天猫网微型麦克风原理(微型麦克风阵列)

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文章详情介绍:

电容麦克风电路图 浅谈电容麦克风优缺点

 

本文主要是关于电容麦克风的相关介绍,并着重对电容麦克风的电路图及其优缺点进行了详尽的阐述。

电容麦克风

电容式话筒是利用电容大小的变化,将声音信号转化为电信号.这种话筒最为普遍,常见的录音机内置话筒就这种.因为它便宜,体积小巧,而且效果也不差.有时也叫咪头。

电容式麦克风有两块金属极板,其中一块表面涂有驻极体薄膜(多数为聚全氟乙丙烯)并将其接地,另一极板接在场效应晶体管的栅极上,栅极与源极之间接有一个二极管,如图2-4所示。当驻极体膜片本身带有电荷,表面电荷地电量为Q,板极间地电容量为C,则在极头上产生地电压U=Q/C,当受到振动或受到气流地摩擦时,由于振动使两极板间的距离改变,即电容C改变,而电量Q不变,就会引起电压的变化,电压变化的大小,反映了外界声压的强弱,这种电压变化频率反映了外界声音的频率,这就是驻极体传声器地工作原理。

电容麦克风电路图

较之开环运算放大器,使用单位增益缓冲器可得到比开环运放更大的输入阻抗和更小的输出阻抗,从而可以更好地屏蔽麦克风与后续信号处理电路,以避免两者之间的相互影响;同时,还可以更容易地驱动后续信号处理电路。

只需将运算放大器输出端与反相输入端短接,即可实现单位增益缓冲器,如图4所示。与套筒式结构相比,使用折叠结构的运算放大器最大的优点在于易于使运放的输出与输入短接,共模电平的选取也更加容易。

输入管使用尺寸较大的PMOS管,其原因主要有两个:一是与NMOS管相比,PMOS管的1/f噪声更小;二是输入管直流偏置点可以设置得更低,从而使电荷泵输出电压大部分降落在麦克风上。

采用不对称的输入管,反相输入管尺寸更大,其优点在于可以消除输入失调电压的影响,提高分辨率。假如设置运放反相输入端的直流偏压比正相输入端高 50mV,那么,当麦克风小信号的幅值小于50mV时,读出电路分辨率将不受失调电压的影响。而且,反相输入管面积越大,闪烁噪声越小,进而减小了单位增益缓冲器的等效输入噪声。

工作在饱和区的MOS管的跨导与其漏极电流的平方根成正比。但是,工作在亚阈值区的MOS管的跨导与其漏极电流成正比。所以,为了在降低噪声和功耗的同时保持运放的开环增益,设计中采用工作在亚阈值区的输入管。忽略运放第二级对输入噪声的影响。

电容麦克风优缺点

优点

能将声音直接转换成电能讯号的

电容式麦克风是利用导体间的电容充放电原理,以超薄的金属或镀金的塑料薄膜为振动膜感应音压,以改变导体间的静电压直接转换成电能讯号,经由电子电路耦合获得实用的输出阻抗及灵敏度设计而成。

能展现原音重现的特性

音响专家以追求『原音重现』为音响的最高境界!从麦克风的基本设计原理分析,不难发现电容式麦克风不仅靠精密的机构制造技术,而且结合复杂的电子电路,能直接将声音转换成电能讯号,先天上就具有极优越的特性,所以成为追求『原音重现』者的最佳选择。

具有极为宽广的频率响应

振动膜是麦克风感应声音及转换为电能讯号的主要组件。振动膜的材质及机构设计,是决定麦克风音质的各项特性。由于电容式麦克风的振动膜可以采用极轻薄的材料制成,而且感应的音压,直接转换成音频讯号,所以频率响应低音可以延伸到10Hz以下的超低频,高音可以轻易的达到数十KHz的超音波,展现非常宽广的频率响应特性!

具有超高灵敏度

在振动膜上面因为没有音圈的负载,可以采用极为轻薄的设计,所以不但频率响应极为优越,而且具有绝佳的灵敏度,可以感应极微弱的声波,输出最清晰、细腻及精准的原音!

快速的瞬时响应特性

振动膜除了决定麦克风的频率响应及灵敏度的特性外,对声波反应快慢的能力,即所谓「瞬时响应」特性,是影响麦克风音色的一个最重要因素。麦克风瞬时响应特性的快慢,决定于整个振动膜的轻重,振动膜越轻,反应速度就越快。电容式音头极为轻薄的振动膜,具有极快速的瞬时响应特性,能展现清晰、明亮而有劲的音色及精准的音像。尤其中、低音完全没有音染及『箱音』,高音细腻而清脆,是电容式最显著的音色特点。由下面的附图可明显看出电容式音头的瞬时响应特性远优于动圈式。

