Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 2

Notice: Use of undefined constant DOCUMENT_ROOT - assumed 'DOCUMENT_ROOT' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 5

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 5

Notice: Use of undefined constant DOCUMENT_ROOT - assumed 'DOCUMENT_ROOT' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 11

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 11

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Undefined variable: flag in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Undefined variable: adsense7 in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 39

Notice: Undefined variable: adsense6 in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 40
Конденсаторный электретный микрофон. Система электретного конденсаторного микрофона

Конденсаторный электретный микрофон. Конденсаторный электретный микрофон


Электретный микрофон — Википедия с видео // WIKI 2

Слева электретный капсюль (конденсатор) микрофона МКЭ-3, справа — весь микрофон (содержит капсюль и буферный усилитель)

Электретные микрофоны («капсюли»).

Электре́тный микрофо́н — микрофон с принципом действия, сходным с микрофонами конденсаторного типа, использующий в качестве неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения пластину из электрета. Используется способность этих материалов сохранять поверхностный заряд в течение длительного времени[1].

Энциклопедичный YouTube

  • 1/3

    Просмотров:

    13 816

    71 162

    4 046

  • Самодельный конденсаторный микрофон с усилителем. Ответы на вопросы. Фантом 48 вольт

  • Самодельный конденсаторный микрофон с усилителем в корпусе из шприца.

  • Самодельный ПЕТЛИЧНЫЙ МИКРОФОН на 3D ПРИНТЕРЕ. Конденсаторный микрофон

Содержание

История

Изобретён[источник не указан 768 дней][2] японским учёным Ёгути(вероятно, историческая мистификация)[источник не указан 768 дней]в начале 1920-х годов. Первое время микрофоны электретного типа были сравнительно дороги, а их очень высокое выходное сопротивление (в единицы мегаом и выше) заставляло применять для реализации исключительно ламповые схемы. Создание полевых транзисторов привело к появлению чрезвычайно эффективных и компактных электретных микрофонов, совмещённых с собранным в том же корпусе предусилителем на полевом транзисторе, и с 1970-х годов электретные микрофоны стали активно использоваться в бытовой технике и широком спектре приложений.

Принцип действия гомоэлектретного микрофона

Тонкая плёнка из гомоэлектрета помещается в зазор конденсаторного микрофона либо наносится на одну из обкладок. Это приводит к появлению некоторого постоянного заряда конденсатора. При изменении ёмкости, вследствие смещения мембраны, на конденсаторе появляется изменение напряжения, соответствующее акустическому сигналу.

В самой конструкции современного микрофона предусмотрен предусилитель, поэтому необходимо соблюдать полярность подключения и обеспечить питанием транзистор предусилителя. Это достигается подачей на микрофон фантомного питания. Например, некоторые звуковые карты предусматривают фантомное питание во входах для микрофонов. Некоторые модели электретных микрофонов снабжаются собственным автономным источником питания (аккумуляторы или батарейки).

Принцип действия гетероэлектретного микрофона

В таком микрофоне сама гетероэлектретная плёнка служит мембраной. При её деформации на её поверхностях возникают разноимённые заряды, которые можно зарегистрировать, расположив электроды непосредственно на поверхности плёнки (на поверхность напыляют тонкий слой металла (алюминий, золото, серебро и т. п.).

Особенности подключения

Типичная схема предусилителя на встроенном полевом транзисторе. Внешнее напряжение питания подаётся на U+; отделённая конденсатором переменная составляющая сигнала снимается с «Output»; резистор устанавливает режим работы транзистора и выходной импеданс.

В отличие от динамических микрофонов, имеющих низкое электрическое сопротивление катушки (~50 Ом ÷ 1 кОм), электретный микрофон имеет чрезвычайно высокий импеданс (имеющий емкостный характер, конденсатор ёмкостью порядка десятков пФ), что вынуждает подключать их к усилителям с высоким входным сопротивлением. В конструкцию практически всех электретных микрофонов входит предусилитель («преобразователь сопротивления», «согласователь импеданса») на полевых транзисторах, реже на миниатюрных радиолампах, с входным сопротивлением порядка 1 ГОм и выходным сопротивлением в сотни Ом, находящийся в непосредственной близости от капсюля. Поэтому, несмотря на отсутствие необходимости в поляризующем напряжении, такие микрофоны требуют внешний источник электропитания.

