Как работает электретный микрофон?
По своей структуре и принципу функционирования электретные микрофоны можно отнести к разряду конденсаторов, за исключением того, что постоянное напряжение обеспечивается за счет заряда электрета. Электрет наноситься на мембрану и, по своим свойствам, способен сохранять заряд достаточно продолжительное время.
В связи с тем, что данному классу микрофонов свойственно высокое выходное сопротивление, в их корпусе размещают истоковый повторитель на полевом транзисторе. Вследствие чего выходное сопротивление снижается до величины 3…4кОм, что, при подключении к входу микрофонного усилителя, ведет к уменьшению потери сигнала.
Широкое распространение получили электретные микрофоны с тремя и двумя выводами. Трех выводные микрофоны имеют истоковый выход, а двух выводные сконструированы по принципу усилителя с открытым стоком.
Электретные микрофоны, являясь очень качественными и умеренно дорогими, имея высокие акустические показатели, по многим показателям превосходят динамические микрофоны.
Для оптимального функционирования микрофона необходимо, при подключении его к входу усилителя, подать на него необходимое питание. В зависимости от модели прибора диапазон напряжения может составлять от 1,5В до 12В.
Особенностям строения трех выходного электретного микрофона, характерно соединение минуса с корпусом. Питание осуществляется непосредственно через плюсовой выход. Далее через разделительный конденсатор, осуществляется подключение к входу усилителя мощности.
Для двух выходного электретного микрофона характерна подача питания через ограничительный резистор на положительный выход. Выходной сигнал снимается тут же. Далее, сигнал так же подается через разделительный конденсатор на вход усилителя мощности.
Электретный микрофон представляет собой своего рода конденсатор емкость которого меняеться в зависимости от звукового давления на его обкладку. Для того чтобы услышать эти слабые колебания нужен усилитель с хорошим коэффициентом усиления.
Для получения хорошего усиления возьмем транзисторы с коэффициентом усиления порядка 220. Этим требования удовлетворяют транзисторы bc547. Схему будем собирать на монтажной плате. Схема имеет 3 каскада. При подключении самого электретного микрофона важно соблюдать полярность. Минусом на нем является тот вывод который соединен с корпусом. В случае ошибки работать не будет!
Маркировка
Марка микрофона обычно наносится на его корпусе и состоит из букв и цифр. Буквы указывают тип микрофона:
- МД — катушечный (или «динамический»),
- МДМ — динамический малогабаритный,
- ММ — миниатюрный электродинамический,
- MЛ — ленточный,
- МК — конденсаторный,
- МКЭ — электретный,
- МПЭ — пьезоэлектрический.
Цифры обозначают порядковый номер разработки. После цифр стоят буквы А, Т и Б, обозначающие, что микрофон изготовлен в экспортном исполнении — А, Т — тропическом, а Б — предназначен для бытовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).
Маркировка микрофона ММ-5 отражает его конструктивные особенности и состоит из шести символов:
- первый и второй …………… ММ — микрофон миниатюрный;
- третий ………………………….. 5 — пятое конструктивное исполнение;
- четвертый и пятый ……….. две цифры, обозначающие типоразмер;
- шестой …………………………. буква, которая характеризует форму акустического входа (О — круглое отверстие, С — патрубок, Б — комбинированное).
В практике радиолюбителей используется несколько основных типов микрофонов: угольные, электродинамические, электромагнитные, конденсаторные, электретные и пьезоэлектрические.
Электродинамические микрофоны
Название микрофонов этого типа считается устаревшим и сейчас эти микрофоны называют катушечными.
Микрофоны этого типа очень часто используют любители звукозаписи, благодаря их сравнительно высокой чувствительности и практической нечувствительности к атмосферному влиянию, в частности, действию ветра.
Они также не боятся толчков, просты в использовании и обладают способностью выдерживать без повреждений большие уровни сигналов. Положительные качества этих микрофонов преобладают над их недостатком: средним качеством записи звука.
В настоящее время для радиолюбителей большой интерес представляют выпускаемые отечественной промышленностью малогабаритные динамические микрофоны, которые используются для звукозаписи, звукопередачи, звукоусиления и различных систем связи.
Изготавливаются микрофоны четырех групп сложности — 0, 1, 2 и 3. Микрофоны малогабаритные групп сложности 0, 1 и 2 используются для звукопередачи, звукозаписи и звукоусиления музыки и речи, а группы 3 — для звукопередачи, звукозаписи и звукоусиления речи.
Условное обозначение микрофона состоит из трех букв и цифр. Например, МДМ-1, микрофон динамический малогабаритный первого конструктивного исполнения.
Особый интерес представляют электродинамические миниатюрные микрофоны серии ММ-5, которые можно впаивать прямо в плату усилителя или использовать в качестве встроенного элемента радиоэлектронной аппаратуры.
Микрофоны относятся к четвертому поколению компонентов, которые разработаны для РЭА на транзисторах и интегральных микросхемах.
