чутливості вугільних мікрофонів [1.26].
Мал. 1.7. Частотні характеристики чутливості вугільних мікрофонів
Якість мікрофона характеризується також залежністю змінної ЕРС, що розвивається мікрофоном, від зміни звукового тиску, що діє на мембрану. Ця залежність називається амплітудною характеристикою мікрофона. Вона (в певному діапазоні звукових коливань) повинна бути лінійної, т. Е. Змінна ЕРС змінюється пропорційно звуковому тиску. Чим більше діапазон звукових тисків, в якому ця пропорційність зберігається, тим краще мікрофон. Крик або розмова підвищеній гучності перед мікрофоном хоча і збільшує віддається мікрофоном потужність, однак не завжди приносить користь, так як ясність (розбірливість) мови при цьому знижується через появу спотворень.
На рис. 1.8 показані приклади частотних характеристик рівня чутливості для деяких типів електретних мікрофонів [1.24]. Вони вимірюються щодо 1В і вказані в дБ на Па. Нерівномірність частотної характеристики чутливості в номінальному діапазоні частот для мікрофона МКЕ-3 не більше 12 дБ, а для МСЕ-378 - не більше +2 дБ.
Мал. 1.8. Частотні характеристики чутливості електретних мікрофонів: а) МК-3: МК-378
Таблиця 1.6. Технічні характеристики електретних мікрофонів
Розмиті лінії на діаграмі показують розкид параметрів, який може бути значним. При цьому треба враховувати, що електретних мікрофони містять підсилювачі у вигляді МОП транзисторів (рис. 1.5).
Струм мікрофонів - не більше 70 мкА. Коефіцієнт гармонік на частоті 1000 Гц при звуковому тиску 3 Па для мікрофонів МСЕ-378 - не більше 1%.