具有超低触摸杂音的特性

使用手握式麦克风时因与手掌接触产生的触摸杂音,让原音混杂了额外的噪音,对音质影响至巨,尤其对具有前置放大电路的无线麦克风更严重,所以触摸杂音成为评断麦克风优劣的重要项目。从物理现象探讨,鹅毛与铜板同样掉到地板上,鹅毛几乎听不到掉落的声音,而铜板就很大声,显示较轻的材料比较重的撞击声小。同理,电容式麦克风的振动膜比较轻,先天上就具有『超低触摸杂音』的绝佳特点。

具有耐摔与耐冲击的特性

使用麦克风难免因不慎掉落碰撞导致故障或异常。由于电容式音头是由较轻的塑料零件及坚固的轻金属外壳构成,掉落地面的撞击力较小,损坏的故障率较低

体积小、重量轻

电容式麦克风因采用超薄的振动膜,具有体积小、重量轻、灵敏度高及频率响应优越的特点,所以能设计成超小型麦克风(俗称小蜜蜂及小蚂蚁)广泛的应用

最适合装配在无线麦克风上

电容式麦克风具有上述绝佳的特点,成为音响工程专家及演唱高手的最爱,而无线麦克风在舞台演唱或在家里唱卡拉OK,已经成为当今世界的趋势,无线麦克风因本身可以提供电容式音头所需的偏压,而拥有电容式麦克风的全部优点,成为数字音响时代,专业音响行家梦寐以求的最佳麦克风。

缺点

结构复杂、造价昂贵,音膜脆弱,怕潮怕摔,名贵型号都用真空防潮箱保存,难以推广。

动圈和电容的区别

我们的日常生活中,麦克风的使用频率可能并不算高。但对于一些音乐爱好者、网络主播、歌手都离不开它,录音、会场等环境也都少不了它。也许你之前有听过麦克风有电容式和动圈式之分,那么他们之间到底有哪些区别,我们应该怎么选一款适合自己的麦克风呢?

1.工作原理有什么不同

首先我们从工作原理上来讲他们的区别,其实动圈麦和电容麦,指的是麦克风收音头的类型,动圈麦利用的是电磁感应原理,随着声压的变化在磁场中不断运动产生感应电流,从而将声音讯号转变为电讯号。

而电容麦利用的是电容器的充放电原理,声音的震动带动了电容的一个极板(超薄金属膜)震动改变了电容。从而使电路中产生电流,并将声音讯号转变为电讯号。

2.结构上有什么不同

从结构上来说,动圈麦主要由线圈、振膜以及外壳组成,结构牢固、性能稳定、比较耐用,成本低廉,容易控制。所以像平时我们在KTV里使用的麦克风,绝大多数都是动圈麦。

但电容麦音头内部电容器的构造复杂、极板(超薄金属膜)比较脆弱、造价贵,而且怕潮湿、怕摔,维修费用高。此外,电容麦中还有一个放大器,需要电源供电才能工作。

另外,还有一种电容麦采用电池供电,叫做驻极体电容麦,它体积小、结构简单、电声性能好、成本低,主要用于会议场合、录音笔、摄像机、手机等产品中。不过音质效果相对差一些。

3.音质有什么不同

动圈麦被广泛应用于KTV或演出等娱乐场合。除由于结构的原因,动圈麦的灵敏度比较低,频率响应也不够宽(频响范围50Hz~15kHz,而人耳可听频响范围是20Hz~20kHz)。因此它的高音域延伸不够好,对于微弱的声音感应也会比较迟钝,简单说就是声音不够细腻,细节不够丰富。虽然性能上不足,却让它的音色显得比较柔润和朦胧,或者说更好听。所以在噪杂的环境下,以及对音质没有极高的要求时,动圈麦是首选。

而电容麦它的灵敏度高、频响宽、瞬时响应快、声音还原度高等特点,电容麦的音色展现清晰亮丽,那些专业的歌手通常都选用电容麦,但电容麦由于其灵敏度过高,所以像大型露天演出、影视同期等高噪音环境下,通常都不会使用电容麦。

4.重点在这 如何挑选适合自己的麦?

说了这么多,也许有人会问:“市面上那么多麦克风,怎么选一款适合自己的?”

要知道,每个声音也都有自己的声波特点。同样的,每一款麦克风也都有属于自己的频率响应特性,只有当它的频响特性与你的嗓音匹配时,才是最适合你的麦克风。

例如你有一副像“小沈阳儿”那样的高嗓音,那么电容麦可能就不太适合你(因为过高的灵敏度会带来更多刺耳的齿音)。你需要的是一款可以对高频削减、音色偏暗偏暖的动圈麦。

相反,如果你的声音浑厚低沉,动圈麦显然就不太合适了。你需要的是一款可以提升高频亮度和细节表现的电容麦,这类麦克风才能与你的嗓音更好的匹配。所以,选对了麦克风才能对你的声音取长补短,让你的歌声更动听。

结语

关于电容麦克风的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。

文章转载自互联网

 

驻极体麦克风工作原理电路图

 

