Электретный микрофон

Содержание

Электретные микрофоны стали одними из самых первых – они были созданы в 1928 году и по сей день остаются важнейшими электретными приборами. Однако если в прошлом использовались восковые термоэлектреты, то в наши дни технологии существенно продвинулись вперед.

Остановимся подробнее на особенностях таких микрофонов и их отличительных характеристиках.

Что это такое?

Электретные микрофоны считаются одним из подвидов конденсаторных устройств. Визуально они напоминают небольшой конденсатор и отвечают всем современным требованиям к мембранным устройствам. Обычно изготавливаются из поляризованной пленки с нанесенным на нее тончайшим слоем металла. Такое покрытие представляет собой одну из граней конденсатора, вторая при этом выглядит как твердая плотная пластина: звуковое давление действует на колышущуюся диафрагму и тем самым вызывает изменение характеристик емкости самого конденсатора.

Устройство электронного слоя предусматривает статичное покрытие, оно выполняется из самых качественных материалов с высокими акустическими и механическими характеристиками.

Как и любое другое устройство, электретный микрофон имеет свои достоинства и недостатки.

К преимуществам такой техники относят ряд факторов:

• имеют низкую себестоимость, благодаря чему такие микрофоны и считаются одними из наиболее бюджетных на современном рынке;
• могут применяться в качестве устройств для проведения конференций, а также устанавливаться в бытовых микрофонах, персональных компьютерах, видеокамерах, а также в домофонах, приспособлениях для прослушивания и мобильных телефонах;
• более современные модели нашли свое применение в производстве измерителей качества звучания, а также в оборудовании для вокала;
• потребителям доступны как изделия с разъемами типа XLR, так и устройства с разъемом 3,5 мм, а также проводными клеммами.

Как и многие другие установки конденсаторного типа, электретная техника характеризуется повышенной чувствительностью и продолжительной стабильностью. Такие изделия отличаются высокой стойкостью к повреждениям, ударам и воздействию воды.

Впрочем, не обошлось и без недочетов. Минусами моделей стали некоторые их особенности:

• они не могут использоваться для каких-то больших серьёзных проектов, так как подавляющее большинство звукорежиссеров считает такие микрофоны худшим из предлагаемых вариантов;
• так же, как и типовым конденсаторным микрофонам, электретным установкам необходим дополнительный источник подпитки – хотя в данном случае будет вполне достаточно только 1 В.

Электретный микрофон довольно часто становится элементом общей системы визуального и звукового мониторинга.

За счет компактных размеров и высокой гидростойкости их можно установить почти везде. В комбинации с миниатюрными камерами они оптимально подходят для того, чтобы вести наблюдение за проблемными и труднодоступными местами.

Устройство и характеристики

Электретные конденсаторные устройства в последние годы все чаще устанавливаются в бытовых микрофонах. Они имеют довольно широкий диапазон воспроизводимых частот – от 3 до 20000 Гц. Микрофоны такого вида дают выраженный электрический сигнал, параметры которого в 2 раза больше, чем у традиционного угольного устройства.

Современная радиопромышленность предлагает пользователям электретные микрофоны нескольких видов.

МКЭ-82 и МКЭ-01 – по своим габаритам они идентичны угольным моделям.

МК-59 и их аналоги – их допускается устанавливать в самый обычный телефонный аппарат без его переделки. Электретные разновидности микрофонов намного дешевле, чем стандартные конденсаторные, потому радиолюбители отдают предпочтение именно им. Российские производители также наладили выпуск большого ассортимента электретных микрофонов, среди которых максимальное распространение получила модель МКЭ-2. Это устройство односторонней направленности, предназначенное для использования в катушечных магнитофонах первой категории.

Отдельные модели пригодны для монтажа в любую радиоэлектронную технику — МКЭ-3, а также МКЭ-332 и МКЭ-333.

Такие микрофоны обычно изготавливаются в пластиковом корпусе. Для фиксации на лицевой панели предусмотрен фланец, подобные устройства не допускают сильной тряски и силовых ударов.

Пользователи часто задаются вопросом о том, какой микрофон (электретный либо же традиционный конденсаторный) предпочтительнее. Выбор оптимальной модели зависит от каждой конкретной ситуации с учетом особенностей будущего использования оборудования и финансовых ограничений покупателя. Электретный микрофон намного дешевле конденсаторных емкостных, в то же время по качеству вторые значительно выигрывают.

