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電容式傳聲器
發(fā)布日期：2018-11-14 瀏覽量：2085次
電容式傳聲器是音響系統(tǒng)常用的傳聲器，特別是駐極電容式傳聲器問(wèn)世以來(lái)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和使用方便，使電容式傳聲器進(jìn)一步得到普及。
1）電容式傳聲器的原理，電容式傳聲器是依靠振膜振動(dòng)引起的電容量變化實(shí)現(xiàn)換能的，因此稱(chēng)為電容式傳聲器，電容式傳聲器有極、頭前置放大器和極化電壓供給電路三部分組成，電容式傳聲器的基本結(jié)構(gòu)，如圖5-3所示。
電容式傳聲器具有靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍大，頻率響應(yīng)寬且平坦，瞬態(tài)特性好和失真度低等特點(diǎn)，因此在廣播電視，音樂(lè)錄音及要求較高的舞臺(tái)拾音等場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。
電容式傳聲器的極頭是一個(gè)平板電容器，它有兩個(gè)極組成，一個(gè)是背極，它是固定不動(dòng)的，另一個(gè)即是薄的振膜，有很薄的金屬膜和金屬化的塑料薄膜構(gòu)成。
電容式傳聲器兩個(gè)極板之間的距離很近，一般為20-50um，其間以空氣為介質(zhì)，容量約為50-200pF，外界聲波可使振膜產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)，從而改變了兩極板間的距離，使其電容量發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致與之串聯(lián)的電阻器上的電流發(fā)生變化，在負(fù)載電阻r上產(chǎn)生一個(gè)交流輸出電壓，使聲能轉(zhuǎn)換成為電能，達(dá)到聲-電轉(zhuǎn)換的目的，由于極頭的電容量C很小，其輸出阻值很高，所以裝有前置放大器電路，形成阻抗轉(zhuǎn)換器，把高阻抗轉(zhuǎn)換為低阻抗輸出。
由此可見(jiàn)，電壓的變化量△E與電容的變化量△C按反比關(guān)系變化，把這種電容量變化變成電信號(hào)的變化可有兩種方式，一種是震蕩檢波方式，它將這種容量變化的電容器接在高頻調(diào)諧回路中，利用電容量的變化產(chǎn)生諧振頻率的變化，然后取出相應(yīng)的電信號(hào)，這種方式電路較復(fù)雜，多用于無(wú)線(xiàn)傳聲器系統(tǒng)中，另一種是直流極化方式，經(jīng)過(guò)高電阻r在電容器兩端加一個(gè)直流極化電壓，電容量的變化引起電流的變化，電阻r兩端的電壓隨之相應(yīng)變化，從而取出相應(yīng)的電信號(hào)。
大多數(shù)電容式傳聲器都采用直流極化的方式來(lái)將電容量的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，極化電源電壓u經(jīng)過(guò)一個(gè)30-1000m歐的大電阻加在電容器的兩極板上，向電容充電，當(dāng)充電完畢后，電阻r上電流即為零，此電阻r上沒(méi)有電壓，當(dāng)電容式傳聲器的振膜發(fā)生振動(dòng)，引起c變化時(shí)，兩塊極板上的電荷量也將發(fā)生變化，這樣在電阻r上便產(chǎn)生了與音頻振動(dòng)相對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)，由于該電路的輸出阻抗很高，就要求接在其后的前置放大器有很高的輸入阻抗，較低的噪聲和良好的頻率響應(yīng)，一般的電容式傳聲器都采用這種直流極化方式。
電容式傳聲器有需要極化電源和前置放大器的缺點(diǎn)，盡管駐極體式電容式傳聲器省去了直流極化電源，但依然需要前置放大器，由于前置放大器的輸入電阻抗很高，容易產(chǎn)生噪聲，影響可靠性，這些都給電容式傳聲器的使用帶來(lái)麻煩，近年來(lái)由于采用幻象供電方式和電路絕緣技術(shù)的提高，提高了電容式傳聲器的可靠性，從目前來(lái)看，電容式傳聲器的可靠性并不比動(dòng)圈式傳聲器差。
以上是無(wú)指向性的壓強(qiáng)式電容式傳聲器，為了獲得指向性，如圖4-3所示，應(yīng)使振膜的兩側(cè)都受到聲波的作用，即工作在聲壓差的狀態(tài)下，這種電容式傳聲器是受力阻控制的，并且后極板往往有通孔、細(xì)縫或小氣室，以形成聲相移元件，從而獲得指向性。