Микрофон ММ-5 выпускается одного типа в двух вариантах: высокоомном (600 Ом) и низкоомном (300 Ом), а также тридцати восьми типоразмеров, которые отличаются только сопротивлением обмотки постоянному току, расположением акустического входа и его вида.
Основные электроакустические параметры и технические характеристики микрофонов серии ММ-5 приведены в табл. 1.
Таблица 1.
| Тип микрофона | ММ-5 | |
| Вариант исполнения | низкоомный | высокоомный |
| Номинальный диапазон рабочих частот, Гц |
500…5000 | |
| Модуль полного электрического сопротивления обмотки, Ом |
135115 | 900±100 |
| Чувствительность на частоте 1000 Гц, мкВ/Па, не менее (сопротивление нагрузки) |
300 (600 Ом) | 600 (300 Ом) |
| Средняя чувствительность в диапазоне 500…5000 Гц, мкВ/Па, не менее (сопротивление нагрузки) |
600 (600 Ом) | 1200 (3000 Ом) |
| Неравномерность частотной характеристики чувствительности в номинальном диапазоне частот, дБ, не более |
24 | |
| Масса, г, не более | 900 ± 100 | |
| Срок службы, год, не менее | 5 | |
| Размеры, мм | 9,6×9,6×4 | |
Рис. 1. Принципиальная схема включения на входе УЗЧ громкоговорителя в качестве микрофона.
При отсутствии динамического микрофона радиолюбители часто используют вместо него обычный электродинамический громкоговоритель (рис. 1).
Электромагнитные микрофоны
Для усилителей низкой частоты, собранных на транзисторах и имеющих низкое входное сопротивление, обычно используют электромагнитные микрофоны.
Электромагнитным микрофонам свойственна обратимость, то есть они могут использоваться и как телефоны. Широкое распространение имеют так называемый дифференциальный микрофон типа ДЭМШ-1 и его модификация ДЭМШ-1А.
Неплохие результаты получаются при использовании вместо электромагнитных микрофонов ДЭМШ-1 и ДЭМ-4М обычных электромагнитных наушников от головных телефонов ТОН-1, ТОН-2, ТА-56 и др. (рис. 2 — 4).
Рис. 2. Принципиальная схема включения на входе УЗЧ электромагнитного наушника в качестве микрофона.
Рис. 3. Принципиальная схема включения электромагнитного микрофона на входе УЗЧ на транзисторах.
Рис. 4. Принципиальная схема включения электромагнитного микрофона на входе УЗЧ на операционном усилителе.
Угольные микрофоны
Невзирая на то что угольные микрофоны постепенно вытесняются микрофонами других типов, но благодаря простоте конструкции и достаточно высокой чувствительности они все еще находят свое место в различных устройствах связи.
Наибольшее распространение имеют угольные микрофоны, так называемые телефонные капсюли, в частности, МК-10, МК-16, МК-59 и др.
Наиболее простая схема включения угольного микрофона приведена на рис. 7. В этой схеме трансформатор должен быть повышающим и для угольного микрофона с сопротивлением R = 300…400 Ом его можно намотать на Ш-образном железном сердечнике с сечением 1…1,5 см2.
Первичная обмотка (I) содержит 200 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,2 мм, а вторичная (II) — 400 витков ПЭВ-1 диаметром 0,08…0,1 мм.
Угольные микрофоны в зависимости от их динамического сопротивления делят на 3 группы:
- низкоомные (около 50 Ом) с током питания до 80 мА;
- среднеомные (70… 150 Ом) с током питания не более 50 мА;
- высокоомные (150…300 Ом) с током питания не более 25 мА.
Из этого следует, что в цепи угольного микрофона необходимо устанавливать ток, соответствующий типу микрофона. В противном случае при большом токе угольный порошок начнет спекаться и микрофон испортится.
При этом появляются нелинейные искажения. При очень малом токе резко снижается чувствительность микрофона. Угольные капсюли могут работать и при пониженном токе источника питания, в частности, в усилителях на лампах и транзисторах.
Снижение чувствительности при пониженном питании микрофона компенсируется простым повышением коэффициента усиления усилителя звуковой частоты.
В этом случае улучшается частотная характеристика, значительно снижается уровень шумов, повышается стабильность и надежность работы.
Рис. 7. Принципиальная схема включения угольного микрофона с использованием трансформатора.
Вариант включения угольного микрофона в усилительный каскад на транзисторе дано на рис 8.
Вариант включения угольного микрофона в сочетании с транзистором на входе лампового усилителя звуковой частоты по схеме рис. 9 позволяет получить большое усиление по напряжению.
Рис. 8. Принципиальная схема включения угольного микрофона на входе транзисторного УЗЧ.
Рис. 9. Принципиальная схема включения угольного микрофона на входе гибридного УЗЧ, собранного на транзисторе и электронной лампе.
Литература: В.М. Пестриков — Энциклопедия радиолюбителя.
