驻极体话筒原理与应用

驻极体话筒

一、简介

驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。

二、组成结构

驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。

（a）

（b）

图1驻极体话筒结构图

声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF，因而它

的输出阻抗值很高(X c=1/2πf C)，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的，所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管，接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板，这样，驻极体话筒的输出线便有两根，即源极S，一般用蓝色塑线；漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。

三、工作原理

驻极体话筒具有体积小，频率范围宽，高保真和成本低的特点，已在通讯设备，家用电器等电子产品中广泛应用。

1、驻极体话筒的结构与工作原理

驻极体话筒的工作原理可以用图2来表示。

图2 驻极体话筒工作原理示意

话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成 一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极

容器。电容的两极

之间有输出电极，

由于驻极体薄膜

上分布有自由电

荷。当声波引起驻

极体薄膜振动而

产生位移时，改变图3 驻极体话筒的内部结构

了电容两极板之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q =CU 所以当C 变化时必然引起电容器两端电压U 的变化，从而输出电信号，实现声—电的变换。实际上驻极体话筒的内部结构如图3。

由于实际电容器的电容量很小，输出的电信号极为微弱，输出阻抗极高，可达数百兆欧以上。因此，它不能直接与

放大电路相连接，必须连接阻抗变换

器。通常用一个专用的场效应管和一个

二极管复合组成阻抗变换器，内部电气

原理如图4。

电容器的两个电极接在栅源极之

间，电容两端电压既为栅源极偏置电压

U cs ，U cs 变化时，引起场效应管的源漏

极之间I dc 的电流变化，实现了阻抗变

换，一般话筒经变换后输出电阻小于2千欧。

图4 驻极体内部电气原理

驻极体话筒与电路的接法有两种：源极输出与漏极输出。

源极输出类似晶体三极管的射极输出，需用三根引出线，漏极D 接电源正极，源极S 与地之间接一电阻R s 来提供源极电压，信号由源极经电容C 输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k Ω，电路比较稳定，动态范围大，但输出信号比漏极输出小。

漏极输出类似晶体三极管的共发射极放大，只需两根引出线。漏极D 与电源正极间接一漏极电阻R D ，信号由漏极D 经电容C 输出。源极S 与编织线一起接地。漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极输出时要高，但电路动态范围略小。

R s 和R D 的大小要根据电源电压大小来决定，一般可在2.2～5.1k Ω间选用。例如电源电压为6V 时，R s 为4.7k ，R D 为2.2k 。不管是源极输出或漏极输出，驻极体话筒必须提供直流电压才能工作，因为它内部装有场效应管。

机内型驻极体话筒有四种连接方式，如图5所示。

图5 驻极体话筒四种连接方式

对应的话筒引出端分为两端式和三端式两种，图中R是场效应管的负载电阻，它的取值直接关系到话筒的直流偏置，对话筒的灵敏度等工作参数有较大的影响。

二端输出方式是将场效应管接成漏极输出电路，类似晶体三极管的共发射极放大电路，只需两根引出线。漏极D与电源正极之间接一漏极电阻R，信号由漏极输出有一定的电压增益，因而话筒的灵敏度比较高，但动态范围比较小。市售的驻极体话筒大多是这种方式连接。

三端输出方式是将场效应管接成源极输出方式，类似晶体三极管的射极输出电路，需要用三根引线。漏极D接电源正极，源极S与地之间接一电阻R来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。源极输出的输出阻抗小于2kΩ，电路比较稳定，动态范围大，但输出信号比漏极输出小。三端输出式话筒市场上比较少见。

工作电压U ds ：1.5～12V ，常用的有1.5V 、3V 、4.5V 三种。

工作电流I ds ：0.1~1mA 之间。

输出阻抗：一般小于2k Ω。

灵敏度：单位为伏/帕，国产的分为4档，红点（灵敏度最高）黄点，蓝点，白点（灵敏度最低）。

频率响应：一般较为平坦。

指向性：全向。

等效噪声级：小于35分贝。

四、极性判别

首先检查引脚有无断线情况，然后检测驻极体电容式话筒，对其进行极性的判别。在场效应管的栅极与源极之间接有一只二极管，可利用二极管的正反向电阻特性来判别驻极体话筒的漏极D 和源极S 。

将模拟万用表拨至R ×1k Ω档，黑表笔接任一极，红表笔接另一极。再对调两表笔，比较两次测量结果，阻值较小时，黑表笔接的是源极，红表笔接的是漏极。

五、灵敏检测

在收录机、电话机等电器中广泛应用的驻极体话筒，其灵敏度直接影响送话和录放效果，这类话筒灵敏度的高低可用万用表进行简单测试。

将模拟式万用表拨至R×100

图6驻极体话筒

档，两表笔分别接话筒两电极（注

意不能错接到话筒的接地极），

待万用表显示一定读数后，用嘴

对准话筒轻轻吹气（吹气速度慢

而均匀），边吹气边观察表针的

摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅

度越大，话筒灵敏度就越高，送

话、录音效果就越好。若摆动幅

度不大（微动）或根本不摆动，