【经典】驻极体话筒结构原理及应用电路设计

2、灵敏度的选择
灵敏度的选择是使用中一个比较关键的问题， 灵敏度的选择是使用中一个比较关键的问题，究竟选 择灵敏度高好还是低好应根据实际情况而定。 择灵敏度高好还是低好应根据实际情况而定。 在要求动态范围较大的场合应选用灵敏度低一些， 动态范围较大的场合应选用灵敏度低一些 在要求动态范围较大的场合应选用灵敏度低一些，这 样录制的节目背景噪声较小、信噪比较高， 样录制的节目背景噪声较小、信噪比较高，声音听起来比 较干净、清晰，但对电路的增益相对就要求高的些； 较干净、清晰，但对电路的增益相对就要求高的些； 简易系统中可选用灵敏度高一点的产品 中可选用灵敏度高一点的产品， 在简易系统中可选用灵敏度高一点的产品，以减轻后 级放大电路增益的压力。 级放大电路增益的压力。
二、驻极体话筒的特性参数
工作电压U 1、 工作电压U
是指话筒正常工作时， 所加在话筒两端的最小电压。 U 是指话筒正常工作时， 所加在话筒两端的最小电压。 视型号不同而不同，即使同一种型号也有较大的离散性，通 视型号不同而不同，即使同一种型号也有较大的离散性， 常在1.5 1.5～ 之间。 常在1.5～12V 之间。
• uDS＝很高时，DG结击穿。 很高时 结击穿。 结击穿
（3） JFET的特性曲线 ） 的特性曲线
转移特性
iD = f ( uGS ) uDS = const.
饱和漏极电流： 饱和漏极电流： IDSS
uGS 2 iD = IDSS (1− ) UGS (off )
输出特性
(UGS (off ) ≤ uGS ≤ 0)
8、等效噪声级
由固有噪声引起的等效声压级。一般小于35分贝。 由固有噪声引起的等效声压级。一般小于35分贝。 35分贝
三、驻极体话筒的使用要点
驻极体话筒性能表现的好坏很大程度上取决于话筒在电 驻极体话筒性能表现的好坏很大程度上取决于话筒在电 路中的状态。话筒的状态又决定了内置场效应管的工作状态 场效应管的工作状态。 路中的状态。话筒的状态又决定了内置场效应管的工作状态。 因此场效应管在电路中的状态不仅决定了话筒能否正常工作， 因此场效应管在电路中的状态不仅决定了话筒能否正常工作， 而且决定了话筒工作性能的好坏。
1、驻极体极头的结构与工作原理 、驻极体极头的结构与工作原理 极头
驻极体极头的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄 驻极体极头的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄 极头 膜与一个上面有若干小孔的金属电极（称为背电极） 膜与一个上面有若干小孔的金属电极（称为背电极）构成 以及它们中间的几十µm厚的尼龙隔离垫组成，如图一所示。 厚的尼龙隔离垫组成， 以及它们中间的几十 厚的尼龙隔离垫组成 如图一所示。 驻极体薄膜实际上是一种很薄的特氟隆膜。 驻极体薄膜实际上是一种很薄的特氟隆膜。当此种膜经 过高压极化处理之后， 过高压极化处理之后，在其上面可以长期保留住一定数量 的负电荷。 的负电荷。 因为在振膜的 正面是负电荷， 正面是负电荷，在 其感应作用， 其感应作用，在具 有金属镀层的背面 和金属极板上， 和金属极板上，同 时感应出等量的正 电荷。 电荷。
AGC电路的基本概念 1、AGC电路的基本概念
自动增益控制： 自动增益控制：使放大电路的增益自动地随信号强度而 调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AGC AGC环 调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AGC环。 AGC环是闭环电子电路，它可以分成增益受控放大电路 AGC环是闭环电子电路，它可以分成增益受控放大电路 控制电压形成电路两部分 增益受控放大电路位于正向 两部分。 和控制电压形成电路两部分。增益受控放大电路位于正向 放大通路，其增益随控制电压而改变。 放大通路，其增益随控制电压而改变。
4、输出阻抗
话筒输出的交流负载阻抗。 话筒输出的交流负载阻抗。由于驻极体话筒经过场效应 管的变换，输出阻抗较小，一般小于2k 2k。 管的变换，输出阻抗较小，一般小于2k。
5、 灵敏度
话筒在自由场中、在外界的声压作用下， 话筒在自由场中、在外界的声压作用下，输出端开路时 所输出的电动势，单位是伏／ 可用毫伏／帕表示。 所输出的电动势，单位是伏／帕，可用毫伏／帕表示。国产 的驻极体话筒根据灵敏度不同分为4 分别以红、 的驻极体话筒根据灵敏度不同分为4档，分别以红、黄、蓝、 白四种不同色点标记， 红点灵敏度最高，白点最低。 白四种不同色点标记， 红点灵敏度最高，白点最低。