本文主要是关于驻极体麦克风的相关介绍,并着重对驻极体麦克风工作原理电路图进行了详尽的阐述。

驻极体麦克风

驻极体话筒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。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层金属薄膜。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。在驻极体话筒中,有一只场效应管做预放大,因此驻极体话筒在正常工作时,需要一定偏置电压,这个偏置电压一般情况下不大于10v。

工作原理

驻极体麦克风(electret microphone),又称驻极体话筒,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。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=1/2~tfc),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三根。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。

接法

驻极体话筒与电路的接法

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2k,电路比较稳定,动态范围大。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入。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2.2~5.1k间选用。例如电源电压为6V时,Rs为4.7k,RD为2。2k。图3输出电路中,若电源为正极接地时,只须将D、S对换一下,仍可成为源、漏极输出。一声控电路前置放大级中驻极体话筒的源极输出和漏极输出的两种不同的接法,最后要说明一点,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 [1] 。

极性的判别

驻极体话筒体积小,结构简单,电声性能好,价格低廉,应用非常广泛。驻极体话筒的内部结构如图1所示。由声电转换系统和场效应管两部分组成。它的电路的接法有两种:源极输出和漏极输出。源极输出有三根引出线,漏极D接电源正极,源极S经电阻接地,再经一电容作信号输出;漏极输出有两根引出线,漏极D经一电阻接至电源正极,再经一电容作信号输出,源极S直接接地。所以,在使用驻极体话筒之前首先要对其进行极性的判别。

在场效应管的栅极与源极之间接有一只二极管,因而可利用二极管的正反向电阻特性来判别驻极体话筒的漏极D和源极S。

将万用表拨至R×1kΩ档,黑表笔接任一极,红表笔接另一极。再对调两表笔,比较两次测量结果,阻值较小时,黑表笔接的是源极S,红表笔接的是漏极D [2] 。

举例

电容式麦克风(Condenser Microphone) 并没有线圈及磁铁,靠着电容两片隔板间距离的改变来产生电压变化。当声波进入麦克风,振动膜产生振动,因为基板是固定的,使得振动膜和基板之间的距离会随着振动而改变,根据电容的特性

( 是隔板面积, 为隔板距离)。当两块隔板距离发生变化时,电容值 会产生改变。再经由

( 为电量,在电容式麦克风中电容极板电压会维持一个定值)可知,当 改变时,就会造成电量的改变。因为在电容式麦克风中需要维持固定的极板电压 ,所以此类型麦克风需要额外的电源才能运作,一般常见的电源为电池,或是借由幻象电源(Phantom Power)来供电。电容式麦克风因灵敏度较高,常用于高质量的录音。

驻极体电容麦克风(Electret Condenser Microphone)使用了可保有永久电荷的驻极体物质,因而不需再对电容器供电。但一般驻极体麦克风组件内置有电子电路以放大信号,因此仍需以低电压供电(常规电压是1.0V-10V)。此种麦克风目前广泛使用在消费电子产品之中 [3] 。

驻极体麦克风工作原理电路图

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。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。

工作电压:Uds 1.5~12V,常用的有1.5V,3V,4.5V三种

工作电流:Ids 0.1~1mA之间

输出阻抗: 一般小于2K(欧姆)

灵敏度: 单位:伏/帕,国产的分为4档,红点(灵敏度最高)黄点,蓝点,白点(灵敏度最低)

频率响应: 一般较为平坦

指向性: 全向

等效噪声级:小于35分贝

前段时间淘了块声卡(YAMAHA)芯片,音质是挺满意的,就是只支持2.1声道,美妙的音乐又可以伴我左右了。美中不足的是,这话筒的声音实在是小的可怜,因为我有在用网络电话,朋友都说声音非常小,可我已经用尽力大声在讲了,真累。我自己也是电子爱好者,于是就用NPN的三级管9014给话筒做一个放大电路。

所需材料:万能板一块 / 1.5V干电池一个 / 1KΩ 电阻* 2 / 1MΩ电阻*1 / 9014 NPN三级管1只 / 10uF电解电容2只 / mic咪头一个(早期废旧录音机里都有)

电路分析:

其中电阻R1负责给咪头提供工作电压,R2与R3负责给三级管提供偏值电压,电容C1负责把咪头的信号耦合给三级管9014以便放大,最终放大的信号通过电容C2耦合后送回到话筒线路的正级中。

9014有以下几个放大倍数等级:A=60-150 B=100-300 C=200-600

(笔者使用的-9014 C 998) D=400-1000

经QQ聊天测试,音质清楚,没有杂音。而且在我这13平方米的房间,离话筒一米讲话是不存在问题的。最重要的是,一个一般的七号电池也可以连续供电好几个月。电路简洁,零件少,给话筒声小的朋友提供了一个很好方法。以后讲话不用那么累了,对方听得清清楚楚。

笔者也做了块很小个的,(10mm*10mm)用一个纽扣电池,装在麦里了,(不过两个电容是用4.7uF的) 实验成功。

驻极体麦克风的组成

驻极体话筒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。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=1/2~tfc),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三根。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。

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