Примечания

  1. ↑ М. А. Сапожков. Акустика. — М.: Радио и связь, 1989. — С. 70. — 336 с. — 24 000 экз. — ISBN 5-256-00187-6.
  2. ↑ Б.П. Сухов. Электреты // Наука и жизнь : журнал. — 1958. — Сентябрь (№ 9). — С. 27-30.

Ссылки

Эта страница последний раз была отредактирована 30 марта 2018 в 09:34.

wiki2.org

Конденсаторный электретный микрофон

 

Изобретение относится к электроакустическим преобразователям и позволяет обеспечить корректировку чувствительности микрофона. Электретная мембрана 7 размещена на поворотном кольце 3, установленном между корпусом 1 и диэлектрической прокладкой 11. Наличие электретного слоя 10 на неподвижном электроде 9 способствует повышению напряженности электрического поля в зазоре 8 без повьшения потенциала мембраны 7. Падение звуковой волны на мембрану 7 приводит к возникновению разности потенциалов между ней и электродом 9, амплитуда которой обусловлена амплитудой звука. Поворотом кольца 3 с мембраной 7 обеспечивается сканирование акустического поля без переориентации микрофона. Электретный слой 10 имеет по крайней мере две зоны с противоположно направленными векторами поляризации. 6 ил. ш (Л ел со 00 фие.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) .

А1 (5D 4 Н 04 R 19/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3969534/24-10; 3969561/24-10 (22) 28.10.85 (46) 15.10.87. Бюл. У 38 (72) Н.А.Кузнецов, В.Г.Бойцов, А.А.Рычков и В.В.Швец (53) 534.232(088.8) (56) Патент Великобритании

В 1353098, кл. Н 04 R 19/00, 1974.

Патент США 11- 3588382, кл. Н 04 R 19/04, 1971. (54) КОНДЕНСАТОРНЫЙ ЭЛЕКТРЕТНЫЙ МИКРОФОН (57) Изобретение относится к электроакустическим преобразователям и позволяет обеспечить корректировку чувствительности микрофона. Электретная мембрана 7 размещена на поворотном кольце 3, установленном между корпусом 1 и диэлектрической прокладкой 11. Наличие электретиого слоя 10 на неподвижном электроде 9 способствует повышению напряженности электрического поля в зазоре 8 без повышения потенциала мембраны 7. Падение звуковой волны на мембрану 7 приводит к возникновению разности потенциалов между ней и электродом

9, амплитуда которой обусловлена амплитудой .звука. Поворотом кольца 3 с мембраной 7 обеспечивается сканирование акустического поля без переориентации микрофона. Электретный слой 10 имеет по крайней мере две зоЖ ны с противоположно направленными векторами поляризации. 6 ил.

1345381

Изобретение относится к электроакустическим преобразователям, в частности к конденсаторным электретным микрофонам.

Целью изобретения является обеспечение возможности корректировки чувствительности.

На фиг. 1 изображен конденсаторный электретный микрофон, осевое 10 сечение, на фиг. 2 — диэлектрическое прокладочное кольцо, на фиг. 3 расположение зон электретной мембраны и электретного слоя неподвижного электрода при параллельности границ зоы, на фиг. 4 — диаграмма направленности для случая, показанного на фиг, 3, на фиг. 5 — расположение зон электретной мембраны и электретного слоя неподвижного электрода при перпендикулярности границ зон; на фиг,6.диаграмма направленности для случая, показанного на фиг. 5.

Микрофон состоит из корпуса 1 с фронтальным акустическим входом 2, Внутри корпуса расположено металлическое поворотное кольцо 3, имеющее

1 осевые выступы 4 и 4", проходящие через акустический вход 2 из корпуса 1 наружу, Своей верхней плоскостью ЗО

5 поворотное кольцо 3 контактирует с отбортовкой б корпуса 1. К нижней плоскости поворотного кольца приклеена проводящим клеем круглая электретная мембрана ?, выполненная путем напыления или осаждения из паровой фазы тонкого металлического слоя на пленку из сополимера тетрафторэтилена с гексафторпопиленом.