Если говорить о принципе действия, то в обоих микрофонах он одинаков, то есть внутри заряженного конденсатора при малейших колебаниях одной либо нескольких обкладок возникает напряжение. Единственное различие заключается в том, что в стандартном конденсаторном микрофоне необходимая зарядка поддерживается при помощи непрерывного поляризующегося напряжения, которое подается в устройство.

В электретном устройстве предусмотрен слой специального вещества, которое представляет собой некий аналог постояннодействующего магнита. Оно создаёт поле без какой-либо наружной подпитки – таким образом напряжение, которое подается на электретный микрофон, предназначается не для того, чтобы зарядить конденсатор, а для поддержки питания усилителя на едином транзисторе.

В большинстве случаев электретные модели представляют собой компактные дешевые установки со средними электрозвуковыми характеристиками.

В то время как классические конденсаторные относятся к категории дорогостоящего профессионального оборудования с завышенными эксплуатационными параметрами и фильтром нижних частот. Их даже зачастую применяют при проведении акустических измерений. Параметры чувствительности конденсаторного оборудования гораздо ниже, нежели электретного, потому им непременно нужен дополнительный звукоусилитель со сложным механизмом подачи напряжения.

Если вы планируете использовать микрофон в профессиональной сфере, допустим, для записи песни или звучания музыкальных инструментов, то предпочтение лучше отдавать классическим емкостным изделиям. В то время как для любительского применения в кругу друзей и близких будет вполне достаточно электретных установок вместо динамических – они идеально работают в качестве конференц-микрофона и компьютерного микрофона, при этом могут быть поверхностными либо галстучными.

Принцип работы

Для того чтобы понять, что представляет собой устройство и механизм работы электретного микрофона, сперва нужно узнать, что представляет собой электрет.

Электрет – это особый материал, который обладает свойством долгое время находиться в поляризованном состоянии.

Электретный микрофон включает несколько конденсаторов, у них определённая часть плоскости выполняется из плёнки с электродом, эту плёнку натягивают на кольцо, после чего она подвергается действию заряженных частиц. Электрические частицы проникают внутрь плёнки на незначительную глубину – как следствие, в зоне возле него формируется заряд, который может работать довольно долгое время.

Пленка покрывается тонким слоем металла. Кстати, именно он используется как электрод.

На незначительном удалении размещается ещё один электрод, который представляет собой миниатюрный металлический цилиндр, плоской частью он поворачивается к пленке. Полиэтиленовый мембранный материал создает определенные звуковые колебания, которые дальше передаются на электроды – и в результате образуется ток. Его сила ничтожно мала, поскольку выходное сопротивление имеет повышенное значение. В связи с этим и передача акустического сигнала осуществляется с трудом. Для того чтобы слабый по силе ток и повышенное сопротивление были согласованы друг с другом, в устройство монтируется специальный каскад, он имеет форму униполярного транзистора и располагается в небольшом капсюле в корпусе микрофона.

Функционирование электретного микрофона основано на способности разных типов материалов под действием звуковой волны менять свой поверхностный заряд, при этом все используемые материалы должны иметь повышенную диэлектрическую проницаемость.

Правила подключения

Так как электретные микрофоны отличаются довольно высоким выходным сопротивлением, то их без каких-либо проблем можно будет подводить к ресиверам, а также усилителям с входящим повышенным сопротивлением. Чтобы проверить усилитель на работоспособность, нужно просто подключить к нему мультиметр, а затем посмотреть на получившееся значение. Если в результате всех измерений рабочий параметр оборудования будет соответствовать 2-3 единицам, то усилитель смело можно использовать с электретной техникой. В конструкцию почти всех моделей электретных микрофонов обычно входит предусилитель, которые называют «преобразователь сопротивления» либо «согласователь импеданса». Его подключают к импортному трансиверу и мини-радиолампам, имеющим входное сопротивление около 1 Ом со значительным выходным сопротивлением.

Именно поэтому даже невзирая на отсутствие постоянной необходимости в поддержании поляризующего напряжения, подобные микрофоны в любом случае нуждаются во внешнем источнике электрического питания.

В целом схема включения выглядит следующим образом.

Для поддержания нормальной работы устройства важно подать на него питание с соблюдением полярности. Для трехвходного устройства типично соединение минуса с корпусом, в этом случае питание производится через плюсовой вход. Затем через разделяющий конденсатор, откуда и производится параллельное подключение ко входу усилителя мощности.

