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电容式传声器

发布日期:2018-11-14 浏览量:495次

电容式传声器是音响系统常用的传声器,特别是驻极电容式传声器问世以来,由于其结构简单和使用方便,使电容式传声器进一步得到普及。

1)电容式传声器的原理,电容式传声器是依靠振膜振动引起的电容量变化实现换能的,因此称为电容式传声器,电容式传声器有极、头前置放大器和极化电压供给电路三部分组成,电容式传声器的基本结构,如图5-3所示。 

电容式传声器具有灵敏度高,动态范围大,频率响应宽且平坦,瞬态特性好和失真度低等特点,因此在广播电视,音乐录音及要求较高的舞台拾音等场合得到了广泛的应用。

电容式传声器的极头是一个平板电容器,它有两个极组成,一个是背极,它是固定不动的,另一个即是薄的振膜,有很薄的金属膜和金属化的塑料薄膜构成。

电容式传声器两个极板之间的距离很近,一般为20-50um,其间以空气为介质,容量约为50-200pF,外界声波可使振膜产生相应的振动,从而改变了两极板间的距离,使其电容量发生相应变化,导致与之串联的电阻器上的电流发生变化,在负载电阻r上产生一个交流输出电压,使声能转换成为电能,达到声-电转换的目的,由于极头的电容量C很小,其输出阻值很高,所以装有前置放大器电路,形成阻抗转换器,把高阻抗转换为低阻抗输出。

由此可见,电压的变化量△E与电容的变化量△C按反比关系变化,把这种电容量变化变成电信号的变化可有两种方式,一种是震荡检波方式,它将这种容量变化的电容器接在高频调谐回路中,利用电容量的变化产生谐振频率的变化,然后取出相应的电信号,这种方式电路较复杂,多用于无线传声器系统中,另一种是直流极化方式,经过高电阻r在电容器两端加一个直流极化电压,电容量的变化引起电流的变化,电阻r两端的电压随之相应变化,从而取出相应的电信号。

大多数电容式传声器都采用直流极化的方式来将电容量的变化转换成电压信号,极化电源电压u经过一个30-1000m欧的大电阻加在电容器的两极板上,向电容充电,当充电完毕后,电阻r上电流即为零,此电阻r上没有电压,当电容式传声器的振膜发生振动,引起c变化时,两块极板上的电荷量也将发生变化,这样在电阻r上便产生了与音频振动相对应的音频信号,由于该电路的输出阻抗很高,就要求接在其后的前置放大器有很高的输入阻抗,较低的噪声和良好的频率响应,一般的电容式传声器都采用这种直流极化方式。

电容式传声器有需要极化电源和前置放大器的缺点,尽管驻极体式电容式传声器省去了直流极化电源,但依然需要前置放大器,由于前置放大器的输入电阻抗很高,容易产生噪声,影响可靠性,这些都给电容式传声器的使用带来麻烦,近年来由于采用幻象供电方式和电路绝缘技术的提高,提高了电容式传声器的可靠性,从目前来看,电容式传声器的可靠性并不比动圈式传声器差。

以上是无指向性的压强式电容式传声器,为了获得指向性,如图4-3所示,应使振膜的两侧都受到声波的作用,即工作在声压差的状态下,这种电容式传声器是受力阻控制的,并且后极板往往有通孔、细缝或小气室,以形成声相移元件,从而获得指向性。

2)前置放大器   为了展宽传声器的低频响应要求,极化电阻r非常大,如此高的阻抗不能直接接传输线输出,否则容易引起外界干扰,而且传输线的分布电容也会导致低频响应恶化,因此必须采用前置放大器,它的作用将高输入阻抗变成低输出阻抗输出,前置放大器装在传声器的壳体内,成为电容式传声器的一个重要组成部分,它的性能直接影响电容式传声器的特性,对前置放大器的要求是输入阻抗高,噪声低,动态范围宽等,目前前置放大器基本上都有低噪声的场效应晶体管组成。根据电路构成形式,有单场效应管,场效应管和晶体管组合,互补场效应管组合等。

图5-4所示的是场效应管前置放大器实用线路,电源使用48v,采用幻象供电方式,经R3和极化电阻R加到传声器电容极板上,当传声器受到声波作用时,其感应的电信号经C1、R8家道场效应管栅极上,场效应管接成源极跟随器形式,其阻抗变换作用,变换成源极抵阻输出,然后经变压器耦合输出,图中电阻R5、R6是为场效应管提供偏压的分压电阻的,C2是正反馈电容,用以提该放大器的输入阻抗。 

3)幻想供电   电容式传声器的缺点是结构复杂,需要一套极化电压供给系统,给使用带来不便,采用幻象供电的方法可以较好的解决这一问题,幻象供电是利用传声器输出电缆内的信号芯线和屏蔽线作为直流供电的一种供电方式,把传声器的信号线作为传输信号和施加极化电压的复用通路,电容式传声器就可由原来的使用多芯电缆变为使用普通的二芯屏蔽电缆。利用调音台上提供的幻象供电向电容式传声器供电,这样可省去电容式传声器的供电电源,大大的方便了实际使用,例如由录音调音台向电容式传声器馈电时,就往往使用这种幻象供电方式,向电容式传声器提供前置放大器的电源和极化电源电压。

幻象供电只适用于平衡传输,对称输入的信号传输方式,且要求调音台有相应的幻象供电功能,不同类型的电容式传声器其直流工作电压不尽相同,如CR1-4型电容式传声器的直流工作电压为12v,CR1-3、CR-701的直流工作电压为48v,所以电容式传声器必须配置直流整流电源,幻象供电电路的基本方式如图5-5所示,从馈电侧看分为两种基本馈电方式,从受电侧看也分为两种基本受电方式,因此它可有四种组合方式。

图5-5(c)要求两只电阻R1、R2阻值相等,误差应小于0.4%,这种电路的电阻值配对简单,中点设置方便,但由于他的并联值作为传声器信号输出的负载,故传声器的输出信号内阻应小于250欧,图5-5(d)的电阻R对信号无影响,但对变压器的中点要求高,国际电工委员会和原联邦德国工业标准对幻相供电的规格都做了规定。

幻象供电的优点在于信号输出线与电源线合用,使电容式传声器的多芯电缆可减少为两芯屏蔽电缆,而且即使将它接到其他类型如动圈式传声器上,由于幻象电源是否接入与传声器的平衡输出无关,所以在调音台使用各种类型传声器时,如果采用幻象供电方式,就不必逐个注意电源的开关位置,使用十分方便。

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