柱极体传声器

根据上述原理设计的前置放大器电路板直径约为10 mm(1/2inch)，其本身具有的微小体积，与高灵敏度的1/2inch驻极体传声器配合后可以大大缩小整个传声器系统的总体积，从而可以更好地满足复杂情况下对传声器体积的严格要求。2100433B

它具有结构简单、灵敏度高等优点，被广泛应用于语言拾音、声信号检测等方面。

驻极体传声器内部主要包括声电转换和阻抗变换两部分。声电转换部分包括振膜、极板、空隙三部分。声电转换的关键元件是振动膜，它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜，然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷，膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开，这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当声音传入时，振膜随声波的运动发生振动，此时振膜与固定电极间的电容量也随声音而发生变化。从而产生了随声波变化而变化的交变电压信号，如此就完成了声音转换为电信号的过程。电压变化的大小，反映了外界声压的强弱，这种电压变化频率反映了外界声音的频率。驻极体传声器振膜与极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。因而这个电信号输出阻抗很高，而且很弱。因此，不能将驻极体传声器的输出直接与音频放大器相接。而场效应晶体管具有输入阻抗极高、噪声系数低的特点，因此，一般是在传声器内部接入一只输入阻抗极高的结型场效应晶体三极管用来放大驻极体电容产生的电压信号，同时以比较低的阻抗在源极S或者漏极G输出信号，实现阻抗变换。

UOUT1或UOUT2为传声器的输出信号，由于UOUT1不会受到电源噪声VDD的影响，具有较强抗电源噪声干扰能力，所以将UOUT1接到前置放大器进行放大。

2 前置放大电路的设计分析

前置放大器的作用一方面是对电容传声头输出的信号进行预放大，另一方面主要是将电容头的高输出阻抗转换为低阻抗输出。小型前置放大器的电路主要包括两部分，其中一部分是场效应管组成的阻抗变换电路，另一部分就是下面将详细分析的放大电路。

2．1 放大电路的简化模型

传声器的前置放大电路如图2所示。

图2中运放采用了美国美信公司的麦克风前置放大器MAX4465，MAX4465为5脚SC70封装，低成本，微功耗。下面对这一电路的原理进行简化分析和说明。为便于电路的分析，令Z1=R1 1/(jωC1)，Z2=R2//1/(jωC2)=R2/(1 jωR2C2)，根据理想运放所具有的虚短和虚断的特点，可以得到电路的传递函数为：

从式(1)可以看出。当ω→∞或ω→0时，电路的传递函数Au→1。

2．2 中频段通带增益的估算

在语音信号的频段(20 Hz～20 kHz)内，选择合适的R2、C2值，使R2C2≈O，则1 jωR2C2≈1，若1 jωR1C1≈jωR1C1则带入式(1)传递函数中，可得Au≈1 R2/R1。若取R2=10R1，则Au=1 R2/R1≈R2/R1。

2．3 上限截止频率的估算

当信号的频率较高时，即在通频带内ω值较大，且R2=10R1时，式(1)可变为：

从上式可以看出，ω=1/(R2C2)，即f=1/(2πR2C2)是电路对应的上限截止频率。

2．4 下限截止频率的估算

当信号的频率较低时，即在通频带内ω值较小且R2=10R1时，则1 jωR2 C2≈1，式(1)可变为：

从上式可以看出，ω=1/(R1C1)时，即f=1/(2πR1C1)是电路对应的下限截止频率。

2．5 前置放大电路的仿真结果

在电路的设计过程中，我们用电路仿真软件进行了仿真验证。

上述估算结果和仿真结果基本一致，同时，前置放大电路的实际调试结果也与上述分析基本吻合。

发明地

驻极体传声器发明者为詹姆斯·韦斯特博士，它具有良好的中短波拾音特性。

传声器又称话筒，是一种能将声能转变成电信号的器件。常见的传声器有动圈式、晶体式、电容式等。传声器的主要参数有灵敏度、频率特性、输出阻抗、方向性等。

传声器根据不同的分类方法有不同种类。根据用途不同，有测量传声器、录音传声器、佩带式传声器、抗噪声传声器和近讲传声器等等。其中近讲传声器是近年来才开发的新产品，它能有效地消除近讲时所产生的齿音失真和气流声，特别适合于卡拉OK演唱。其中抗噪声传声器根据原理不同可分为压差式抗噪声传声器和接触式抗噪声传声器。