駐極體話筒結(jié)構(gòu)原理及應用電路設計圖文學習教案

1、會計學1第一頁，共18頁。 駐極體話筒具有駐極體話筒具有(jyu)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。 駐極體話筒駐極體話筒(hutng)由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。聲電轉(zhuǎn)換的關鍵元件是駐極體振動膜。聲電轉(zhuǎn)換的關鍵元件是駐極體振動膜。 第1頁/共18頁第二頁，共18頁。1、駐極體極頭的結(jié)構(gòu)與工作、駐極體極頭的結(jié)構(gòu)與工作(gngzu)原理原理 駐極體極頭的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個駐極體極頭的基本結(jié)構(gòu)由一片

2、單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極（稱為背電極）構(gòu)成以及它們中間的幾十上面有若干小孔的金屬電極（稱為背電極）構(gòu)成以及它們中間的幾十m厚的尼龍厚的尼龍(nlng)隔離墊組成，如圖一所示。隔離墊組成，如圖一所示。 駐極體薄膜實際上是一種很薄的特氟隆膜。當此種膜經(jīng)過高壓極化駐極體薄膜實際上是一種很薄的特氟隆膜。當此種膜經(jīng)過高壓極化處理之后，在其上面可以長期保留住一定數(shù)量的負電荷。處理之后，在其上面可以長期保留住一定數(shù)量的負電荷。 因為在振膜的因為在振膜的正面是負電荷，在正面是負電荷，在其感應作用，在具其感應作用，在具有金屬有金屬(jnsh)鍍層鍍層的背面和金屬的背面和金屬(jns

3、h)極板上，同極板上，同時感應出等量的正時感應出等量的正電荷。電荷。 第2頁/共18頁第三頁，共18頁。 駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構(gòu)成一個平板電容器。電容的兩極之的金屬層作為兩個電極構(gòu)成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出間有輸出(shch)(shch)電極。電極。 由于駐極體薄膜上分布有極化電荷。當聲波引起駐極體由于駐極體薄膜上分布有極化電荷。當聲波引起駐極體薄膜振動而產(chǎn)生位移時；改變了電容兩極版之

4、間的距離，從薄膜振動而產(chǎn)生位移時；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷量恒定，根據(jù)公而引起電容發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷量恒定，根據(jù)公式式Q=CUQ=CU可知可知 : :當當C C變化時必然引起電容器兩端電壓變化時必然引起電容器兩端電壓U U的變化，的變化，從而輸出從而輸出(shch)(shch)電信號，實現(xiàn)聲電信號，實現(xiàn)聲-電的變換。電的變換。 第3頁/共18頁第四頁，共18頁。2、阻抗變換、阻抗變換(binhun)電路電路 駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十幾十pF。因而它的輸出阻抗值很高，約幾

5、十兆歐以上。因。因而它的輸出阻抗值很高，約幾十兆歐以上。因此，它不能直接此，它不能直接(zhji)與放大電路相連接，必須連接阻抗與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個專用的場效應管和一個二極管復合組變換器。通常用一個專用的場效應管和一個二極管復合組成阻抗變換器。內(nèi)部電氣原理如圖。成阻抗變換器。內(nèi)部電氣原理如圖。 第4頁/共18頁第五頁，共18頁。3 3、駐極體話筒、駐極體話筒(hutng)(hutng)的的接法接法 話筒有兩根引出線，漏極話筒有兩根引出線，漏極D D與電源正極之間接一漏極電阻與電源正極之間接一漏極電阻R R，信，信號由漏極經(jīng)一隔直電容輸出號由漏極經(jīng)一隔直電容輸出, ,

6、這種接法有一定的電壓增益，話筒的這種接法有一定的電壓增益，話筒的靈敏度比較高，但動態(tài)靈敏度比較高，但動態(tài)(dngti)(dngti)范圍比較小。范圍比較小。 目前市售的駐極體話筒大多是這種方式連接。目前市售的駐極體話筒大多是這種方式連接。 第5頁/共18頁第六頁，共18頁。1 1、 工作電壓工作電壓U U U U 是指話筒正常工作時，是指話筒正常工作時， 所加在話筒兩端的最小電壓。視型號不所加在話筒兩端的最小電壓。視型號不同而不同，即使同而不同，即使(jsh)(jsh)同一種型號也有較大的離散性，通常在同一種型號也有較大的離散性，通常在1.51.512V 12V 之間。之間。2 2、 工作工作

7、(gngzu)(gngzu)電流電流I I I I 是指話筒靜態(tài)時流過話筒的電流，它就等于場效應是指話筒靜態(tài)時流過話筒的電流，它就等于場效應管的管的IDS.IDS.與工作電壓類似與工作電壓類似(li s)(li s)，工作電流的離散性也，工作電流的離散性也較大，通常在較大，通常在0.10.11mA 1mA 之間。之間。3 3、最大工作電壓、最大工作電壓U U 最大工作電壓最大工作電壓U UMDSMDS是指場效應管漏源極兩端能夠承受的最大電是指場效應管漏源極兩端能夠承受的最大電壓。超過該電壓時場效應管會被擊穿造成永久損壞。壓。超過該電壓時場效應管會被擊穿造成永久損壞。第6頁/共18頁第七頁，共1

