電容話筒的工作原理可以用圖(1)來(lái)表示。
話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極(背稱為背電極)構(gòu)成。駐極體面與背電極相對(duì),中間有一個(gè)極小的空氣隙,形成一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì),以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí);改變了電容兩極版之間的距離,從而引起電容的容量發(fā)生變化,由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定,根據(jù)公式:Q =CU 所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化,從而輸出電信號(hào),實(shí)現(xiàn)聲-電的變換。實(shí)際上電容話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖(2)。
由于實(shí)際電容器的電容量很小,輸出的電信號(hào)極為微弱,輸出阻抗極高,可達(dá)數(shù)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(gè)專用的場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)二極管復(fù)合組成阻抗變換器。內(nèi)部電氣原理如圖(3)。
電容器的兩個(gè)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(shí),引起場(chǎng)效應(yīng)管的源漏極之間Idc的電流變化,實(shí)現(xiàn)了阻抗變換。一般話筒經(jīng)變換后輸出電阻小于2千歐。
機(jī)內(nèi)型電容話筒有四種連接方式,如圖(4)所示。
對(duì)應(yīng)的話筒引出端分為兩端式和三端式兩種,圖中R是場(chǎng)效應(yīng)管的負(fù)載電阻,它的取值直接關(guān)系到話筒的直流偏置,對(duì)話筒的靈敏度等工作參數(shù)有較大的影響。
二端輸出方式是將場(chǎng)效應(yīng)管接成漏極輸出電路,類似晶體三極管的共發(fā)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(hào)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(dòng)態(tài)范圍比較小。目前市售的電容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(chǎng)效應(yīng)管接成源極輸出方式,類似晶體三極管的射極輸出電路,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(lái)提供源極電壓,信號(hào)由源極經(jīng)電容C輸出。源極輸出的輸出阻抗小于2K,電路比較穩(wěn)定,動(dòng)態(tài)范圍大,但輸出信號(hào)比漏極輸出小。三端輸出式話筒目前市場(chǎng)上比較少見。