Электретная мембрана 7 имеет две зо-. 40

/( ны 7 и 7 с противоположно направ-ленными векторами поляризации и с границей раздела О, -О, по диаметру, Необходимый воздушный зазор 8 между электретной мембраной 7 и неподвиж- 4В ным круглым электродом 9 с расположенным на нем электретным слоем 10 обеспечивается кольцевой диэлектрической прокладкой 11. Электретный слой 10 имеет цве зоны 10 и 10" с проти- ВО воположно направленными векторами поляризации и границей раздела О -О по диаметру. Неподвижный электрод 9 установлен внутри изоляционной чашки

12 таким образом, что плоскость электретного слоя 10 лежит в плоскости торца 13 чашки. Диаметр неподвижного электрода 9 меньше внутреннего диаметра диэлектрической прокладки 11.

Для соединения всех деталей в единую конструкцию корп-./c снизу завальцован так, чтобы обеспечить возможность поворота кольца 3 вокруг оси 0-0, но исключить возможность осевых перемещений деталей с целью стабилизации зазора 8.

Микрофон работает следующим образомм.

В исходном положении зона 7 электретной мембраны 7 находится полностью над зоной 10 электретного слоя

Il ((10, а эона 7 — над зоной 10, поэтому границы зон О, -О„ и 0 -О параллельны. Между зонами электретов возникают электрические поля Е„ и Е равные по модулю и противоположные по направлению, следовательно разность потенциалов между электретными электродами (7) и (10) равна нулю, I // поскольку площади зон 7 и 7, а так- . же 10 и 10 равны между собой (фиг. 3) . Наличие электретной мембраны 7 и электретного слоя 10 на неподвижном электроде 9 позволяет повысить напряженность электрического not ля в зазоре 8, не повышая потенциала электретной мембраны, что обеспечивает повышение чувствительности микрофона без уменьшения стабильности. В случае, показанном на фиг. 3, чувствительность максимальна.

При падении звуковой волны на мембрану 7 в направлении, параллельном ее плоскости и перпендикулярном границе раздела зон О -О, зоны

I /I

7 и 7 оказываются под воздействием акустического давления, имеющего различные фазы. Разность фаз зависит от длины волны и диаметра мембраны

7, поэтому смещение электретной мембраны 7 в сторону электрода 9 в зо— ((( нах 7 и 7 будет различным, напряI / женность поля между зонами 7 и 10 будет отличаться по модулю от напряженности между зонами 7" и 10" и между электретной мембраной и неподвижным электродом 9 с электретным слоем 10 возникает разность потенциалов. Эта разность будет меняться с частотой действующего звука, а амплитуда будет пропорциональна амплитуде звука.

Если направление звука, оставаясь параллельным плоскости мембраны 7, будет менять угол с границей раздела зон О„ -О „, то разность фаз звуково/ I го давления в зонах 7 и 7 будет уменьшаться с уменьшением этого угла

1345381

pl/

10 разность потенциалов также .будет уменьшаться. Таким образом, диаграмма направленности микрофона будет иметь форму восьмерки с направлением лепестков, перпендикулярным границе раздела зон О, — О, (фиг. 4). ! !!

За выступы 4 и 4 поворотного кольца 3 повернем электретную мембрану 7 вокруг оси 0-0 например, на

90 относительно исходного положения (фиг ° 5 и 6), В этом случае границы зон 0,-0

О -02 будут взаимно перпендикулярны.

Электрическое поле между электретной мембраной 7 и .неподвижным электродом

9 с электретным слоем 10 возникает только в квадрантах I и III, так как заряды электретов на поверхностях, обращенных друг к другу, будут разноименными именно в этих квадрантах, В квадрантах II u IV заряды будут одноименными, и поля не будет, что при прочих равных условиях приведет к уменьшению чувствительности микрофона вдвое из-за уменьшения эффективной площади взаимодействия электретов вдвое. Таким образом, путем поворота электретной мембраны можно регу-, лировать уровень чувствительности.

