Hur Electret-mikrofoner fungerar - Fullständig handledning och diagram

Inlägget förklarar hur electret-mikrofonenheter fungerar, genom lämpliga diagram och formler.

Vad är en mikrofon

En mikrofon är en enhet utformad för att omvandla svaga ljudvibrationer till små elektriska pulser, som sedan kan förstärkas genom en effektförstärkare över en högtalare för att uppnå en högre återgivning av ljudet.

Den vanligaste och mest mångsidiga formen av mikrofonenhet som används i elektroniska kretsar är elektretmikrofonerna.

Dessa mikrofoner är miniatyrstora, extremt känsliga och kan fånga eller svara på ljudvibrationer från alla vinklar, det vill säga från hela 360 graders vinkel.

Hur Electret-mikrofoner fungerar

1. En elektretmikrofon består huvudsakligen av ett membran, ett par elektroder och en inbyggd JFET.
2. Membranet är tillverkat av tunt teflonmaterial och kallas också 'electret' och därav namnet electret MIC.
3. Denna elektron har en fast laddning (C) och är inbäddad mellan de två elektroderna.
4. Elektret tillsammans med de två elektroderna har formen av en känslig variabel kondensator vars yttre yta reagerar på ljudvibrationer, vilket ger upphov till en varierande kapacitans över de två elektroderna.
5. Ljudvågor i form av lufttryck rör en av elektroderna mot MIC: s öppna sida och orsakar effektiva variationer över de kapacitiva plattorna.
6. Det momentana värdet på MIC: s varierande kapacitans blir direkt proportionellt mot ljudtrycket som träffar elektretet vid det ögonblicket.

MIC-kapacitansberäkning

Som nämnts tidigare, eftersom laddningsvärdet på Teflon-materialet är fast, blir potentialskillnaden utvecklad över MIC-kondensatorn ekvivalent med det värde som kan uttryckas med följande formel:

Q = C.V

Där Q är laddningen (som är fast för electret)

C indikerar kapacitansen, medan V betecknar den utvecklade spänningsnivån eller potentialskillnaden över elektroderna.

Ovanstående diskussion innebär att electret MIC: s interna konstruktion beter sig som en AC-kopplad spänningskälla.

De flesta electret-MIC: er har en inbyggd JFET vars grind är ansluten till electret-kondensatorn som bildar en buffert för MIC: s kondensator.

Eftersom kondensatorns laddning är fixerad måste denna buffert ha en mycket hög impedans och det är just därför en JFET används.

Följande diagram visar den grundläggande interna kabeldragningen för en typisk elektretmikrofon.

Ljudvibrationer som träffar elektretkondensatorn varierar dess kapacitans och producerar en modulerande spänning för JFET-grinden, indikerad som Vg .

Denna modulering ändrar det aktuella flödesmönstret över avloppet / källan till JFET, representerat som Imic .

Ett stabiliserande motstånd RG kan också ses ansluten internt över grinden och källan till JFET, det säkerställs att detta motstånd har ett extremt högt värde för att undvika växling av elektretutgången för JFET-grinden.

Snittvy av en intern struktur för MIC-mikrofon

Följande bild visar en snittvy av ett exempel på electret MIC.

En av elektroderna bildas genom metallisering av dess skikt över en laddad polymerfilm.

Detta metalliserade skikt är förenat med MIC-fodralet genom en metallbricka.

Fallet med MIC är i sin tur kopplat till källkabeln för den interna JFET.

Den andra kondensatorplattan eller den andra elektroden tillverkas med hjälp av en bakre metallplatta, som kan ses åtskild från den metalliserade skiktfilmen med en plastbricka. Denna platta ansluts sedan till grindterminalen på JFET

Ljudvågor som träffar denna platta genererar en töjningsnivå på den, varigenom avståndet mellan de kapacitiva elektroderna varieras och orsakar en ekvivalent potentialskillnad att utvecklas över dem.

Denna varierande spänning över avloppet på JFET används som utgång för ett efterföljande förförstärkarkretssteg som ytterligare förstärker detta till en nivå som kan reproduceras över en högtalare och en förstärkt version av ljudvågorna kan höras.

Intern sammansättning av en Electret MIC

Följande bilder visar de faktiska delarna som används i en typisk electret-MIC

Om du har fler frågor om hur elektretmikrofoner fungerar, tveka inte att lägga fram dem genom kommentarerna.