Применение микрофонов других типов

Все микрофоны могут быть определены как электроакустические преобразователи, которые с использованием особой механической системы преобразуют изменяющееся акустическое давление звуковой волны в изменяющиеся по величине электрический ток или напряжение. Несмотря на то что существует большое количество типов микрофонов, только два из них, за исключением угольного микрофона, объединяют в себе неприхотливость, надежность и низкую стоимость, необходимые для их применения в телефонных аппаратах. Один класс составляют электромагнитные, или электродинамические, микрофоны, а второй — электретные микрофоны.

Электродинамический микрофон.Микрофон электродинамического типа имеет диафрагму,прикрепленную к небольшой катушке, проводу, либо полоске, которые находятся в магнитном поле, образованном полюсами постоянного магнита. Устройство микрофона показано на рис. 2.8.

Рис. 2.8.Электромагнитный, или электродинамический, микрофон (поперечный разрез)

Звуковые волны, воздействуя на диафрагму, заставляют ее перемещаться совместно с катушкой. Перемещение катушки в поле постоянного магнита приводит к возникновению электрического тока, протекающего по катушке, величина которого будет пропорциональна скорости перемещения. Таким образом, энергия звуковой волны преобразуется в изменяющийся электрический ток, который может быть усилен и передан.

Перемещающаяся диафрагма заставляет перемещаться проводник в магнитном поле, что вызывает возникновение в проводнике пропорциональной скорости перемещения ЭДС.

Электретный микрофон.Микрофоны электретного типа были известны достаточно давно,однако для практического применения в телефонной связи оказалось необходимым разработать высококачественные диэлектрические материалы и недорогие усилители. Электрет можно рассматривать как электростатический эквивалент постоянному магниту. Он представляет диэлектрический материал, способный сохранять электрический заряд практически бесконечно долго. Зависимость между величинами напряжения (V), емкости (C), и заряда (Q) описывается следующим простым соотношением:

Свойством конденсатора является способность сохранять электрический заряд, величина которого пропорциональна емкости конденсатора. В электретном микрофоне одну из пластин такого конденсатора образует перемещающаяся диафрагма. Следовательно, заряд на пластинах такого конденсатора изменяется в зависимости от перемещения диафрагмы, вызванного звуком, что приводит к изменению напряжения на входе микрофона.

Если электрет представляет диэлектрик, который заключен между двумя металлическими пластинами, то он образует специальный вид конденсаторов. Заряд величиной Q постоянно хранится в материале электрета. Следовательно, если одна из обкладок конденсатора выполнена в виде диафрагмы микрофона, то напряжение на выходе будет изменяться в соответствии с перемещениями диафрагмы (пропорционально изменению расстояния между обкладками конденсатора). Такие изменения напряжения весьма незначительны и требуют применения усилителей.

В качестве диэлектрических материалов для современных электретных микрофонов применяются политетрафторэтиленовые или полиэтилентерефталатные полимерные материалы. Они выполняются в виде тонких пленок с нанесенной с одной стороны металлической пленкой. Заряд в материале индуцируется под воздействием коронного разряда, сопровождающегося захватом электронов в материале под воздействием внешнего электрического поля. После обработки в разряде материал может помещаться в корпус, имеющий примерно 18 мм в диаметре и примерно 18 мм в длину.

Один из вариантов конструкции приведен на рис. 2.9.

Рис. 2.9.Конструкция электретного микрофона

В окончательном виде микрофон очень напоминает студийный конденсаторный микрофон ленточного типа, однако он не нуждается в приложении поляризующего напряжения. Подобно микрофону ленточного типа, электретный микрофон также обладает очень высоким внутренним полным комплексным сопротивлением.

Согласование с низкоомными цепями осуществляется в ряде случаев с использованием истокового повторителя, выполненного на полевом транзисторе, который монтируется внутри корпуса микрофона. Диаметр рабочей диафрагмы составляет около 15 мм, а емкость микрофона равна 15 пкФ. Стабильность хранения заряда в материале достаточна для практического применения таких типов микрофонов, а общий уровень нелинейных искажений может быть менее 1%, тогда как для угольных микрофонов уровень таких искажений составляет от 8 до 10%.