При направлении падения звуковой волны параллельно плоскости мембраны

7 вдоль биссектрисы А-А (фиг. 6) I квадранта (угла между границами О, -О, и О -О ) возникает разность фаз акус2 2 тического давления в квадрантах I u

III, между электретами мембраны 7 и электрода 9 также возникает разность потенциалов.

При угле 90 между осями 0

Таким образом, путем поворота кольца с электретной мембраной можно сканировать акустическое поле беэ переориентации микрофона.

Электретную мембрану выполняют диаметром, меньшим внутреннего диамет» ра прокладок, с той целью, чтобы при поворотах кольца укрепленная на нем электретная мембрана не повреждалась силами трения. формула и з обретения

Конденсаторный электретный микрофон, содержащий установленные в корпусе электретную мембрану, имеющую рб по крайней мере две зоны с противоположно направленными векторами поля- ризации, неподвижный электрод и ди электрическую прокладку между ними, отличающийся тем, что, З0 с целью корректировки чувствительности, в нем электретная мембрана укреплена на поворотном кольце, установленном между корпусом и диэлектрической прокладкой, а на неподвижном электроде расположен электретный слой, также имеющий по крайней мере две зоны с противоположно направленными векторами поляризации, 1345381

Составитель И.Игумнова

Редактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Заказ 4933/56 Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул, Проектная, 4

Конденсаторный электретный микрофон Конденсаторный электретный микрофон Конденсаторный электретный микрофон Конденсаторный электретный микрофон 

www.findpatent.ru

Конденсаторный микрофон Википедия

Конденсаторный микрофон Октава MK-319 со снятой защитной сеткой

Конденса́торный микрофо́н — микрофон, действие которого основано на использовании свойств электрического конденсатора. Изобретён в 1916 году инженером Bell Labs Эдуардом Венте (Edward Christopher Wente), используется в основном в студийной звукозаписи.

Устройство[ | код]

Представляет собой конденсатор, одна из обкладок которого выполнена из эластичного материала (обычно — полимерная плёнка с нанесённой металлизацией). При звуковых колебаниях вибрации эластичной обкладки изменяют ёмкость конденсатора. Если конденсатор заряжен (подключён к источнику постоянного напряжения), то изменение ёмкости конденсатора приводит к изменению запасённого заряда[1] и возникновению токов заряда, которые и являются полезным сигналом, поступающим с микрофона на усилитель. Для работы такого микрофона между обкладками должно быть приложено поляризующее напряжение, 50-60 вольт в более старых микрофонах, а в моделях после 1960—1970-х годов — 48 вольт. Такое напряжение питания считается стандартом, именно с таким фантомным питанием выпускаются предусилители и звуковые карты. Конденсаторный микрофон имеет очень высокое выходное сопротивление. В связи с этим, в непосредственной близости к микрофону (внутри его корпуса) располагают предусилитель с высоким (порядка 1 ГОм) входным сопротивлением, выполненный на электронной лампе или полевом транзисторе, который также обеспечивает балансное подключение микрофона к остальной звукоусиливающей аппаратуре. Как правило, напряжение для поляризации и питания предусилителя подаётся по сигнальным проводам (фантомное питание).

Применение[ | код]

Конденсаторные микрофоны обладают весьма равномерной амплитудно-частотной характеристикой и обеспечивают высококачественный захват звука, в связи с чем широко используются в студиях звукозаписи, на радио и телевидении. Недостатками их являются высокая стоимость, необходимость во внешнем питании и высокая чувствительность к ударам и климатическим воздействиям — влажности воздуха и перепадам температуры, что не позволяет использовать их в полевых условиях. Кроме того, из-за большого динамического диапазона, конденсаторные микрофоны улавливают больше окружающих звуков, а значит запись на них целесообразна только в специально подготовленном помещении.

