4. Микрофон

Микрофоны используются во многих устройствах, таких как телефоны и магнитофоны, в звуко- и видеозаписи, на радио и телевидении, для радиосвязи, а также для ультразвукового контроля (рис. \(1\)).

 

Микрофоны классифицируются:

1) по способу преобразования акустических колебаний в электрические: электромагнитный микрофон, электродинамический (ленточный и катушечный), конденсаторный, электретный, угольный, пьезомикрофон и оптоакустический микрофон;

2) по функциональному назначению: эстрадные, студийные, микрофоны для музыкальных студий (вокальные, речевые и инструментальные), компьютерные микрофоны.

 

Условное обозначение микрофона на электрических схемах представлено на рисунке \(2\).

 

 

Электромагнитный микрофон (рис. \(3\)) работает следующим образом. Перед полюсами (полюсными наконечниками) \(2\) магнита \(3\) располагают ферромагнитную диафрагму \(1\) или скреплённый с ней якорь. При колебаниях диафрагмы под воздействием на неё звукового давления меняется магнитное сопротивление системы, а значит, и магнитный поток через витки обмотки, намотанной на магнитопровод этой системы. Благодаря этому на зажимах обмотки возникает переменное напряжение звуковой частоты, являющееся выходным сигналом микрофона.

 

 

Электромагнитный микрофон стабилен в работе. Однако ему свойственны узкий частотный диапазон, большая неравномерность частотной характеристики и значительные нелинейные искажения.

 

В противоположность электромагнитному микрофону чрезвычайно широкое распространение для целей озвучения, звукоусиления получил электродинамический микрофон в своих двух модификациях — катушечной и ленточной.

 

Принцип действия электродинамического катушечного микрофона (рис. \(4\)) состоит в следующем. В кольцевом зазоре \(1\) магнитной системы, имеющей постоянный магнит \(2\), находится подвижная катушка \(3\), скреплённая с диафрагмой \(4\). При воздействии на последнюю звукового давления она вместе с подвижной катушкой начинает колебаться. В силу этого в витках катушки, перерезывающих магнитные силовые линии, возникает напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

 

 

Электродинамический микрофон стабилен, имеет довольно широкий частотный диапазон, сравнительно небольшую неравномерность частотной характеристики.

 

Устройство ленточного электродинамического микрофона (рис. \(5\)) несколько отличается от устройства катушечной модификации. Здесь магнитная система микрофона состоит из постоянного магнита \(1\) и полюсных наконечников \(2\), между которыми натянута лёгкая, обычно алюминиевая, тонкая (порядка \(2\) мкм) ленточка \(3\). При воздействии на обе её стороны звукового давления возникает сила, под действием которой ленточка начинает колебаться, пересекая при этом магнитные силовые линии, вследствие чего на её концах развивается напряжение. Так как сопротивление ленточки очень мало, то для уменьшения падения напряжения на соединительных проводниках напряжение, развиваемое на концах ленточки, подаётся на первичную обмотку повышающего трансформатора, размещённого непосредственно вблизи ленточки. Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора является выходным напряжением микрофона.

 

 

Частотный диапазон этого микрофона довольно широк, а неравномерность частотной характеристики невелика.

Благодаря чрезвычайно широким частотным характеристикам ленточные микрофоны до сих пор применяются в студийной звукозаписи. Однако их чувствительность невелика, выходное сопротивление очень мало (доли ома), что значительно осложняет проектирование усилителей. Кроме того, достаточная чувствительность достижима только при значительной площади ленточки (а значит, и размерах магнита), в результате такие микрофоны имеют большие размеры и массу по сравнению со всеми остальными типами.