驻极体话筒结构原理驻极体话筒结构原理及应用电路设计及应用电路设计1 一、驻极体话筒的工作原理与结构一、驻极体话筒的工作原理与结构 驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价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 驻极体话筒由驻极体话筒由声电转换声电转换和和阻抗变换阻抗变换两部分组成声电两部分组成声电转换的关键元件是转换的关键元件是驻极体振动膜驻极体振动膜 2 1、驻极体、驻极体极头极头的结构与工作原理的结构与工作原理 驻极体驻极体极头极头的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄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（称为背电极）构成以膜与一个上面有若干小孔的金属电极（称为背电极）构成以及它们中间的几十及它们中间的几十μm厚的尼龙隔离垫组成，如图一所示厚的尼龙隔离垫组成，如图一所示 驻极体薄膜实际上是一种很薄的特氟隆膜当此种膜经驻极体薄膜实际上是一种很薄的特氟隆膜当此种膜经过高压极化处理之后，在其上面可以长期保留住一定数量的过高压极化处理之后，在其上面可以长期保留住一定数量的负电荷。
负电荷 因为在振膜的因为在振膜的正面是负电荷，在正面是负电荷，在其感应作用，在具其感应作用，在具有金属镀层的背面有金属镀层的背面和金属极板上，同和金属极板上，同时感应出等量的正时感应出等量的正电荷 3 驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上成一个以空气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间有输出电极 由于驻极体薄膜上分布有极化电荷当声波引起驻极体由于驻极体薄膜上分布有极化电荷当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容发生变化，由于驻极体上的电荷量恒定，根据公而引起电容发生变化，由于驻极体上的电荷量恒定，根据公式式Q=CU可知可知 : :当当C变化时必然引起电容器两端电压变化时必然引起电容器两端电压U的变化，的变化，从而输出电信号，实现声从而输出电信号，实现声--电的变换。
电的变换 4 2、阻抗变换电路、阻抗变换电路 驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十几十pF因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以上因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以上因此，因此，它不能直接与放大电路相连接，必须连接它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器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内部电气原理如图 5 3 3、驻极体话筒的接法、驻极体话筒的接法 话筒有两根引出线，漏极话筒有两根引出线，漏极D D与电源正极之间接一漏极电与电源正极之间接一漏极电阻阻R R，信号由漏极经一隔直电容输出，信号由漏极经一隔直电容输出, ,这种接法有一定的电压这种接法有一定的电压增益，话筒的灵敏度比较高，但动态范围比较小增益，话筒的灵敏度比较高，但动态范围比较小 目前市售的驻极体话筒大多是这种方式连接目前市售的驻极体话筒大多是这种方式连接 6 1 1、、 工作电压工作电压U U U U 是指话筒正常工作时，是指话筒正常工作时， 所加在话筒两端的最小电压。
