常見傳聲器的結構及工作原理

2021-03-04 00:25:03 字數 2838 閱讀 1303

傳聲器又稱話筒,它是將聲音頻號轉換為電訊號的電聲器件。傳聲器的種類很多,若按換能原理分有電容式、壓電式、駐極體電容式、電動動圈式、帶式電動式以及碳粒式等,現在應用最廣的是電動動圈式和駐極體電容式兩大類。

1.動圈式傳聲器

動圈式傳聲器又叫電動式傳聲器,它在結構上與電動式揚聲器相似,也是由磁鐵、音圈以及音膜等組成的,如圖12-11 所示。

動圈式傳聲器的音圈處在磁鐵的磁場中,當聲波作用在音膜使其產生振動時,音膜便帶動音圈相應振動,使音圈切割磁力線而產生感應電壓,從而完成聲一電轉換。由於音圈的阻數很少.它的阻抗很低,阻抗匹配變壓器的作用就是用來改變傳聲器的阻抗,以便與放大器的輸入阻抗相匹配。

動圈式傳聲器的輸出阻抗分高阻和低阻兩種,高阻抗的輸出阻抗一般為1000 - 2000ω,低阻抗的輸出阻抗為200 - 600ω。動圈式傳聲器的頻率響應一般為200 5000hz,質量高的可達30 - 18000hz。動圈式傳聲器具有堅固耐用、工作穩定等特點,具有單向指向性,**低廉,適用於語言、**擴音和錄音。

2. 電容式傳聲器

電容式傳聲器是一種利用電容量變化而引起聲電轉換作用的傳聲器,它的結構如圖12-12所示,它是由乙個振動膜片和固定電極組成的乙個間距很小的可變電容器。當膜片在聲波作用下產生振動時,振動膜片與固定電極間的距離便發生變化,引起電容量的變化。如果在電容器的兩端有乙個負載電阻r 及直流極化電壓e.

則電容量隨聲波變化時,在r 的兩端就會產生交變的音訊電壓。電容式傳聲器的輸出阻抗呈容性,因電容量小,但低頻時容抗會很大。為保證低頻的靈敏度,應有乙個輸入阻抗大於或等於傳聲器輸出阻抗的阻抗變換器與其相連,經阻抗變換後,再用傳輸線與放大器相連。

這個阻抗變換器一般採用場效電晶體。電容式傳聲器靈敏度高,輸出功率大,結構簡單,音質較好,但要使用電源,並不太方便,因此多用於劇場及要求較高的語言及**播送場合。

3. 駐極體傳聲器

駐極體傳聲器由聲電轉換和阻抗轉換兩部分組成,如圖12-13 所示。聲電轉換部分的關鍵元件是駐極體振動膜,它是乙個極靜的塑料膜片,在它上面蒸發一層純金薄膜,然後經高壓電場駐極後,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,膜片的另一面用薄的絕緣墊圈隔開,這樣蒸金膜面與金屬極板之間就形成了乙個電容器。

阻抗轉換部分由場效電晶體擔任,它的主要作用就是把幾十兆歐的阻抗轉變為與放大器匹配的阻抗。場效電晶體的g 極接金屬極板,d和s 極與外接電路連線,其輸出形式如圖12-14 所示。圖12-14 (a)為源極輸出接法,這種接法的輸出阻抗小於2kω,電路比較穩定,動態範圍大,但輸出訊號較弱。

圖12-14 (b) 為漏極輸出接法,這種接法增益較高,但動態範圍較掘極輸出接法要小。

駐極體傳聲器的工作原理是,當聲波使駐極體膜片振動時,膜片蒸鍍金屬膜與金屬極板間形成的電容的電場發生相應變化,產生隨聲波變化的音訊電訊號,該訊號通過場效電晶體輸出。

駐極體傳聲器具有體積小、結構簡單、電聲效能好、**低廉等優點,廣泛應用於盒式收錄機、**機、無線話筒及聲控電路中。

傳聲器的主要引數

傳聲器的主要引數有靈敏度、頻率響應、輸出阻抗、指向性和固有雜訊等。

1. 靈敏度

傳聲器的靈敏度是指傳聲器在一定聲壓作用下輸出的訊號電壓,其單位為mv/pa 。傳聲器的靈敏度可分為聲壓靈敏度及聲強靈敏度。高阻抗傳聲器的靈敏度常用分貝(db) 表示。

2. 頻率響應

頻率響應是指傳聲器靈敏度和頻率間的關係,也就是頻率特性。通常都希望傳聲器靈敏度在全音訊範圍內保持不變,但實際上由於種種條件的影響,無法做到這一點。普通傳聲器的頻率響應一般多在100 - 10000hz ,***一點兒的為40 - 15000hz 。

3. 輸出阻抗

傳聲器輸出端的交流阻抗稱為揚聲器的輸出阻抗,一般是在1khz 頻率下測得的。輸出阻抗分高阻和低阻,一般將輸出阻抗小於2kω的稱為低阻抗傳聲器,而高阻抗傳聲器的輸出阻抗大都在10kω以上。

4. 指向性

指向性是指傳聲器靈敏度隨聲波入射方向而變化的特性。一般傳聲器的指向性有三種型別:

①全指向性傳聲器。它對來自四周的聲波都有基本相同的靈敏度。

②單指向性傳聲器。這種傳聲器的正面靈敏度比背面靈敏度高。根據指向性特性曲線的形狀不同,單指向性傳聲器又可分為心型、超心型及近超心型等。

③雙向傳聲器。這種傳聲器前後兩面的靈敏度一樣,兩側的靈敏度較低。

5. 固有雜訊

固有雜訊是在沒有外界聲音、風振動及電磁場等干擾的環境下測得的傳聲器輸出電壓有效值。一般傳聲器的固有雜訊都很小,在μv 數量級。

部分傳聲器的主要引數

一些動圈式傳聲器的主要引數見表12-19 。

一些電容式傳聲器的主要引數見表12-20 。

駐極體電容傳聲器的外形如圖12-15 所示,其主要引數見表12-21 。

傳聲器的選用

選用傳聲器時應注意以下幾點:

①應根據使用的目的或場合選用傳聲器.見表12-22。

②在選擇傳聲器的阻抗時,應根據放大器的輸入阻抗來選擇,要做到傳聲器的輸出阻抗應盡量與放大器的輸入阻抗相匹配

③傳聲器的輸出電纜引線要有良好的遮蔽,且不能太長,一般應為幾公尺。在使用低阻抗輸出的傳聲器時,電纜引線可以適當加長一些,但在使用高阻抗輸出的傳聲器時,傳聲器的電纜引線不能很長,否則由於電纜分布電容的影響,會使傳聲器的高頻特性變壞。

④使用駐極體傳聲器時,一定要注意底部引出端與外電路的接法。引出端有三端式和兩端式兩種,共有四種接法,如圖12-16 所示。

⑤使用傳聲器時,應注意聲驚與傳聲器的距離。除了為歌手設計的近講傳聲器使用時必須貼近振動膜片外,其餘傳聲器與使用者之間一般以30 - 40cm 間距為好。距離太遠了,傳聲器輸出電壓低,雜訊相對會增大;距離太近了,容易使聲音阻塞。

⑥為了減少頻率失真.聲源應對準傳聲器的中心線。在擴音時,傳聲器不要對準和靠近揚聲器,否則會引起反饋嘯叫。

⑦傳聲器一般經不起強烈的震動和敲擊,尤其是靈敏度較高的電容式感測器更怕震動,因此在試音時,不直採用拍打和敲擊的方法試驗傳聲器,否則很容易損壞傳聲器。

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