驻极体话筒分析

        声控灯中必须用到的器件就是和驻极话筒。以前只知道驻极话筒是采集声音的 ，把声音信号转换成电信号。但驻极话筒传感器原理，内部组成和和它的特性，没有深入研究。这次趁着做声控灯，仔细研究一番，并做实验进行验证。

驻极体话筒简介：

        驻极体话筒是广泛用于音频设备电路中，是最常用的一种电容话筒。具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点。

        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，蒸金膜与金属极板之间形成了一个电容。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。由此驻极体麦克风的输出端便有三根线。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。

驻极体话筒测量原理：

        驻极体麦克风中，有一只场效应管做预放大，因此驻极体麦克风在正常工作时，需要一定偏置电压，这个偏置电压一般情况下不大于10V。

        驻极体麦克风的输出有源极输出与漏极输出两种接法。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。该接法中，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。

实验电路：

为了测量驻极话筒，我们需要一个频率固定的音频源，我们用信号源S1和S2分别接在喇叭两端，两个信号源发送固定的600hz频率，相位相差180°，即可产生固定频率音频信号。（因为信号源内阻有50欧和只能输出20ma电流，信号源设定幅度不等于喇叭两端电压幅度）

1）喇叭驱动：信号源发送600hz，峰峰值为5k，相位差180°的正弦波，示波器通道3和通道4分别采集喇叭两端电压，通过math功能(CH3-CH4)，得出喇叭两端电压峰峰值为1.1V(CH3-CH4)。这样就得到我们需要的固定频率音频。也能听到喇叭有声音输出。

2）驻极话筒输出：示波器通道ch1测量驻极话筒1，ch2测量电容耦合输出。可以看到驻极话筒工作时直流电压为6.05v，驻极话筒输出信号幅度为20.07mv。

说明驻极话筒输出信号幅度很小。

3）波形放大：驻极话筒输出信号幅度只有20mv左右，平常需要将波形进行放大后来驱动其他电路。首先用TINA仿真软件进行仿真，驻极话筒用信号源代替（20mv峰峰值，600hz，偏置6v），经过三极管放大后输出信号为4.4v。放大倍速为4400/20=220 倍。

在面包板上搭建仿真电路图，测量输入输出波形，放大倍数为2230/13.12=170  倍。仿真和实际电路放大倍数差距是由于三极管的开环放大倍速不相同。

分析了驻极话筒的原理，通过信号源发送固定频率驱动喇叭产生声音，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。交变信号较小，通过三极管再将小信号放大。

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