驻极体电容式麦克风
电容式话筒结构示意图
下图是驻极体话筒结构示意图。相比于前面的电容话筒,它没有用于电容偏置的内部电池,取而代之的是带有驻极体材料的背板。由于驻极体内部包含有固定的电荷,从而可以将原来用于电容偏置的电源去掉。
另外,为了使得输出信号阻抗降低,驻极体麦克内部还包含着结型场效应管将驻极体电压变化转变成场效应管电阻变化。
二、驻极体话筒实际结构
通过上面介绍可以看到驻极体话筒是电容话筒的一种。 驻极体麦克风是由Sessler 与 West 发明
在网文 驻极体麦克风和电容麦克风的区别[3] 中介绍了电容话筒与驻极体话筒的区别。电容话筒的基本原理就是使用一个电容器作为声信号到电信号的转换器,这个电容的一个极板可以感应电压的变化,起到声音输入的作用,通常这一由金属化的高分子膜构成。如果这一高分的模式由驻极体材料组成,那么这就是驻极体麦克风。
下图显示了普通的驻极体话筒外观与内部的结构。
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NjQyNjc2NQ==&mid=2452244135&idx=1&sn=1c0e19f0a7e064c2be6eafc0832fdcc9&chksm=876ea8c5b01921d3e5eaae6c35cb5ebf5e4410c864e2966194217efee736ead5208df3263223&scene=27
驻极体薄膜在麦克风中通过前面的音孔感知外接声音压强的变化进而产生震动,改变了 与背板之间的距离。驻极体与背板相当于电容两个电极,电极之间的距离变化会改变电容的容量。如果两个电极之间存在一定量的电荷,会在两个电极之间产生电压。电压与电容容量之间成反比。
因此,驻极体薄膜与背板电极之间的距离变化会在背板电极上产生变化的电压,经过结型场效应管(FET)阻抗转换形成输出信号。
驻极体材料绝缘性与稳定性很好,内部的电荷会保存很长时间(数百年)。因此通常在介绍驻极体麦克风文章中都说,正是借助于驻极体内部的电荷的存在,使得驻极体麦克风在使用过程中不需要向普通的电容话筒那样有极化电压。
2、实际麦克内部结构差异
下面是对一款实际的驻极体麦克风拆开后的情况,其中的主要部件包括四个:
- 铝金属外壳;
- 镀有金属导电层的驻极体薄膜;
- 金属环;
- JFET以及电路板;
可以看到这个麦克风的内部结构与前面叙述的结构有着很大的差异。
除此之外,中间带有金属导电的驻极体薄膜非常薄,直观上来讲,很难想象这个带有金属层的薄膜是如何能够与金属外壳之间产生电压的。
麦克风的性能参数
3.1、指向性(Directivity)
指向性描述麦克风对于不同角度声音的灵敏度,规格上常用如下的polar pattern表示,在每个示意图中,虚线圆形的上方代表麦克风前方,下方代表麦克风的后方。
3.2、灵敏度级(Sensitivity)
声压:指声波通过某种媒质时,由振动产生的压强改变量。单位为Pa、μbar。1μbar=0.1Pa。
参考声压:P(ref) = 20μPa。
声压级(SPL):
例:1Pa声压的声压级为
灵敏度:指麦克风的开路电压与作用在其膜片上的声压之比。单位为mv/pa、mv/ubar。1mv/ubar = 10mv/pa。
参考灵敏度:Mr = 1V/Pa
灵敏度级:
例:1V/Pa灵敏度的灵敏度级为
3.3、信噪比(SNR)
信号与噪声的比例。
3.4、总谐波失真(THD)
总谐波失真是指输出信号比输入信号多出的谐波成分。谐波失真是系统不是完全线性造成的。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。总谐波失真与频率有关,一般来说,1khz频率处的总谐波失真最小,因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。
公式1:
上式中,符号G表示谐波分量的有效值,它将按要求在表示电流时被I代替,在表示电压时被U代替,H的值在与限制有关的每一个标准中给出。按照上述定义,THD不包含简谐波,并且,有一固定的谐波上限。
公式2:
上式中,Q为总有效值,Q1为基波有效值,可代表电压或电流,按照上述定义,THD包含间谐波和直流分量。
3.5、等效输入噪声(EIN)
无外声场时,仅由传声器固有噪声引起的输出电压,可以看作能产生相同有效值输出电压的外部声压级。
3.6、电源抑制比(PSRR)
电源抑制比(PSRR)是输入电源变化量(以伏为单位)与转换器输出变化量(以伏为单位)的比值,常用分贝表示。
3.7、输出阻抗(Zout)
https://blog.csdn.net/weixin_39671078/article/details/82414208