所加在话筒两端的最小电压视型号不同而不同，即使同一种型号也有较大的离散性，通视型号不同而不同，即使同一种型号也有较大的离散性，通常在常在1.51.5～～12V12V 之间2 2、、 工作电流工作电流I I I I 是指话筒静态时流过话筒的电流，它就等于场效应管是指话筒静态时流过话筒的电流，它就等于场效应管的的I IDSDS. .与工作电压类似，工作电流的离散性也较大，通常在与工作电压类似，工作电流的离散性也较大，通常在0.10.1～～1mA1mA 之间3 3、最大工作电压、最大工作电压U U 最大工作电压最大工作电压U UMDSMDS是指场效应管漏源极两端能够承受的是指场效应管漏源极两端能够承受的最大电压超过该电压时场效应管会被击穿造成永久损坏最大电压超过该电压时场效应管会被击穿造成永久损坏二、驻极体话筒的特性参数二、驻极体话筒的特性参数7 4 4、输出阻抗、输出阻抗 话筒输出的交流负载阻抗由于驻极体话筒经过场效应话筒输出的交流负载阻抗由于驻极体话筒经过场效应管的变换，输出阻抗较小，一般小于管的变换，输出阻抗较小，一般小于2k2k5 5、、 灵敏度灵敏度 话筒在自由场中、在外界的声压作用下，输出端开路时话筒在自由场中、在外界的声压作用下，输出端开路时所输出的电动势，单位是伏／帕，可用毫伏／帕表示。
国产所输出的电动势，单位是伏／帕，可用毫伏／帕表示国产的驻极体话筒根据灵敏度不同分为的驻极体话筒根据灵敏度不同分为4 4档，分别以红、黄、蓝、档，分别以红、黄、蓝、白四种不同色点标记，白四种不同色点标记， 红点灵敏度最高，白点最低红点灵敏度最高，白点最低6 6、频率响应、频率响应 一般指自由场频率响应，它是指话筒的灵敏度级和频率一般指自由场频率响应，它是指话筒的灵敏度级和频率的关系，用曲线来表示驻极体话筒的频率响应一般较为平的关系，用曲线来表示驻极体话筒的频率响应一般较为平坦8 7 7、指向性、指向性 话筒的灵敏度随声波入射方向而变化的特性驻极体话话筒的灵敏度随声波入射方向而变化的特性驻极体话筒通常为全向性话筒筒通常为全向性话筒8 8、等效噪声级、等效噪声级 由固有噪声引起的等效声压级一般小于由固有噪声引起的等效声压级一般小于3535分贝9 三、驻极体话筒的使用要点三、驻极体话筒的使用要点 驻极体话筒性能表现的好坏很大程度上取决于驻极体话筒性能表现的好坏很大程度上取决于话筒在筒在电路中的状态路中的状态话筒的状态又决定了内置话筒的状态又决定了内置场效应管的工作状态场效应管的工作状态。
因此场效应管在电路中的状态不仅决定了话筒能否正常工作，因此场效应管在电路中的状态不仅决定了话筒能否正常工作，而且决定了话筒工作性能的好坏而且决定了话筒工作性能的好坏1 1、负载电阻、负载电阻R R的选择的选择 场效应管的电路状态取决于负载电阻场效应管的电路状态取决于负载电阻R R和电源电压和电源电压U U的大的大小R R的大小可由下式算得：的大小可由下式算得： U UDSDS必须大于话筒的工作电压，小于最大工作电压必须大于话筒的工作电压，小于最大工作电压U U太太小时将影响话筒的动态范围一般应取小时将影响话筒的动态范围一般应取电源电压电源电压的的1/2 1/2 较为较为合适10 应保证应保证RLRL的阻值要始终大于话筒输出阻抗的的阻值要始终大于话筒输出阻抗的3 3～～5 5倍倍才能才能使话筒处于良好的匹配状态由于话筒的输出阻抗在使话筒处于良好的匹配状态由于话筒的输出阻抗在2k2k左右，左右，因此因此RLRL至少要在至少要在10k10k以上以上才能满足要求才能满足要求2 2、灵敏度的选择、灵敏度的选择 灵敏度的选择是使用中一个比较关键的问题，究竟选灵敏度的选择是使用中一个比较关键的问题，究竟选择灵敏度高好还是低好应根据实际情况而定。
择灵敏度高好还是低好应根据实际情况而定 在要求在要求动态范围较大动态范围较大的场合应选用的场合应选用灵敏度低灵敏度低一些，这一些，这样录制的节目背景噪声较小、信噪比较高，声音听起来比样录制的节目背景噪声较小、信噪比较高，声音听起来比较干净、清晰，但对电路的增益相对就要求高的些；较干净、清晰，但对电路的增益相对就要求高的些； 在在简易系统简易系统中可选用中可选用灵敏度高灵敏度高一点的产品，以减轻后一点的产品，以减轻后级放大电路增益的压力级放大电路增益的压力11 型号型号CZN-15E额定电压额定电压1 --- 12v（V）额定电流额定电流0.02（A）阻抗阻抗1000（Ω）频率范围频率范围20Kz ---- 12KHz（KHz）指向性指向性全指响灵敏度灵敏度-58+/-2dB (测试条件:4.5V 2.2K)性噪比性噪比60（db）12 13 四、自动增益控制放大电路四、自动增益控制放大电路 自动增益控制：自动增益控制：使放大电路的增益自动地随信号强度而使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法实现这种功能的电路简称调整的自动控制方法实现这种功能的电路简称AGCAGC环环。