2）前置放大器 為了展寬傳聲器的低頻響應(yīng)要求，極化電阻r非常大，如此高的阻抗不能直接接傳輸線(xiàn)輸出，否則容易引起外界干擾，而且傳輸線(xiàn)的分布電容也會(huì)導(dǎo)致低頻響應(yīng)惡化，因此必須采用前置放大器，它的作用將高輸入阻抗變成低輸出阻抗輸出，前置放大器裝在傳聲器的殼體內(nèi)，成為電容式傳聲器的一個(gè)重要組成部分，它的性能直接影響電容式傳聲器的特性，對(duì)前置放大器的要求是輸入阻抗高，噪聲低，動(dòng)態(tài)范圍寬等，目前前置放大器基本上都有低噪聲的場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成。根據(jù)電路構(gòu)成形式，有單場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管組合，互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)管組合等。
圖5-4所示的是場(chǎng)效應(yīng)管前置放大器實(shí)用線(xiàn)路，電源使用48v，采用幻象供電方式，經(jīng)R3和極化電阻R加到傳聲器電容極板上，當(dāng)傳聲器受到聲波作用時(shí)，其感應(yīng)的電信號(hào)經(jīng)C1、R8家道場(chǎng)效應(yīng)管柵極上，場(chǎng)效應(yīng)管接成源極跟隨器形式，其阻抗變換作用，變換成源極抵阻輸出，然后經(jīng)變壓器耦合輸出，圖中電阻R5、R6是為場(chǎng)效應(yīng)管提供偏壓的分壓電阻的，C2是正反饋電容，用以提該放大器的輸入阻抗。
3）幻想供電 電容式傳聲器的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要一套極化電壓供給系統(tǒng)，給使用帶來(lái)不便，采用幻象供電的方法可以較好的解決這一問(wèn)題，幻象供電是利用傳聲器輸出電纜內(nèi)的信號(hào)芯線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)作為直流供電的一種供電方式，把傳聲器的信號(hào)線(xiàn)作為傳輸信號(hào)和施加極化電壓的復(fù)用通路，電容式傳聲器就可由原來(lái)的使用多芯電纜變?yōu)槭褂闷胀ǖ亩酒帘坞娎|。利用調(diào)音臺(tái)上提供的幻象供電向電容式傳聲器供電，這樣可省去電容式傳聲器的供電電源，大大的方便了實(shí)際使用，例如由錄音調(diào)音臺(tái)向電容式傳聲器饋電時(shí)，就往往使用這種幻象供電方式，向電容式傳聲器提供前置放大器的電源和極化電源電壓。
幻象供電只適用于平衡傳輸，對(duì)稱(chēng)輸入的信號(hào)傳輸方式，且要求調(diào)音臺(tái)有相應(yīng)的幻象供電功能，不同類(lèi)型的電容式傳聲器其直流工作電壓不盡相同，如CR1-4型電容式傳聲器的直流工作電壓為12v，CR1-3、CR-701的直流工作電壓為48v，所以電容式傳聲器必須配置直流整流電源，幻象供電電路的基本方式如圖5-5所示，從饋電側(cè)看分為兩種基本饋電方式，從受電側(cè)看也分為兩種基本受電方式，因此它可有四種組合方式。
圖5-5（c）要求兩只電阻R1、R2阻值相等，誤差應(yīng)小于0.4%，這種電路的電阻值配對(duì)簡(jiǎn)單，中點(diǎn)設(shè)置方便，但由于他的并聯(lián)值作為傳聲器信號(hào)輸出的負(fù)載，故傳聲器的輸出信號(hào)內(nèi)阻應(yīng)小于250歐，圖5-5（d）的電阻R對(duì)信號(hào)無(wú)影響，但對(duì)變壓器的中點(diǎn)要求高，國(guó)際電工委員會(huì)和原聯(lián)邦德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)幻相供電的規(guī)格都做了規(guī)定。
幻象供電的優(yōu)點(diǎn)在于信號(hào)輸出線(xiàn)與電源線(xiàn)合用，使電容式傳聲器的多芯電纜可減少為兩芯屏蔽電纜，而且即使將它接到其他類(lèi)型如動(dòng)圈式傳聲器上，由于幻象電源是否接入與傳聲器的平衡輸出無(wú)關(guān)，所以在調(diào)音臺(tái)使用各種類(lèi)型傳聲器時(shí)，如果采用幻象供電方式，就不必逐個(gè)注意電源的開(kāi)關(guān)位置，使用十分方便。
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