Конденсаторные и электретные микрофоны

Принцип действия. Конструкция конденсаторного микрофона (рис. 5.14 а) представляет собой конденсатор, один из электродов которого массивный 3, а второй — тонкая натянутая мембрана 1. На конденсатор подано поляризующее напряжение U _o через высокоомное сопротивление R _H. Заметим, что источник поляризующего напряжения не расходует энергии, так как постоянной составляющей тока нет. При колебаниях мембраны емкость конденсатора С ₀ изменяется,

Рис. 5.14. Конденсаторный микрофон:

а) принцип действия; б) электрическая схема микрофона;

1 — мембрана; 2 — изоляционная прокладка; 3 — массивный электрод; 4 — зазор между электродами.

а так как заряд q остается постоянным (конденсатор не успевает перезаряжаться из-за большой постоянной времени R _н C _о = τ), то изменяется напряжение на нем. Это дополнительное напряжение Δ U = Е и будет являться ЭДС от действия звукового давления на мембрану (рис. 5.14 б). Напряжение, получаемое на нагрузке, несколько меньше ЭДС из-за падения напряжения на емкости конденсатора.

В электретном микрофоне, в отличие от конденсаторного, поляризующее напряжение образовано предварительной электризацией одного из электродов, изготовляемого из полимеров или керамических поляризующихся материалов. Такой электрод имеет металлическое покрытие, которое, по существу, и является электродом конденсатора, а электрет служит лишь источником поляризующего напряжения. Поляризация электрета постепенно уменьшается и через несколько лет требуется или его замена, или повторная поляризация. В этом недостаток электретного микрофона по сравнению с конденсаторным, но и достоинство, так как для него не требуется источник напряжения. По механическим, акустическим характеристикам, а также по конструкции электретный микрофон ничем не отличается от конденсаторного.

Частотная характеристика конденсаторного микрофона отличается своей равномерностью. В диапазоне до резонанса мембраны неравномерность может быть сделана очень малой,

Рис 5Л5. Схематический разрез капсюля микрофона:

1 — массивный электрод; 2 — мембрана; 3 — зазор между электродами; 4 — изоляционная прокладка; 5 — канавки для демпфирования: 6 — канал и резиновая пленка для выравнивания атмосферного давления.

Вследствие малой неравномерности характеристики конденсаторные микрофоны часто используют как измерительные.

Рис. 5.16. Частотная характеристика конденсаторного микрофона:

1 — без демпфирования; 2 — с демпфированием.

Измерительные микрофоны изготовляют на диапазон частот от 20—30 Гц до 30—40 кГц с неравномерностью 1 дБ до частоты 10 кГц и не более 6 дБ — выше 10 кГц. Размеры капсюля такого микрофона берут в пределах 6—15 мм, из-за этого он практически ненаправлен до частоты 20—40 кГц. Чувствительность его не превышает — 60 дБ. Микрофоны для передачи музыки имеют диапазон частот 20—20 000 Гц (КМС-14) с неравномерностью частотной характеристики в диапазоне 50—15 000 Гц не выше 6 дБ. Диаграм1ма направленности отклоняется от окружности только на самых высоких частотах передаваемого диапазона.

Недостаток конденсаторных микрофонов — необходимость применения усилителя возле самого капсюля. Раньше это сильно увеличивало размеры микрофона. С появлением полевых транзисторов это не вызывает особых конструктивных трудностей.