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发表于 2005-5-12
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驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。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路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高,所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器,为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。) V! ^) o+ G% P% }" w$ Q
# Y% w4 l1 e1 a$ S8 \3 O 驻极体话筒工作原理/ m; e- W1 P q7 Q! I( \3 _
T, T2 q* ~% S# Q2 e/ u! ~. A 驻极体话筒工作原理: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。! K' r& T; y4 Z9 n2 A- B% T! J4 _
* n& B% k1 G$ x$ M" R1 y 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。
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+ ?* v: k/ L; m% r, f6 ^6 B* F! T 工作电压:Uds 1.5~12V,常用的有1.5V,3V,4.5V三种7 J1 a/ X9 I: N s% B) l3 M
1 ~9 x/ F: o+ e F 工作电流:Ids 0.1~1mA之间, {) l) n/ l q7 r8 ]
$ j" [* y# \2 R+ b% }1 M' o 输出阻抗: 一般小于2K(欧姆)
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/ k1 T$ z- J# O; r2 `! B& @ 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)
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& v8 Q, J- i6 D 频率响应: 一般较为平坦4 \$ O. J+ l# M+ k ]. r# ?# L
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指向性: 全向4 @; U6 p2 r) E9 S
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等效噪声级:小于35分贝
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极性判别:
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6 \, V( e0 x6 ?$ k% z 关于驻极体电容式话筒的检测方法是:首先检查引脚有无断线情况,然后检测驻极体电容式话筒。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。
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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&TImes;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,红表笔接的是漏极。
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7 ]: U( z: M" f$ b: E 驻极体话筒检测极性判别:将万用表拨至“R&TImes;100”或“R&TImes;1k”电阻挡,黑表笔接任意一极,红表笔接另外一极,读出电阻值数;对调两表笔后,再次读出电阻值数,并比较两次测量结果,阻值较小的一次中,黑表笔所接应为源极S,红表笔所接应为漏极D。同时阻值一大一小,也说明驻极体话筒质量是好的。若测得两次电阻值均为∞、或等于0Ω、或电阻值接近,则说明话筒已损坏或质量不好。+ l$ l7 \8 M- ~4 h6 R& o& K
6 o0 T8 O# j# S) k9 U: U0 K 灵敏度的判断:
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* z: O: t" m' j0 b0 B* {4 e 将万用表拨至“R&TImes;100”或“R×1k”电阻挡,按照图(a)所示,黑表笔(万用表内部接电池)接被测两端式驻极体话筒的漏极D,红表笔接接地端(或红表笔接源极S,黑表笔接接地端),此时万用表指针指示在某一刻度上,再用嘴对着话筒的入声孔吹气,万用表指针应有较大摆动。指针摆动范围越大,说明被测话筒的灵敏度越高。如果没有反应或反应不明显,则说明被测话筒已经损坏或性能下降。对于三端式驻极体话筒,按照图(b)所示,黑表笔仍接被测话筒的漏极D,红表笔同时接通源极S和接地端(金属外壳),然后按相同方法吹气检测即可。: T! Y8 h2 ?8 e
- t' t& S$ w1 D- n$ Q7 b3 b 将万用表拨至R×100档,两表笔分别接话筒两电极(注意不能错接到话筒的接地极),待万用表显示一定读数后,用嘴对准话筒轻轻吹气(吹气速度慢而均匀),边吹气边观察表针的摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅度越大,话筒灵敏度就越高,送话录音效果就越好。若摆动幅度不大(微动)或根本不摆动,说明此话筒性能差,不宜应用。对于三根引脚驻极体电容式话筒检测方法同上,只是黑表棒接输出引脚2脚,红表棒接引脚3脚。
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简洁麦克风放大器 R# w% M0 f2 u
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R2,R3,这是一种电压并联型负反馈,同样是稳定的。这种偏置电路的优点是少用电阻,电路简单,应用广泛。这种最简单的负反馈电路是很有意思的。不过这电路就算没有负反馈也没什么关系的。我就试验过。USB还得做线,用电池简单。耗电0.1MA不到,一节电池可以放几个月。
