駐極體話筒

駐極體話筒由聲電轉換和阻抗變換兩部分組成。

聲電轉換的關鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發上一層純金薄膜。然後再經過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發生變化，從而產生了隨聲波變化而變化的交變電壓。駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十pF。因而它的輸出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc)，約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以在話筒內接入一隻結型場效應晶體三極體來進行阻抗變換。場效應管的特點是輸入阻抗極高、雜訊係數低。普通場效應管有源極(S)、柵極(G)和漏極(D)三個極。這裡使用的是在內部源極和柵極間再複合一隻二極體的專用場效應管。接二極體的目的是在場效應管受強信號衝擊時起保護作用。場效應管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話筒的輸出線便有兩根。即源極S，一般用藍色塑線，漏極D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線。

駐極體話筒與電路的接法有兩種：

源極輸出與漏極輸出。源極輸出類似晶體三極體的射極輸出。需用三根引出線。漏極D接電源正極。源極S與地之間接一電阻Rs來提供源極電壓，信號由源極經電容C輸出。編織線接地起屏蔽作用。源極輸出的輸出阻抗小於2k，電路比較穩定，動態範圍大。但輸出信號比漏極輸出小。漏極輸出類似晶體三極體的共發射極放入。只需兩根引出線。漏極D與電源正極間接一漏極電阻RD，信號由漏極D經電容C輸出。源極S與編織線一起接地。漏極輸出有電壓增益，因而話筒靈敏度比源極輸出時要高，但電路動態範圍略小。

Rs和RD的大小要根據電源電壓大小來決定。一般可在2．2～5．1k間選用。例如電源電壓為6V時，Rs為4．7k，RD為2。2k。圖3輸出電路中，若電源為正極接地時，只須將D、S對換一下，仍可成為源、漏極輸出。一聲控電路前置放大級中駐極體話筒的源極輸出和漏極輸出的兩種不同的接法，最後要說明一點，不管是源極輸出或漏極輸出，駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作，因為它內部裝有場效應管。

駐極體話筒具有體積小，頻率範圍寬，高保真和成本低的特點，已在通訊設備，家用電器等電子產品中廣泛應用。

一：駐極體話筒的結構與工作原理

駐極體話筒的工作原理可以用圖（1）來表示。

話筒的基本結構由一片單面塗有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極（被稱為背電極）構成。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由於駐極體薄膜上分佈有自由電荷。

當聲波引起駐極體薄膜振動而產生位移時；改變了電容兩極板之間的距離，從而引起電容的容量發生變化，由於駐極體上的電荷數始終保持恆定，根據公式：Q=CU所以當C變化時必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號，實現聲—電的變換。實際上駐極體話筒的內部結構如圖（2）。

由於實際電容器的電容量很小，輸出的電信號極為微弱，輸出阻抗極高，可達數百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個專用的場效應管和一個二極體複合組成阻抗變換器。內部電氣原理如圖（3）。

電容器的兩個電極接在柵源極之間，電容兩端電壓既為柵源極偏置電壓Ucs，Ucs變化時，引起場效應管的源漏極之間Idc的電流變化，實現了阻抗變換。一般話筒經變換后輸出電阻小於2千歐。

二：駐極體話筒的正確使用

機內型駐極體話筒有四種連接方式，如圖（4）所示。

對應的話筒引出端分為兩端式和三端式兩種，圖中R是場效應管的負載電阻，它的取值直接關係到話筒的直流偏置，對話筒的靈敏度等工作參數有較大的影響。

二端輸出方式是將場效應管接成漏極輸出電路，類似晶體三極體的共發射極放大電路。只需兩根引出線，漏極D與電源正極之間接一漏極電阻R，信號由漏極輸出有一定的電壓增益，因而話筒的靈敏度比較高，但動態範圍比較小。市售的駐極體話筒大多是這種方式連接。（SONY用在MD上的話筒也是這類）

三端輸出方式是將場效應管接成源極輸出方式，類似晶體三極體的射極輸出電路，需要用三根引線。漏極D接電源正極，源極S與地之間接一電阻R來提供源極電壓，信號由源極經電容C輸出。源極輸出的輸出阻抗小於2K，電路比較穩定，動態範圍大，但輸出信號比漏極輸出小。三端輸出式話筒市場上比較少見。

無論何種接法，駐極體話筒必須滿足一定的偏置條件才能正常工作。（實際上就是保證內置場效應管始終處於放大狀態）

三：駐極體話筒的特性參數

工作電壓Uds1.5~12V，常用的有1.5V，3V，4.5V三種

工作電流Ids0.1~1mA之間

輸出阻抗一般小於2K（歐姆）

靈敏度單位：伏/帕，國產的分為4檔，紅點（靈敏度最高）黃點，藍點，白點（靈敏度最低）

頻率響應一般較為平坦

指向性全向

等效雜訊級小於35分貝

關於駐極體電容式話筒的檢測方法是：首先檢查引腳有無斷線情況，然後檢測駐極體電容式話筒。駐極體話筒體積小，結構簡單，電聲性能好，價格低廉，應用非常廣泛。駐極體話筒的內部結構如圖所示。由聲電轉換系統和場效應管兩部分組成。它的電路的接法有兩種：源極輸出和漏極輸出。源極輸出有三根引出線，漏極D接電源正極，源極S經電阻接地，再經一電容作信號輸出；漏極輸出有兩根引出線，漏極D經一電阻接至電源正極，再經一電容作信號輸出，源極S直接接地。所以，在使用駐極體話筒之前首先要對其進行極性的判別。