Электретный микрофон[ | код]

По принципу действия электретный микрофон является одной из разновидностей конденсаторных микрофонов. Как правило, мембрана электретных микрофонов имеет бо́льшую толщину и меньшую площадь, из-за чего характеристики таких микрофонов более скромные, но при этом они имеют невысокую цену и нетребовательны к условиям эксплуатации. Такие микрофоны получили распространение в бытовой радиоаппаратуре.

Литература[ | код]

  • Сапожков М.А. Электроакустика. Учебник для вузов. — М.: «Связь», 1978. — 272 с. — 30 000 экз.

Примечания[ | код]

ru-wiki.ru

Система электретного конденсаторного микрофона

Изобретение относится к технике электроакустических преобразователей, в частности к электретным конденсаторным микрофонам. Изобретение может быть использовано в системах охранной тревожной сигнализации, устройствах мобильной связи, слуховых аппаратах и устройствах прослушивания. Изобретением решена задача снижения потребления тока системы электретного конденсаторного микрофона за счет обеспечения работы системы в импульсном режиме. Система электретного конденсаторного микрофона включает электретный конденсаторный микрофон, нагрузочный резистор, импульсный модулятор и устройство выборки и хранения для преобразования импульсного сигнала в непрерывный, при этом выход микрофона соединен с выходом импульсного модулятора через нагрузочный резистор, один из входов устройства выборки и хранения соединен с выходом микрофона, а другой вход соединен с выходом модулятора, а выход устройства выборки и хранения является выходом системы микрофона. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к технике электроакустических преобразователей, в частности к электретным конденсаторным микрофонам.

Изобретение может быть использовано в системах охранной тревожной сигнализации, устройствах мобильной связи, слуховых аппаратах и устройствах прослушивания.

Широко известно использование электретных конденсаторных микрофонов в портативных радиотелефонах, в охранных извещателях (датчиках), имеющих акустический канал обнаружения, в медицинской технике и т.д. Достоинством электретных микрофонов являются: высокая чувствительность, малая неравномерность характеристики в диапазоне звуковых частот, высокая технологичность, обеспечивающая серийную воспроизводимость и низкую себестоимость, а также достаточно большой срок службы.

Известна система микрофона по заявке WO 167811. Система содержит микрофон и устройство защиты от электростатических разрядов. Система микрофона содержит установленный внутри корпуса микрофона фильтр лестничного типа, снабженный соединенными параллельно друг другу конденсаторами и последовательно соединенными резисторами, обеспечивающими защиту микрофона от воздействия радиочастотных помех. Однако ток потребления такой системы высок.

Традиционный электретный конденсаторный микрофон состоит, как, например, описано в патенте ЕР 1096831, из корпуса; диафрагмы, сделанной из высокополимерной электретной пленки, которая прикреплена к кольцу электрода задней поверхности корпуса микрофона, расположенного напротив диафрагмы; прокладки, помещенной между электродом задней поверхности и кольцом для создания пространства между диафрагмой и задним электродом; держателем заднего электрода; а также интегральной схемы, смонтированной на печатной плате.

Типовая электрическая схема включения электретного конденсаторного микрофона включает собственно электретный конденсатор, подключенный к интегральной схеме усилителя, выполненного, например, на n-канальном полевом транзисторе, например серия микрофонов КЕС (см., например http://www.kingstate.com.tw/p3/P3-102.htm). Исток транзистора соединен с корпусом микрофона, электретный конденсатор подключен к затвору транзистора. Питание на микрофон подают через нагрузочный резистор, который служит для преобразования тока стока транзистора в напряжение. Слабый сигнал, возбуждаемый электретным конденсатором на затворе, усиливается и снимается со стока в качестве выходного полезного сигнала переменного напряжения. В некоторых случаях используются усилители на p-канальном полевом транзисторе, как, например, в отечественном микрофоне МКЭ-3, а также используются устройства повторители на МОП транзисторах с изолированным затвором, как, например, в US 200212949.

