3.8. Микрофоны.

3.8. МИКРОФОНЫ

Микрофоны классифицируются по признаку преобразования акустических колебаний в электрические и подразделяются на электродинамические, электромагнитные, электростатические (конденсаторные и электретные), угольные и пьезоэлектрические.

Микрофоны характеризуются следующими параметрами:

Чувствительность микрофона - это отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.

Номинальный диапазон рабочих частот - диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры .

Неравномерность частотной характеристики - разность между максимальным и минимальным уровнем чувствительности микрофона в номинальном диапазоне частот.

Модуль полного электрического сопротивления - нормированное значение выходного или внутреннего электрического сопротивления на частоте 1 кГц.

Характеристика направленности - зависимость чувствительности микрофона (в свободном поле на определённой частоте) от угла между осью микрофона и направлением на источник звука.

Уровень собственного шума микрофона - выраженное в децибелах отношение эффективного значения напряжения, обусловленного флуктуациями давления в окружающей среде и тепловыми шумами различных сопротивлений в электрической части микрофона, к напряжению, развиваемому микрофоном на нагрузке при давлении 1 Па при воздействии на микрофон полезного сигнала с эффективным давлением 0,1 Па.

В телефонных аппаратах, в основном, применяются электродинамические, электретные и угольные микрофоны. Но, как правило, в 95% кнопочных ТА применяются электретные микрофоны, которые имеют повышенные электроакустические и технические характеристики:

- широкий частотный диапазон;

- малую неравномерность частотной характеристики;

- низкие нелинейные и переходные искажения;

- высокую чувствительность;

- низкий уровень собственных шумов. На рис. 3.61 приведена схема, объясняющая принцип работы конденсаторного микрофона. Выполненные из электропроводного материала мембрана (1) и электрод (2) разделены изолирующим кольцом (3) и представляют собой конденсатор. Жёстко натянутая мембрана под воздействием звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода. Конденсатор включен в электрическую цепь последовательно с источником напряжения постоянного тока GB и активным нагрузочным сопротивлением R. При колебаниях мембраны ёмкость конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления. В электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

Электретные микрофоны по принципу работы являются теми же конденсаторными, но постоянное напряжение в них обеспечивается зарядом электрета, тонким слоем нанесённого на мембрану и сохраняющим этот заряд продолжительное время (свыше 30 лет).

Поскольку электростатические микрофоны обладают высоким выходным сопротивлением, то для его уменьшения, как правило, в корпус микрофона встраивают истоковый повторитель на полевом n-канальном транзисторе с р-n переходом. Это позволяет снизить выходное сопротивление до величины не более 3+4 кОм и уменьшить потери сигнала при подключении к входу усилителя сигнала микрофона.

На риc 3.62 приведена внутренняя схема электретного микрофона с тремя выводами МКЭ-3.

У электретных микрофонов с двумя выводами выход микрофона выполнен по схеме усилителя с открытым стоком.

На рис. 3.64 приведена внутренняя схема электретного микрофона с двумя выводами МКЭ-389-1. Схема подключения такого микрофона приведена на рис. 3.63. По этой схеме можно подключать практически все электретные микрофоны с двумя выводами, и отечественные и импортные.

На рис. 3.67 приведены размеры и назначение выводов электретных микрофонов. В табл. 3.15 приведены их технические характеристики.

Ток потребления микрофона МЭК-1 не более 0,2 мА, МКЭ-377-1 и МКЭ-378 не более 0,35 мА. Потребляемый ток микрофонов М1-А2, М1-Б2 и М-7 не более 70 мкА.

Отличие микрофона МКЭ-332 от МКЭ-333 в том, что МКЭ-332 односторонненаправленный, а МКЭ-333 ненаправленный.

Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при звуковом давлении 3 Па для микрофонов МКЭ-377-1 и МКЭ-389-1 не более 4 %, МКЭ-378 не более 1 %.

Неравномерность частотной характеристики чувствительности в номинальном диапазоне частот для микрофона МКЭ-3 не более 12 дБ, а для М1-А2, М1-Б2, МЭК-1 и МКЭ-389-1 не более ±2 дБ.