8、8頁。4 4、輸出阻抗、輸出阻抗(zkng)(zkng) 話筒輸出的交流負載阻抗話筒輸出的交流負載阻抗(zkng)(zkng)。由于。由于駐極體話筒經(jīng)過場效應管的變換，輸出阻抗駐極體話筒經(jīng)過場效應管的變換，輸出阻抗(zkng)(zkng)較小，一般小于較小，一般小于2k2k。5 5、 靈敏度靈敏度 話筒話筒(hutng)(hutng)在自由場中、在外界的聲壓作用在自由場中、在外界的聲壓作用下，輸出端開路時所輸出的電動勢，單位是伏帕，下，輸出端開路時所輸出的電動勢，單位是伏帕，可用毫伏帕表示。國產(chǎn)的駐極體話筒可用毫伏帕表示。國產(chǎn)的駐極體話筒(hutng)(hutng)根根據(jù)靈敏度不同分為據(jù)靈敏度

9、不同分為4 4檔，分別以紅、黃、藍、白四種檔，分別以紅、黃、藍、白四種不同色點標記，不同色點標記， 紅點靈敏度最高，白點最低。紅點靈敏度最高，白點最低。6 6、頻率響應、頻率響應 一般指自由場頻率響應，它是指話筒的靈敏度級和頻一般指自由場頻率響應，它是指話筒的靈敏度級和頻率的關系，用曲線來表示。駐極體話筒的頻率響應一般較率的關系，用曲線來表示。駐極體話筒的頻率響應一般較為為(jio wi)(jio wi)平坦。平坦。第7頁/共18頁第八頁，共18頁。7 7、指向性、指向性 話筒的靈敏度隨聲波話筒的靈敏度隨聲波(shn b)(shn b)入射方向而變化的入射方向而變化的特性。駐極體話筒通常為全向

10、性話筒。特性。駐極體話筒通常為全向性話筒。8 8、等效、等效(dn xio)(dn xio)噪聲級噪聲級 由固有噪聲引起的等效由固有噪聲引起的等效(dn xio)(dn xio)聲壓級。一般聲壓級。一般小于小于3535分貝。分貝。第8頁/共18頁第九頁，共18頁。 駐極體話筒性能表現(xiàn)的好壞很大程度上取決于話筒在電路中的狀態(tài)。話筒的狀態(tài)又決定了內(nèi)置場效應管的工作狀態(tài)。因此場效應管在電路中的狀態(tài)不僅決定了話筒能否正常(zhngchng)工作，而且決定了話筒工作性能的好壞。1 1、負載電阻、負載電阻R R的選擇的選擇(xunz)(xunz) 場效應管的電路狀態(tài)取決于負載電阻場效應管的電路狀態(tài)取決于負

11、載電阻R R和電源電壓和電源電壓U U的大的大小。小。R R的大小可由下式算得：的大小可由下式算得： U UDSDS必須大于話筒的工作電壓，小于最大工作電壓。必須大于話筒的工作電壓，小于最大工作電壓。U U太小時將影太小時將影響話筒的動態(tài)范圍。一般應取響話筒的動態(tài)范圍。一般應取電源電壓電源電壓的的1/2 1/2 較為合適。較為合適。第9頁/共18頁第十頁，共18頁。 應保證RL的阻值要始終大于話筒輸出阻抗的35倍才能使話筒處于良好的匹配(ppi)狀態(tài)。由于話筒的輸出阻抗在2k左右，因此RL至少要在10k以上才能滿足要求。2 2、靈敏度的選擇、靈敏度的選擇(xunz)(xunz) 靈敏度的選擇是

12、使用中一個比較關鍵的問題，究竟選靈敏度的選擇是使用中一個比較關鍵的問題，究竟選擇靈敏度高好還是低好應根據(jù)實際情況而定。擇靈敏度高好還是低好應根據(jù)實際情況而定。 在要求動態(tài)范圍較大的場合在要求動態(tài)范圍較大的場合(chng h)(chng h)應選用靈敏度應選用靈敏度低一些，這樣錄制的節(jié)目背景噪聲較小、信噪比較高，聲低一些，這樣錄制的節(jié)目背景噪聲較小、信噪比較高，聲音聽起來比較干凈、清晰，但對電路的增益相對就要求高音聽起來比較干凈、清晰，但對電路的增益相對就要求高的些；的些； 在簡易系統(tǒng)中可選用靈敏度高一點的產(chǎn)品，以減輕后在簡易系統(tǒng)中可選用靈敏度高一點的產(chǎn)品，以減輕后級放大電路增益的壓力。級放大電