直流输入电阻R 对于结型场效应三极管，反偏时R 约大于10 ④ 直流输入电阻 GS：对于结型场效应三极管，反偏时 GS约大于 7 。
四、自动增益控制放大电路
AGC电路广泛用于各种接收机、 录音机和测量仪器中， 电路广泛用于各种接收机、 录音机和测量仪器中， 电路广泛用于各种接收机 它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内， 它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因而也称 自动电平控制； 用于话音放大器或收音机时， 自动电平控制； 用于话音放大器或收音机时，称为自动音量 控制。 控制。
3、驻极体话筒的接法
话筒有两根引出线，漏极D 话筒有两根引出线，漏极D与电源正极之间接一漏极电 信号由漏极经一隔直电容输出, 阻R，信号由漏极经一隔直电容输出,这种接法有一定的电 压增益，话筒的灵敏度比较高，但动态范围比较小。 压增益，话筒的灵敏度比较高，但动态范围比较小。 目前市售的驻极体话筒大多是这种方式连接。 目前市售的驻极体话筒大多是这种方式连接。
驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙， 驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形 成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质， 成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上 的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。 的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之 间有输出电极。 间有输出电极。 由于驻极体薄膜上分布有极化电荷。 由于驻极体薄膜上分布有极化电荷。当声波引起驻极体 薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离， 薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从 而引起电容发生变化，由于驻极体上的电荷量恒定， 而引起电容发生变化，由于驻极体上的电荷量恒定，根据公 的变化， 式Q=CU可知 :当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化， 从而输出电信号， 电的变换。 从而输出电信号，实现声--电的变换。
uGS=UGS(off) (<0)时，沟道开始夹断。 时 沟道开始夹断。 UGS(off) ：夹断电压 ,(<0)
B. uGS＝Const， uDS (>0)变化 (见p36) ， 变化 见 • uDS＝小时，耗Fra Baidu bibliotek层变化不
大，N型沟道＝>R。 型沟道＝ 。 型沟道 • uDS＝中等时， 中等时
uDS ↑→ 沟道 ↓→ R ↑⇒ I D 恒流
驻极体话筒结构原理 及应用电路设计
一、驻极体话筒的工作原理与结构
驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、 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、 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。 路中。 驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电 驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。 声电转换 两部分组成 转换的关键元件是驻极体振动膜 驻极体振动膜。 转换的关键元件是驻极体振动膜。
负载电阻R 1、负载电阻R的选择
场效应管的电路状态取决于负载电阻R和电源电压U的 场效应管的电路状态取决于负载电阻R和电源电压U 大小。 的大小可由下式算得： 大小。R的大小可由下式算得：
必须大于话筒的工作电压，小于最大工作电压。 UDS必须大于话筒的工作电压，小于最大工作电压。U太 小时将影响话筒的动态范围。一般应取电源电压 电源电压的 小时将影响话筒的动态范围。一般应取电源电压的1/2 较为 合适。 合适。
工作电流I 2、 工作电流I
I 是指话筒静态时流过话筒的电流，它就等于场效应 是指话筒静态时流过话筒的电流， 管的I 与工作电压类似，工作电流的离散性也较大， 管的IDS.与工作电压类似，工作电流的离散性也较大，通常 0.1～ 之间。 在0.1～1mA 之间。