В некоторых случаях на печатную плату микрофона, кроме интегральной схемы усилителя на полевом транзисторе, устанавливают микросхему операционного усилителя (например, ЕР 1096831), компоненты, фильтрующие радиочастотные помехи (например, ЕР 1096831, WO 167811 А1), и другие элементы различного назначения (см., например, US 2002125949). Тенденция развития перечисленных выше систем и устройств с автономным питанием, в которых используются микрофоны, направлена на увеличение времени бесперебойной работы устройств, что накладывает требования по снижению потребления тока комплектующих.

Ограничение использования в устройствах с автономным питанием электретных конденсаторных микрофонов связано с тем, что их ток потребления определяется током потребления полевого усилительного транзистора. Типичное токопотребление составляет 200 мкА (при максимальном значении 500 мкА).

Применение микрофонов других типов (например, пьезоэлектрических или керамических) ограничено большими массогабаритными параметрами, а также невысокой чувствительностью и большой неравномерность характеристики в диапазоне звуковых частот.

Тенденция развития перечисленных выше систем и устройств с автономным питанием, в которых используются микрофоны, направлена на увеличение времени бесперебойной работы устройств, что накладывает требования по снижению потребления тока комплектующих.

Известно импульсное питание угольного микрофона из патента US 4041247.

Из патента US 6427015, целью которого является снижение энергопотребления, известна схема источника питания для микрофона, включающая в себя импульсный модулятор (контрольное устройство STU) и устройство выборки и хранения (SMPL). Общий ток потребления включает в себя токи потребления собственно микрофона, работающего в импульсном режиме, и других устройств, обеспечивающих работу микрофона.

В п.1 формулы US 6427015 указано наличие двух ключей (см. M1, M2 на Fig1 или на Fig2), каждый из которых управляется импульсным модулятором (CTU на Fig1) по отдельному выходу (MIC.SMPL и MIC.PWR на Fig2). На каждом выходе генерируется последовательность импульсов отличной одна от другой длительности (соответственно t1 и t2). Фактически это предполагает, что либо устройство CTU включает в себя не один, а два синхронизированных генератора, либо пусть и один генератор, но с двумя потребляющими ток цепями формирования импульсного фронта и спада. В неявном виде имеется даже нагрузочный резистор (R на Fig1 или R1 на Fig2).

Таким образом, во-первых, видно, что схема микрофона сложна, а, следовательно, это обстоятельство влияет на надежность работы. Во-вторых, большое количество вспомогательных устройств привело к уменьшению суммарного выигрыша, получаемого за счет уменьшения потребления собственно микрофона, работающего в импульсном режиме.

Проанализируем величину тока потребления рассматриваемого микрофона.

Возьмем для справки ключевую микросхему, рекомендованную заявителями US 6427015 в строках 39 и 40 стр.4. Она потребляет 2 мкА. Теперь рассмотрим блок - генератор тока (SPL на Fig1), включает в себя операционный усилитель Ор1. Этот блок также является дополнительным потребителем тока. Поскольку в строке 42 стр.4 описания US 6427015 ошибка - в качестве примеров использования операционного усилителя Ор1 (на Fig2) указаны микросхемы, содержащие аналоговые ключи, - для оценки тока потребления возьмем микропотребляющий операционный усилитель фирмы MAXIM. Его потребление составляет 1,2 мкА. Пренебрежем базовым током T1. Рассмотрим устройство CTU. В патенте US 6427015 не представлены, даже поверхностно, пути реализации импульсного модулятора, поэтому будем ориентироваться на реализованный нами модулятор - он потребляет 5,5 мкА. В рассматриваемом устройстве фактически два таких модулятора. Итого ток потребления вспомогательных устройств составляет 15,5 мкА. Оценим ток потребления собственно микрофона. При скважности Q=50 (при Т=25 мкс и t1=0,5 мкс) ток потребления собственно микрофона (для 200 мкА в непрерывном режиме) составит 4 мкА. Таким образом, общий ток потребления системы составляет 19,5 мкА, при этом потребление дополнительных устройств примерно в 4 раза превосходит потребление собственно микрофона.