Двухвыходная модель питается через ограничительный резистор, также на положительный вход. Тут же снимается и выходной сигнал. Далее принцип тот же – сигнал идет на разделительный конденсатор, а затем на усилитель мощности.

Как подключить электретный микрофон, смотрите далее.

Что такое конденсаторный электретный микрофон и как он работает

Автор: Mike(admin) от 14-03-2018, 02:35

Электретный конденсаторный микрофон является довольно простым для объяснения устройством, тем не менее, который стоит разобрать подробнее.

По сути, это конденсатор, образованный из очень тонкого проводящего листа, который функционирует как диафрагма, установленная перед другим проводником, обычно это кусок сетки. Звуковые волны приводят к вибрации диафрагмы, и эти колебания изменяют емкость между диафрагмой и сеткой.

Если эта емкость включена в RC-цепь с очень высоким импедансом и к ней прикладывается высокое напряжение, на ней устанавливается почти постоянный заряд. Поскольку заряд остается постоянным, изменение емкости вызывает крошечную флуктуацию напряжения, которую можно получить в качестве аудиосигнала от микрофона. Конденсаторные микрофоны, построенные таким образом, могут быть чрезвычайно высокого качества. Но у них есть необходимость в питании высоким напряжением для подачи заряда и в усилителе для буферизации и увеличения звука.

Электретные конденсаторные микрофоны, тем не менее, не требуют источника питания высокого напряжения. Почему? Ответ исходит от материала, который включает в себя диафрагму. Электрет – это материал, который несет постоянный заряд без требования для обеспечения высокого напряжения для его поддержания. Электретный микрофон работает точно так же, как и любой другой конденсаторный микрофон, но постоянный заряд на его электретной диафрагме достаточен для создания на нем восстанавливаемого напряжения. Капсула будет содержать полевой транзистор в качестве высокоимпедансного буфера, чтобы обеспечить полезный выход с источником постоянного тока из одной батарейки АА.

Поэтому, отвечая на вопрос о том, что такое электретный конденсаторный микрофон, мы подходим к более фундаментальному вопросу: что же такое электрет? Разумеется, невозможно, чтобы материал сохранял электрический заряд бесконечно. Все дело в диполях. Диполем в химическом смысле является молекула, которая обладает разницей в электрическом заряде между ее различными частями. На одном его конце может быть функциональная группа с избытком электронов, а на другом – с дефицитом электронов. Обычно пример молекулы с этим свойством представляет собой воду, она образует V-образную молекулу H-O-H с кислородом в точке, имеющей больший отрицательный заряд, и водород в точках с большим положительным зарядом.

Твердое тело, состоящее из молекул, содержащих диполи, не имеет статического заряда, так как эти диполи выровнены в случайном порядке, так что не происходит никакого градиента заряда. Но если бы все молекулы в твердом теле могли быть выровнены так, что их диполи выполнялись в одном направлении, тогда их отрицательно и положительно заряженные концы были бы расположены «спина к спине». Подумайте, что они немного похожи на большую кучу миниатюрных собранных в ряд батарей, так что с одной стороны материала их отрицательные полюса становятся обогащенными электронами, а их положительные полюса имеют недостаток электронов.

Важно подчеркнуть, что аналогия с батареей предназначена, чтобы помочь визуализировать, как диполи выравниваются, чтобы создать единый градиент заряда. Для того, чтобы электретный материал обладал стойким зарядом, он также должен быть изолятором, поскольку, если бы это был электрический проводник, заряд просто проводил бы ток и нейтрализовал бы себя. Таким образом, ток не может течь из электретного материала, и на основании всего этого работает электретный конденсаторный микрофон.

В© digitrode.ru

Версия для печати &nbsp&nbsp&nbspБлагодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru. &nbsp&nbsp&nbspЕсли Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы, &nbsp&nbsp&nbspВы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие. —> Вернуться7357—> 1В 

Категория: Статьи

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарийОсновная статья: МикрофонСлева электретный капсюль (конденсатор) микрофона МКЭ-3, справа — весь микрофон (содержит капсюль и буферный усилитель)Электретные микрофоны («капсюли»).