最大工作电压U 3、最大工作电压U
最大工作电压U 最大工作电压UMDS是指场效应管漏源极两端能够承受的 最大电压。超过该电压时场效应管会被击穿造成永久损坏。 最大电压。超过该电压时场效应管会被击穿造成永久损坏。
控制电压形成电路的基本部件是AGC检波器和 控制电压形成电路的基本部件是AGC检波器和低通平滑 的基本部件是AGC检波器 滤波器。 滤波器。 放大电路的输出信号u0 放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除高频调制 分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。 当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大 uc增大使放大电 ui增大时 亦随之增大。 当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。 uc增大使放大电 路的增益下降， 路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号 的变化量，达到自动增益控制的目的。 的变化量，达到自动增益控制的目的。 放大电路增益的控制方法： 放大电路增益的控制方法： 改变晶体管的直流工作状态， ①改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放 大系数β。 大系数 。 在放大器各级间插入电控衰减器。 ②在放大器各级间插入电控衰减器。 用电控可变电阻作放大器负载等。 ③用电控可变电阻作放大器负载等。
2、 结型场效应管 、 结型场效应管(JFET)
（1）结构与符号 ）
N沟道
P沟道
沟道为例) （2）工作原理 (以N沟道为例 ） 以 沟道为例
A. uDS＝0， uGS变化 (见p35) ， 见 • uGS＝0时，存在 型导电沟道（N型区）。 存在N型导电沟道 型导电沟道（ 型区 型区） • uGS ＜ 0 时 ， 耗 尽 层 增 厚 ， 导 电 沟 道 变 薄 。 当
2、阻抗变换电路 、
驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小， 驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为 因而它的输出阻抗值很高， 几十pF。因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以上。因 它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器 阻抗变换器。 此，它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器。 通常用一个专用的场效应管和一个二极管复合组成阻抗变 换器。内部电气原理如图。 换器。内部电气原理如图。
iD = f ( uDS ) uGS = const.
表达式 转移特 性曲线
预夹断 线
满足: 满足 uGD＝UGS(off)
UGS(off) 夹断区
（4） 主要参数 ） 夹断电压U 漏极电流约为零时的U ① 夹断电压 GS(off)：漏极电流约为零时的 GS值 。
饱和漏极电流I 时对应的漏极电流。 ② 饱和漏极电流 DSS： UGS=0时对应的漏极电流。 时对应的漏极电流 低频跨导g 低频跨导反映了u 的控制作用。 ③ 低频跨导 m：低频跨导反映了 GS对iD的控制作用。gm可以在转移特 性曲线上求得，单位是mS(毫西门子 。 毫西门子)。 性曲线上求得，单位是 毫西门子 uGS 2 I DSS (1 − ) ∂iD U GS(off) gm = UDS gm = − （当U GS(off) ≤ uGS ≤ 0 时） ∂uGS U GS(off)
应保证RL的阻值要始终大于话筒输出阻抗的3 应保证RL的阻值要始终大于话筒输出阻抗的3～5倍才能 RL的阻值要始终大于话筒输出阻抗的 使话筒处于良好的匹配状态。由于话筒的输出阻抗在2k 2k左 使话筒处于良好的匹配状态。由于话筒的输出阻抗在2k左 因此RL至少要在10k以上才能满足要求 RL至少要在10k以上才能满足要求。 右，因此RL至少要在10k以上才能满足要求。
6、频率响应
一般指自由场频率响应， 一般指自由场频率响应，它是指话筒的灵敏度级和频 率的关系，用曲线来表示。 率的关系，用曲线来表示。驻极体话筒的频率响应一般较 为平坦。 为平坦。
7、指向性
话筒的灵敏度随声波入射方向而变化的特性。 话筒的灵敏度随声波入射方向而变化的特性。驻极体 话筒通常为全向性话筒。 话筒通常为全向性话筒。