Задача, на решение которой направленно предлагаемое нами изобретение, заключается в снижении потребления тока системы электретного конденсаторного микрофона при одновременном упрощении конструкции.

Эта задача решена тем, что в систему электретного конденсаторного микрофона, включающую электретный конденсаторный микрофон, связанный с источником напряжения питания через нагрузочный резистор, введен импульсный модулятор и устройство выборки и хранения для преобразования импульсного сигнала в непрерывный, при этом выход микрофона соединен с выходом импульсного модулятора через нагрузочный резистор, выход которого соединен с резистором, один из входов устройства выборки и хранения соединен с выходом микрофона, а другой вход соединен с выходом модулятора, а выход устройства выборки и хранения является выходом системы микрофона.

В соответствии с п.2 формулы в состав системы введен согласующий повторитель, вход которого подключен к выходу устройства выборки и хранения, при этом выход повторителя является выходом системы микрофона.

В соответствии с п.3 формулы в состав системы введен согласующий усилитель, вход которого подключен к выходу устройства выборки и хранения, при этом выход усилителя является выходом системы микрофона.

В соответствии с п.4 формулы система выполнена на одной печатной плате.

В соответствии с п.5 формулы система выполнена в виде одной интегральной схемы.

Сущность изобретения пояснена на чертежах фиг.1-5, где:

На фиг.1 показана показана блок-схема системы электретного конденсаторного микрофона.

На фиг.2 показана блок-схема системы электретного конденсаторного микрофона по п.2.

На фиг.3 показана блок-схема системы электретного конденсаторного микрофона по п.3.

Система электретного конденсаторного микрофона содержит собственно микрофон 1 (фиг.1), выход которого связан через нагрузочный резистор 2 с единственным выходом импульсного модулятора 3, один выход которого соединен с одним из входов устройства выборки и хранения 4, а другой с источником питания (U пит.) Другой вход устройства 4 соединен с выходом микрофона 1, а выход устройства 4 является выходом системы. Устройство содержит повторитель 5 (фиг.2), вход которого соединен с выходом устройства выборки и хранения 4. На фиг.3 показано включение в устройство согласующего усилителя 6, вход которого соединен с выходом устройства выборки и хранения 4.

Работает система следующим образом.

От источника напряжения питания (U пит.) питание на микрофон подается через нагрузочный резистор 2, а далее через импульсный модулятор (ИМ) 3, который переводит непрерывный режим в импульсный. ИМ генерирует импульсы питания длительностью τи с частотой Fм=1/Tм. Ток потребления микрофона в импульсном режиме уменьшается в скважность (Q=Tм/τи) раз. На выходе микрофона присутствует импульсный сигнал, временные параметры которого полностью соответствуют параметрам импульсного модулятора. Амплитуда импульсов при этом модулируется звуковыми сигналами. Среднее значение амплитуды импульсов равно постоянному значению на выходе микрофона, если бы он работал в непрерывном режиме. Далее сигнал с выхода микрофона поступает в устройство выборки и хранения 4, где импульсный сигнал преобразуется в непрерывный, т.е. происходит восстановление непрерывного (аналового) сигнала. Устройство 4 коммутируется ИМ 3 таким образом, что в течение времени τи импульсное напряжение с выхода микрофона 1 передается на выход устройства 4, а в течение времени (Tм-τи) вход устройства 4 коммутируется ИМ3 таким образом, что в течение времени τи импульсное напряжение с выхода микрофона 1 передается на выход устройства 4, а в течение времени (Tм-τи) вход устройства 4 отключен от выхода микрофона 1, а на выходе устройства 4 удерживается текущее значение напряжения. Для обеспечения заданной полосы чувствительности системы микрофона частота выборок устройства 4, которая определяется частотой работы ИМ, должна быть не менее верхнего значения требуемой рабочей полосы чувствительности. Для обеспечения требуемой неравномерности характеристики чувствительности системы минимально допустимое значение τи должно превышать длительность переходных процессов микрофона 1 и устройства 4. Схемотехническое уменьшение длительности переходного процесса устройства 4 приводит к увеличению выходного импеданса устройства 4. Несогласованность выходного импеданса устройства 4 с низким входным импедансом обычно применяемых усилителей звуковых частот, приводит к увеличению паразитной амплитудной модуляции (ПАМ) частотой Fм. Для уменьшения уровня ПАМ к выходу устройства 4 подключен согласующий повторитель 5 (фиг.2) или согласующий усилитель 6 (фиг.3). Согласующий усилитель, кроме задач согласования импедансов и обеспечения некоторого предварительного усиления сигнала, решает задачу коррекции частотной характеристики чувствительности системы микрофона.

