驻极体话筒也称驻极体传声器,它是利用驻极体材料制成的一种特殊电容式“声—电”转换器件。其主要特点是体积小、结构简单、频响宽、灵敏度高、耐震动、价格便宜。驻极体话筒是目前最常用的传声器之一,在各种传声、声控和通信【设备】(如无线话筒、盒式录音机、声控电灯开关、电话机、手机、多媒体电脑等)中【应用】非常普遍。电子爱好者在制作或维修各种具有“声—电”转换功能的电路时,不可避免地要跟驻极体话筒打交道,掌握驻极体话筒的识别与正确使用方法是很有必要的。

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一、如何识别驻极体话筒
1.结构及特点
      驻极体话筒的内部结构如图1(a)所示,它主要由“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片,它以一片极薄的塑料膜片作为基片,在其中一面蒸发上一层纯金属薄膜,然后再经过高压电场“驻极”处理后,在两面形成可长期保持的异性电荷——这就是“驻极体”(也称“永久电荷体”)一词的来历。振动膜片的金属薄膜面向外(正对音孔),并与话筒金属外壳相连;另一面靠近带有气孔的金属极板,其间用很薄的塑料绝缘垫圈隔离开。这样,振动膜片与金属极板之间就形成了一个本身具有静电场的电容——可见驻极体话筒实际上是一种特殊的、无需外接极化电压的电容式话筒。金属极板与专用场效应管的栅极G相接,场效应管的源极S和漏极D作为话筒的引出电极。这样,加上金属外壳,驻极体话筒一共有3个引出电极,其内部电路如图1(b)所示。如果将场效应管的源极S(或漏极D)与金属外壳接通,就使得话筒只剩下了2个引出电极。
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        驻极体话筒的工作原理是这样的:当驻极体膜片遇到声波振动时,就会引起与金属极板间距离的变化,也就是驻极体振动膜片与金属极板之间的电容随着声波变化,进而引起电容两端固有的电场发生变化(U=Q/C),从而产生随声波变化而变化的交变电压。由于驻极体膜片与金属极板之间所形成的“电容”容量【比较】小(一般为几十波法),因而它的输出阻抗值(XC=1/2πfC)很高,约在几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与一般音频放大器的输入端相匹配的,所以在话筒内接入了一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。通过输入阻抗非常高的场效应管将“电容”两端的电压取出来,并同时进行放大,就得到了和声波相对应的输出电压信号。
        驻极体话筒内部的场效应管为低噪声专用管,它的栅极G和源极S之间复合有二极管VD,参见图1(b)所示,主要起“抗阻塞”作用。由于场效应管必须工作在合适的外加直流电压下,所以驻极体话筒属于有源器件,即在使用时必须给驻极体话筒加上合适的直流偏置电压,才能保证它正常工作,这是有别于一般普通动圈式、压电陶瓷式话筒之处。
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2.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,其外形如图2(a)所示。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,微型驻极体话筒已被广泛【应用】于各种微型录音机、微型数码摄像机、手机等电子产品中。
       除了机装型驻极体话筒外,将机装型驻极体话筒装入各式各样的带有座架或夹子的外壳里,并接上带有2芯或3芯插头的屏蔽电线(有的还接了开关),就做成了【我们】经常见到的形形色色、可方便移动的外置型驻极体话筒,其外形如图2(b)所示。
3.主要参数
      表征驻极体话筒各项性能指标的参数主要有以下几项:
(1)工作电压(UDS)。这是指驻极体话筒正常工作时,所必须施加在话筒两端的最小直流工作电压。该参数视型号不同而有所不同,即使是同一种型号也有较大的离散性,通常厂家给出的典型值有1.5V、3V和4.5V这3种。
(2)工作电流(IDS)。这是指驻极体话筒静态时所通过的直流电流,它实际上就是内部场效应管的静态电流。与工作电压类似,工作电流的离散性也较大,通常在0.1~1mA。
(3)最大工作电压(UMDS)。这是指驻极体话筒内部场效应管漏、源极两端所能够承受的最大直流电压。超过该极限电压时,场效应管就会被击穿损坏。
(4)灵敏度。这是指话筒在一定的外部声压作用下所能产生音频信号电压的大小,其单位通常用mV/Pa(毫伏/帕)或dB(0dB=1000mV /Pa)。一般驻极体话筒的灵敏度多在0.5~10mV/Pa或-66~-40dB范围内。话筒灵敏度越高,在相同大小的声音下所输出的音频信号幅度也越大。
(5)频率响应。也称频率特性,是指话筒的灵敏度随声音频率变化而变化的特性,常用曲线来表示。一般说来,当声音频率超出厂家给出的上、下限频率时,话筒的灵敏度会明显下降。驻极体话筒的频率响应一般较为平坦,其普通产品频率响应较好(即灵敏度【比较】均衡)的范围在100Hz~10kHz,质量较好的话筒为 40Hz~15kHz,优质话筒可达20Hz~20kHz。
(6)输出阻抗。这是指话筒在一定的频率(1kHz)下输出端所具有的交流阻抗。驻极体话筒经过内部场效应管的阻抗变换,其输出阻抗一般小于3kΩ。
(7)固有噪声。这是指在没有外界声音时话筒所输出的噪声信号电压。话筒的固有噪声越大,工作时输出信号中混有的噪声就越大。一般驻极体话筒的固有噪声都很小,为微伏级电压。
(8)指向性。也叫方向性,是指话筒灵敏度随声波入射方向变化而变化的特性。话筒的指向性分单向性、双向性和全向性3种。单向性话筒的正面对声波的灵敏度明显高于其他方向,并且根据指向特性曲线形状,可细分为心形、超心形和超指向形3种;双向性话筒在前、后方向的灵敏度均高于其他方向;全向性话筒对来自四面八方的声波都有基本相同的灵敏度。常用的机装型驻极体话筒绝大多数是全向性话筒。
4.型号与引脚识别
      由于驻极体话筒的型号命名各厂家不统一,可谓各行其事,无规律可循。要想知道某一型号产品的性能和有关参数等,一般只能查看厂家说明书或相关的参数手册。业余条件下,对于不同型号的驻极体话筒,只要体积和引脚数相同、灵敏度等参数相近,一般均可以直接代换使用。附表列出了部分常用驻极体话筒的主要参数,供参考。
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       驻极体话筒的引脚识别方法很简单,无论是直插式、引线式或焊脚式,其底面一般均是印制电路板,如图3所示。对于印制电路板上面有2部分敷铜的驻极体话筒,与金属外壳相通的敷铜应为“接地端”,另一敷铜则为“电源/信号输出端”(有“漏极D输出”和“源极S输出”之分)。对于印制电路板上面有3部分敷铜的驻极体话筒,除了与金属外壳相通的敷铜仍然为“接地端”外,其余2部分敷铜分别为“S端”和“D端”。有时引线式话筒的印制电路板被封装在外壳内部,无法看到(如国产CRZ2-9B型),这时可通过引线来识别:屏蔽线为“接地端”,屏蔽线中间的2根芯线分别为“D端”(红色线)和“S端”(蓝色线)。如果只有1根芯线(如国产CRZ2-9型),则该引线肯定为“电源/信号输出端”。

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