AGC AGC环环是闭环电子电路，它可以分成是闭环电子电路，它可以分成增益受控放大电路增益受控放大电路和和控制电压形成电路控制电压形成电路两部分增益受控放大电路增益受控放大电路位于正向位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变放大通路，其增益随控制电压而改变 AGC电路广泛用于各种接收机、电路广泛用于各种接收机、 录音机和测量仪器中，录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因而也称它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因而也称自动电平控制；自动电平控制； 用于话音放大器或收音机时，称为自动音量用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控制1 1、、AGCAGC电路的基本概念电路的基本概念14 放大电路增益的控制方法放大电路增益的控制方法：： ①①改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放 大系数大系数β ②②在放大器各级间插入电控衰减器在放大器各级间插入电控衰减器 ③③用电控可变电阻作放大器负载等用电控可变电阻作放大器负载等 控制电压形成电路控制电压形成电路的基本部件是的基本部件是AGCAGC检波器检波器和和低通平滑滤低通平滑滤波器波器。
放大电路的输出信号放大电路的输出信号u0 u0 经检波并经滤波器滤除高频调经检波并经滤波器滤除高频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc uc 当输入信号当输入信号uiui增大时，增大时，u0u0和和ucuc亦随之增大亦随之增大 uc uc增大使放大增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的号的变化量，达到自动增益控制的目的15 2、、 结型场效应管结型场效应管(JFET)N沟道P沟道（（1）结构与符号）结构与符号16 ·uGS＝＝0时，存在时，存在N型导电沟道（型导电沟道（N型区）·uGS＜＜0时时，，耗耗尽尽层层增增厚厚，，导导电电沟沟道道变变薄薄当当uGS=UGS(off) (<0)时，沟道开始夹断时，沟道开始夹断2）工作原理）工作原理 (以以N沟道为例沟道为例)A. uDS＝＝0，， uGS变化变化 (见见p35)B. uGS＝＝Const，， uDS (>0)变化变化 (见见p36)·uDS＝＝小小时时，，耗耗尽尽层层变变化化不不大，大，N型沟道＝型沟道＝>R。
·uDS＝＝中等中等时，时，·uDS＝＝很高很高时，时，DG结击穿UGS(off) ：：夹断电压夹断电压 ,(<0)17 （（3）） JFET的特性曲线的特性曲线n转移特性转移特性 n输出特性输出特性 UGS(off)表达式转移特性曲线预夹断预夹断线线满足满足: uGD＝＝UGS(off)夹断区夹断区饱和漏极电流：饱和漏极电流：IDSS18 JFET通过通过uGS来控制来控制iD，是，是电压控制电流器件电压控制电流器件；；JFET正常工作时，正常工作时，PN结必须反偏结必须反偏，如对，如对N沟道沟道JFET，要求，要求uGS≤≤04）） 主要参数主要参数①① 夹断电压夹断电压UGS(off)：：漏极电流约为零时的漏极电流约为零时的UGS值值 ②② 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS：： UGS=0时对应的漏极电流时对应的漏极电流 ③③ 低频跨导低频跨导gm：：低频跨导反映了低频跨导反映了uGS对对iD的控制作用的控制作用gm可以在转移特性可以在转移特性曲线上求得，单位是曲线上求得，单位是mS(毫西门子毫西门子)④④ 直流输入电阻直流输入电阻RGS：：对于结型场效应三极管，反偏时对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于约大于107Ω。
JFET的的RGS有时还有时还不够大不够大、随温度、随温度变化变化，正偏时变得，正偏时变得很小很小；；19 2、简单的、简单的AGC电路电路20 。