2.1.2. Конденсаторные микрофоны

Принцип работы основан на том, что если у конденсатора, обладающего запасом энергии электрического поля, изменить емкость, то на нем будет из­меняться напряжение. Емкость меняют очень просто: одной из обкладок кон­денсатора делают мембрану микрофона, которая колеблется под воздействием звукового давления относительно другой, неподвижной обкладки конденсато­ра. Схема включения конденсаторного микрофона приведена на рис. 11. Здесь С₁ - переменная емкость, изменяющаяся под воздействием звукового давле­ния; С₂ - разделительный конденсатор.

Рис. 11

Конденсатор С\ через высокоомный резистор R_i, заряжается от источника постоянного напряжения. При изменении емкости переменная составляющая напряжения на конденсаторе С\ порождает ток, который на нагрузке R_H дает выходное напряжение микрофона U_вых.

18

Схема рис. 11 имеет существенный недостаток: необходим источник на­пряжения для питания микрофона. Этот источник должен быть именно бата­реей или аккумулятором, так как питать микрофон выпрямленным напряже­нием промышленной частоты нельзя из-за очень высоких требований к пуль­сации этого напряжения.

Кроме конденсаторных микрофонов с внешним питанием, существуют микрофоны и с внутренним питанием, в качестве которого используются электреты. Электреты - это поляризованные диэлектрики, длительно сохра­няющие электрический заряд. Идея поляризации диэлектрика на длительное время принадлежит М. Фарадею (1838 г.). Однако реально первый поляризо­ванный диэлектрик был изготовлен в 1922 году японским ученым Угучи, ко­торый смешал равные части карнаубского воска и смолы, расплавил эту смесь и в течение 12 часов охлаждал ее в сильном электрическом поле (11 кВ/см). Сейчас существуют и другие рецепты получения электрет. Схема включения электреты в состав микрофона показана на рис. 12.

Отрицательный заряд с правой грани электреты попадает через резистор R на мембрану, в результате между мембраной и пластиной электреты образу­ется конденсатор, емкость которого начинает меняться под воздействием на мембрану (левая обкладка конденсатора) акустических волн.

Качественные характеристики конденсаторных микрофонов очень высо­кие. Например, микрофон МК-012 - высококачественный конденсаторный микрофон для концертных залов и телестудий - имеет характеристики:

• диапазон частот 20 Гц - 20 КГц с неравномерностью АЧХ не более ±1,5 дБ;

• чувствительность около 10 мВ/Па;

• динамический диапазон 140 дБ;

• коэффициент гармоник менее 0,5 %.

Эти микрофоны нечувствительны к магнитным полям, и их шумы обу­словлены сравнительно высоким сопротивлением и наводками на элементы конструкции от переменных электрических полей. Динамический диапазон 140 дБ намного превышает динамический диапазон лучшего симфонического оркестра, звучащего в зале с безупречной акустикой и звукоизоляцией. По­этому лучшие микрофоны из известных на сегодняшний день - это микрофо­ны конденсаторные.

19