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8 @, H4 D7 _$ v, Y: b! X 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。
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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)
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电路分析:4 b, B" v& h; Q; D) _' [& P
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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。/ b4 n4 s9 Y: \- I; l& D7 C
$ O: Z+ `$ _' b* c 9014有以下几个放大倍数等级:A=60-150 B=100-300 C=200-600
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(笔者使用的-9014 C 998) D=400-1000) K8 H8 b0 i1 I
- }2 I/ y2 W# M/ Z 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。
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: s' E3 {# ~) ^4 B5 q 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。% J8 b) ]- p! B! ?8 t% F* b
~8 y. a# z3 Q# G: T8 K! c 自制电脑用高灵敏度麦克风
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2 S! u! p! [5 S 电脑用麦克风,通常由驻极体电容话筒组成。立体声插座输入,主要是为多声道输出提供接口,一般话筒不需要立体声双路输入,所以在输入插头处将左右两声道合为一路,即单声道的话筒把信号分成两路输入到机内的左右声道。! z! t9 m9 V0 g5 P+ W; j) S# H
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机箱的话筒输入插座上提供话筒的供电电源。(驻极体话筒内含一个场效应管组成的阻抗匹配器,所以需要电源)所以,不需要另装电池供电,从这一点讲,电脑用麦克风比扩大机上用的麦克风更简单。见下图+ m1 J4 |& h9 L/ k$ X- [: G
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可见要DIY一支电脑用话筒是十分简单的。材料:3.5MM立体声插头一支(0.5元),驻极体电容咪头一支(0.5元),单芯屏蔽线2米左右(1元),找一个合适的外壳装起来就成了,成本2元钱。
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驻极体电容话筒的优点是频响宽、音质好、灵敏度高、无方向性,用于语音通话是再好不过了。一般手机、会议用麦克风等都是这类话筒。 n k4 f- E& f
# \4 V( t5 o2 u" Y$ _ 电脑内部还可以通过设置(高级先项)将麦克风的灵敏度提高20db,(10倍电压增益)但随之带来底噪声大增。猜测其原因,可能是通过改变麦克风前置放大器的负反馈量来改变增益的,负反馈量越小,增益越大,灵敏度就越高,同时使机内的电磁干扰窜入话筒放大级,引起各川噪声大增。(电脑内的电磁辐射干扰十分强)所以,我们在使用麦克风时,如果能够不使用麦克风的“加强”功能,就尽量不用。9 u& m& n" J1 U8 L' J C% Y
7 G" \* Z( e" ]; S) @$ Y2 g 当夜深人静的时候,你还在使用QQ语聊,那么我们总是希望麦克风的灵敏度高些为好,我们可以轻声地说话,也可以让对方听清。虽然电脑内有麦克风加强,但使用中发现,点了加强后,噪声还是比较大的。不使用麦克风加强,怎么样使麦克风的灵敏度增大呢?我们可以在机外麦克风内加上一级前级放大,采用低噪声三极管,金属外壳,可以使噪声大大降低。有一定动手能力的朋友完全可以自己动手来制作一个“高灵敏度低噪声麦克风”的。下面,介绍自制的方法。
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电路原理见图。巧妙利用机内话筒插口上的电源,不另设电池给放大电路供电。采用一级共射放大,电压负反馈,稳定工作点,所以,不用调试一装即成。R1C1主要是为了提高S9014的发射极电压,而使基极电压高一些,以适应驻极体电容话筒头的工作电压。(至少要有0.8V到1.5V左右的电压,才能正常工作。)也可以用一支1N4148二极管代替。(利用其正向稳压特性)电路更简单。本级工作电流约为0.1MA左右。R2(15K)的作用,一是提供咪头合适的工作电压,又是咪头输出的负载电阻,同时又是S9014的电压负反馈偏置电阻。这样一个简单的电路,可提供约5到10倍的电压放大,完全可以代替机内的“加强”功能。
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/ G* x7 Z4 G8 f/ U P 【注:15K 的电阻可能要根据咪头的情况作调整。发射极的RC电路可以用一只二极管代替,体积更小,9014的三个电极,大多应该是有字面向自己,脚向下,从左到右分别为e-b-c。有朋友问,手机上用的咪头可以不可以用?一般原理是一样的,但灵敏度不一样,需要调节那个15K的电阻值,使灵敏度最高。】
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. l* {+ F0 T( k" z. ` 进一步的改进,可以适合动圈式话筒在电脑上用来K歌。动圈式话筒灵敏度低,但动态范围大,方向性呈心形,有较强的指向性。您的电脑如果配置了独立的声卡,(如:创新的Audigy4之类,有EAX控制台的)利用声卡的数码混响功能和家庭影院音响,就可以邀朋友在自己家中K歌了。其效果远比早期的数码卡拉OK前级强。(如:天逸的AD580,是那时K歌机中的娇娇者) |
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