Электре́тный микрофо́н — микрофон с принципом действия, сходным с микрофонами конденсаторного типа, использующий в качестве неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения пластину из электрета. Используется способность этих материалов сохранять поверхностный заряд в течение длительного времени^[1].

История

Первые научные сведения об электретном состоянии есть в работах английского учёного С. Грея (1732 г.), М. Фарадея (1839 г.). Термин «электрет» впервые ввёл О. Хевисайд (1892 г.), а изучать это явление начал японский физик Ёгути в 1919 г. ^[2]. Первое время микрофоны электретного типа были сравнительно дороги, а их очень высокое выходное сопротивление (в единицы мегаом и выше) заставляло применять для реализации исключительно ламповые схемы. Данное положение вещей сохранялось вплоть до изобретения в Лабораториях Белла в 1961 Джеймсом Вестом и Герхардом Сесслером покрытия из металлизированной тефлоновой фольги.^[3][4]Создание полевых транзисторов привело к появлению чрезвычайно эффективных и компактных электретных микрофонов, совмещённых с собранным в том же корпусе предусилителем на полевом транзисторе, и с 1970-х годов электретные микрофоны стали активно использоваться в бытовой технике и широком спектре приложений.

Принцип действия гомоэлектретного микрофона

Тонкая плёнка из гомоэлектрета помещается в зазор конденсаторного микрофона либо наносится на одну из обкладок. Это приводит к появлению некоторого постоянного заряда конденсатора. При изменении ёмкости, вследствие смещения мембраны, на конденсаторе появляется изменение напряжения, соответствующее акустическому сигналу.

В самой конструкции современного микрофона предусмотрен предусилитель, поэтому необходимо соблюдать полярность подключения и обеспечить питанием транзистор предусилителя. Это достигается подачей на микрофон фантомного питания. Например, некоторые звуковые карты предусматривают фантомное питание во входах для микрофонов. Некоторые модели электретных микрофонов снабжаются собственным автономным источником питания (аккумуляторы или батарейки).

Принцип действия гетероэлектретного микрофона

В таком микрофоне сама гетероэлектретная плёнка служит мембраной. При её деформации на её поверхностях возникают разноимённые заряды, которые можно зарегистрировать, расположив электроды непосредственно на поверхности плёнки (на поверхность напыляют тонкий слой металла (алюминий, золото, серебро и т. п.).

Особенности подключения

Типичная схема предусилителя на встроенном полевом транзисторе. Внешнее напряжение питания подаётся на U₊; отделённая конденсатором переменная составляющая сигнала снимается с «Output»; резистор устанавливает режим работы транзистора и выходной импеданс.

В отличие от динамических микрофонов, имеющих низкое электрическое сопротивление катушки (~50 Ом ÷ 1 кОм), электретный микрофон имеет чрезвычайно высокий импеданс (имеющий емкостный характер, конденсатор ёмкостью порядка десятков пФ), что вынуждает подключать их к усилителям с высоким входным сопротивлением. В конструкцию практически всех электретных микрофонов входит предусилитель («преобразователь сопротивления», «согласователь импеданса») на полевых транзисторах, реже на миниатюрных радиолампах, с входным сопротивлением порядка 1 ГОм и выходным сопротивлением в сотни Ом, находящийся в непосредственной близости от капсюля. Поэтому, несмотря на отсутствие необходимости в поляризующем напряжении, такие микрофоны требуют внешний источник электропитания.

Примечания

1. ↑М. А. Сапожков. Акустика. — М.: Радио и связь, 1989. — С. 70. — 336 с. — 24 000 экз. — ISBN 5-256-00187-6.
2. ↑Полимерные электреты, их свойства и применение
3. ↑Patent US3118979: Electrostatic transducer (неопр.). www.freepatentsonline.com. United States Patent Office. Дата обращения 12 апреля 2016.
4. ↑Juang, LynnFoil Electret Microphone: Sessler & West (1960) (неопр.). Bell Labs, Multimedia Communications Research Laboratory. Дата обращения 19 января 2009.Архивировано 4 февраля 2012 года.

Ссылки

Эта страница в последний раз была отредактирована 6 декабря 2019 в 08:34. Используемые источники:

• https://stroy-podskazka.ru/mikrofony/elektretnye/
• http://digitrode.ru/articles/1297-chto-takoe-kondensatornyy-elektretnyy-mikrofon-i-kak-on-rabotaet.html
• https://wiki2.org/ru/электретный_микрофон