在場效應管的柵極與源極之間接有一隻二極體，因而可利用二極體的正反向電阻特性來判別駐極體話筒的漏極D和源極S。

將萬用表撥至R×1kΩ檔，黑表筆接任一極，紅表筆接另一極。再對調兩表筆，比較兩次測量結果，阻值較小時，黑表筆接的是源極，紅表筆接的是漏極。

在收錄機、電話機等電器中廣泛應用的駐極體話筒，其靈敏度直接影響送話和錄放效果。這類話筒靈敏度的高低可用萬用表進行簡單測試。

將模擬式萬用表撥至R×100檔，兩表筆分別接話筒兩電極（注意不能錯接到話筒的接地極），待萬用表顯示一定讀數后，用嘴對準話筒輕輕吹氣（吹氣速度慢而均勻），邊吹氣邊觀察錶針的擺動幅度。吹氣瞬間錶針擺動幅度越大，話筒靈敏度就越高，送話、錄音效果就越好。若擺動幅度不大（微動）或根本不擺動，說明此話筒性能差，不宜應用。對於三根引腳駐極體電容式話筒檢測方法同上，只是黑表棒接輸出引腳2腳，紅表棒接引腳3腳。

駐極體話筒體積小，結構簡單，電聲性能好，價格低廉，應用非常廣泛。

高分子極化膜上生產時就注入了一定的永久電荷(Q)，由於沒有放電迴路，這個電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動，因此和背極的距離也跟著變化，也就是說極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。

我們知道電容上電荷的公式是Q=C·U，反之U=Q/C也是成立的。駐極體總的電荷量是不變，當極板在聲波壓力下後退時，根據公式C=εS/4πkd可得，兩極板之間距離d減小，所以電容C增大，電容兩極間的電壓U就會成反比的減小，反之電容減小時電容兩極間的電壓就會成反比的增大。最後再通過阻抗非常高的場效應將電容兩端的電壓取出來，同時進行放大，我們就可以得到和聲音對應的電壓了。由於場效應管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態，因此，駐極體話筒都要加一個直流偏置才能工作。

駐極體話筒價格很低，損壞后做更換處理，關於駐極體話筒選配要注意以下幾點：

(1）兩根和三根引腳的駐極體話筒之間不能直接替代，一般情況下也不做改動電路的代替。

(2）這種話筒沒有型號之分，相同引腳數的話筒可以代替，只是存在性能上的差別。

表徵駐極體話筒各項性能指標的參數主要有以下幾項：

（1）工作電壓（UDS）。這是指駐極體話筒正常工作時，所必須施加在話筒兩端的最小直流工作電壓。該參數視型號不同而有所不同，即使是同一種型號也有較大的離散性，通常廠家給出的典型值有1.5V、3V和4.5V這3種。

（2）工作電流（IDS）。這是指駐極體話筒靜態時所通過的直流電流，它實際上就是內部場效應管的靜態電流。和工作電壓類似，工作電流的離散性也較大，通常在0.1～1mA。

（3）最大工作電壓（UMDS）。這是指駐極體話筒內部場效應管漏、源極兩端所能夠承受的最大直流電壓。超過該極限電壓時，場效應管就會被擊穿損壞。

（4）靈敏度。這是指話筒在一定的外部聲壓作用下所能產生音頻信號電壓的大小，其單位通常用mV/Pa（毫伏/帕）或dB（1dB=1000mV/Pa）。一般駐極體話筒的靈敏度多在0.5～10mV/Pa或-66～-40dB範圍內。話筒靈敏度越高，在相同大小的聲音下所輸出的音頻信號幅度也越大。

（5）頻率響應。也稱頻率特性，是指話筒的靈敏度隨聲音頻率變化而變化的特性，常用曲線來表示。一般說來，當聲音頻率超出廠家給出的上、下限頻率時，話筒的靈敏度會明顯下降。駐極體話筒的頻率響應一般較為平坦，其普通產品頻率響應較好（即靈敏度比較均衡）的範圍在100Hz～10kHz，質量較好的話筒為40Hz～15kHz，優質話筒可達20Hz～20kHz。

（6）輸出阻抗。這是指話筒在一定的頻率（1kHz）下輸出端所具有的交流阻抗。駐極體話筒經過內部場效應管的阻抗變換，其輸出阻抗一般小於3kΩ。

（7）固有雜訊。這是指在沒有外界聲音時話筒所輸出的雜訊信號電壓。話筒的固有雜訊越大，工作時輸出信號中混有的雜訊就越大。一般駐極體話筒的固有雜訊都很小，為微伏級電壓。

（8）指向性。也叫方向性，是指話筒靈敏度隨聲波入射方向變化而變化的特性。話筒的指向性分單向性、雙向性和全向性3種。單向性話筒的正面對聲波的靈敏度明顯高於其他方向，並且根據指向特性曲線形狀，可細分為心形、超心形和超指向形3種；雙向性話筒在前、後方向的靈敏度均高於其他方向；全向性話筒對來自四面八方的聲波都有基本相同的靈敏度。常用的機裝型駐極體話筒絕大多數是全向性話筒。