13、路增益的壓力。第10頁/共18頁第十一頁，共18頁。 自動增益控制：使放大電路的增益自動地隨信號強度自動增益控制：使放大電路的增益自動地隨信號強度而調(diào)整的自動控制方法。實現(xiàn)這種功能而調(diào)整的自動控制方法。實現(xiàn)這種功能(gngnng)(gngnng)的電路的電路簡稱簡稱AGCAGC環(huán)。環(huán)。 AGC AGC環(huán)是閉環(huán)電子電路，它可以分成增益受控放大電路和控制環(huán)是閉環(huán)電子電路，它可以分成增益受控放大電路和控制(kngzh)(kngzh)電壓形成電路兩部分。增益受控放大電路位于正向放大電壓形成電路兩部分。增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制通路，其增益隨控制(kngzh)(kngzh)電壓而改變

14、。電壓而改變。 AGC電路廣泛用于各種接收機、電路廣泛用于各種接收機、 錄音機和測量儀器中，它常錄音機和測量儀器中，它常被用來使系統(tǒng)的輸出電平保持在一定范圍內(nèi)，因而也稱自動電平控被用來使系統(tǒng)的輸出電平保持在一定范圍內(nèi)，因而也稱自動電平控制；制； 用于話音放大器或收音機時，稱為自動音量控制。用于話音放大器或收音機時，稱為自動音量控制。1 1、AGCAGC電路的基本概念電路的基本概念第11頁/共18頁第十二頁，共18頁。 放大電路放大電路(dinl)增益的控制方法：增益的控制方法： 改變晶體管的直流工作狀態(tài)，以改變晶體管的電流放改變晶體管的直流工作狀態(tài)，以改變晶體管的電流放 大系大系數(shù)數(shù)。 在放大

15、器各級間插入電控衰減器。在放大器各級間插入電控衰減器。 用電控可變電阻作放大器負載等。用電控可變電阻作放大器負載等。 控制電壓形成電路的基本部件是控制電壓形成電路的基本部件是AGCAGC檢波器和低通平滑濾波檢波器和低通平滑濾波器。器。 放大放大(fngd)(fngd)電路的輸出信號電路的輸出信號u0u0 經(jīng)檢波并經(jīng)濾波器濾除高經(jīng)檢波并經(jīng)濾波器濾除高頻調(diào)制分量和噪聲后，產(chǎn)生用以控制增益受控放大頻調(diào)制分量和噪聲后，產(chǎn)生用以控制增益受控放大(fngd)(fngd)器器的電壓的電壓ucuc 。當輸入信號當輸入信號uiui增大時，增大時，u0u0和和ucuc亦隨之增大。亦隨之增大。 uc uc增大使放大

16、增大使放大(fngd)(fngd)電路的增益下降，從而使輸出信號的變化量顯著小于電路的增益下降，從而使輸出信號的變化量顯著小于輸入信號的變化量，達到自動增益控制的目的。輸入信號的變化量，達到自動增益控制的目的。第12頁/共18頁第十三頁，共18頁。N溝道(u do)P溝道(u do)（1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)(jigu)與符號與符號第13頁/共18頁第十四頁，共18頁。uGS0時，存在時，存在(cnzi)N型導電溝道（型導電溝道（N型型區(qū)）。區(qū)）。uGS0時，耗盡層增厚，導電溝道變薄。當時，耗盡層增厚，導電溝道變薄。當uGS=UGS(off) (0)變化變化 (見見p36) uDS小小時，耗盡層變化不大

17、時，耗盡層變化不大，N型溝道型溝道R。uDS中等中等時，時，恒流恒流溝道溝道DIR DSu uDS很高很高時，時，DG結(jié)擊穿。結(jié)擊穿。UGS(off) ：夾斷電壓夾斷電壓 ,(0)第14頁/共18頁第十五頁，共18頁。（3） JFET的特性的特性(txng)曲曲線線const.DSDGS)( uufin轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移(zhuny)特性特性 const.GSDDS)( uufi)0()1(GS)(2)(GSDSSD uUUuIioffGSoffGSn輸出特性輸出特性 UGS(off)表達式轉(zhuǎn)移特性(txng)曲線預夾斷線預夾斷線滿足滿足: uGDUGS(off)夾斷區(qū)夾斷區(qū)飽和漏極電流：飽和漏極電流：IDSS第15頁/共18頁第十六頁，共18頁。JFET通過通過uGS來控制來控制iD，是電壓控制電流，是電壓控制電流(dinli)器件；器件；JFET正常工作時，正常工作時，PN結(jié)必須反偏，如對結(jié)必須反偏，如對N溝道溝道(u do)JFET，要求，要求uGS0。（4） 主要參數(shù)主要參數(shù) 夾斷電壓夾斷電壓UGS(off)：漏極電流：漏極電流(dinli)約為零時的約為零時的UGS值值 。 飽和漏極電流飽和漏極電流IDSS： UGS=0時對應的漏極電流。時對應的漏極電流。 低頻跨導低頻跨導gm：低頻跨導反映了低頻跨導反映了uGS對對iD的控制作用。的