Общий ток потребления системы микрофона определяется током потребления собственно микрофона 1, работающего в импульсном режиме, током потребления импульсного модулятора 3, током потребления устройства выборки и хранения 4 и током потребления согласующего повторителя 5 или согласующего усилителя 6. Ток потребления собственно микрофона определяют значением скважности работы ИМ 3. Для уменьшения остальных составляющих тока потребления системы нагрузочного резистора 2, устройства выборки и хранения 4, согласующего повторителя 5 и согласующего усилителя 6, они выполнены на микропотребляющей элементной базе. Импульсный модулятор 3 по сути является релаксационным генератором, который может быть выполнен как на логической элементной базе, так и на аналоговых компараторах или операционных усилителях (П.Хоровиц, У Хилл, Искусство схемотехники. М.: Мир, 2001, с.301, 302, 321.). Устройство выборки и хранения 4 выполнено, например, включающим в себя накопительную емкость, подключаемую к выходу микрофона 1 через ключевую схему, которая управляется импульсным сигналом ИМ 3. Ключевая схема может быть выполнена либо на полевых транзисторах, либо на микросхемах, содержащих аналоговые ключи (П.Хоровиц, У Хилл, Искусство схемотехники. М.: Мир, 2001, с.151.). В качестве накопительной емкости можно использовать не только дискретный элемент (конденсатор), но и входную емкость полевого транзистора. Согласующий повторитель 5 может быть выполнен на полевом транзисторе, на МОП транзисторе с изолированным затвором или интегральной микросхеме. Согласующий усилитель 6 может быть выполнен на полевом транзисторе или на микросхеме операционного усилителя.

Экспериментальный образец системы электретного конденсаторного микрофона был изготовлен и показал хорошие результаты. Общий ток потребления системы составил 12 мкА, при токе потребления собственно микрофона, работающего в непрерывном режиме, 200 мкА. Равномерность (±2 дБ) характеристики чувствительности системы обеспечена в полосе частот от 20 Гц до 10 кГц, потери на частоте 12 кГц составили 3 дБ.

Снижение потребления тока электретного конденсаторного микрофона достигнуто за счет схемного решения, благодаря введению в систему импульсного модулятора с единственным выходом совместно с блоком выборки и хранения с увеличенным импедансом. Такая конструкция характеризуется простотой, а следовательно, надежностью.

1. Система электретного конденсаторного микрофона, включающая электретный конденсаторный микрофон, нагрузочный резистор, импульсный модулятор и устройство выборки и хранения для преобразования импульсного сигнала в непрерывный, при этом выход микрофона соединен через нагрузочный резистор с выходом импульсного модулятора, который связан с источником напряжения питания, один из входов устройства выборки и хранения соединен с выходом микрофона, а другой вход соединен с выходом модулятора, а выход устройства выборки и хранения является выходом системы микрофона.

2. Система электретного конденсаторного микрофона по п.1, отличающаяся тем, что в ее состав введен согласующий повторитель, вход которого подключен к выходу устройства выборки и хранения, при этом выход повторителя является выходом системы микрофона.

3. Система электретного конденсаторного микрофона по п.1, отличающаяся тем, что в ее состав введен согласующий усилитель, вход которого подключен к выходу устройства выборки и хранения, при этом выход усилителя является выходом системы микрофона.

4. Система электретного конденсаторного микрофона по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что она выполнена на одной печатной плате.

5. Система электретного конденсаторного микрофона по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что она выполнена в виде одной интегральной схемы.

www.findpatent.ru