Η ανάρτηση εξηγεί πώς λειτουργούν οι συσκευές μικροφώνου electret, μέσω κατάλληλων διαγραμμάτων και τύπων.

Τι είναι ένα μικρόφωνο

Ένα μικρόφωνο είναι μια συσκευή σχεδιασμένη για τη μετατροπή ασθενών δονήσεων ήχου σε μικροσκοπικούς ηλεκτρικούς παλμούς, οι οποίοι μπορούν στη συνέχεια να ενισχυθούν μέσω ενός ενισχυτή ισχύος μέσω ενός μεγαφώνου για να επιτευχθεί μια πιο δυνατή αναπαραγωγή του ήχου.

Η πιο κοινή και ευέλικτη μορφή συσκευής μικροφώνου που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι τα μικρόφωνα electret.

Αυτά τα MIC είναι μικροσκοπικά σε μέγεθος, εξαιρετικά ευαίσθητα και μπορούν να συλλάβουν ή να ανταποκριθούν σε δονήσεις ήχου από όλες τις γωνίες, δηλαδή από μια γωνία 360 μοιρών.

Πώς λειτουργούν τα μικρόφωνα Electret

Ένα μικρόφωνο electret αποτελείται κυρίως από ένα διάφραγμα, δύο ηλεκτρόδια και ένα ενσωματωμένο JFET.
Το διάφραγμα είναι κατασκευασμένο από λεπτό υλικό Teflon και ονομάζεται επίσης «electret» και ως εκ τούτου το όνομα electret MIC.
Αυτό το ηλεκτρόδιο έχει ένα σταθερό φορτίο (C) και είναι ενσωματωμένο μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων.
Το ηλεκτρόδιο μαζί με τα δύο ηλεκτρόδια παίρνει τη μορφή ενός ευαίσθητου μεταβλητού πυκνωτή του οποίου η εξωτερική επιφάνεια ανταποκρίνεται σε δονήσεις ήχου, προκαλώντας ποικίλη χωρητικότητα στα δύο ηλεκτρόδια.
Τα ηχητικά κύματα με τη μορφή πίεσης αέρα μετακινούν ένα από τα ηλεκτρόδια που βλέπουν στην ανοιχτή πλευρά του MIC, προκαλώντας αποτελεσματικές διακυμάνσεις στις χωρητικές πλάκες.
Η στιγμιαία τιμή της μεταβαλλόμενης χωρητικότητας του MIC γίνεται άμεσα ανάλογη με την ηχητική πίεση που χτυπά το ηλεκτρίτη εκείνη τη στιγμή.

Υπολογισμός χωρητικότητας MIC

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, δεδομένου ότι η τιμή φόρτισης στο υλικό Teflon είναι σταθερή, η διαφορά δυναμικού που αναπτύσσεται στον πυκνωτή MIC γίνεται ισοδύναμη με την τιμή που μπορεί να εκφραστεί με τον ακόλουθο τύπο:

Q = C.V

Όπου Q είναι το φορτίο (που καθορίζεται για το electret)

Το C υποδεικνύει την χωρητικότητα, ενώ το V δηλώνει το ανεπτυγμένο επίπεδο τάσης ή τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των ηλεκτροδίων.

Η παραπάνω συζήτηση υπονοεί ότι η εσωτερική κατασκευή του electret MIC συμπεριφέρεται σαν πηγή τάσης συνδεδεμένη με AC.

Τα περισσότερα MIC electret έχουν ένα ενσωματωμένο JFET του οποίου η πύλη συνδέεται με τον πυκνωτή electret σχηματίζοντας ένα buffer για τον πυκνωτή του MIC.

Δεδομένου ότι η φόρτιση του πυκνωτή είναι σταθερή, αυτό το buffer πρέπει να έχει πολύ υψηλή αντίσταση και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιείται ένα JFET.

Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τη βασική διάταξη εσωτερικής καλωδίωσης ενός τυπικού μικροφώνου electret.

Οι ηχητικές δονήσεις που χτυπούν τον πυκνωτή electret μεταβάλλουν την χωρητικότητά του παράγοντας μια τάση διαμόρφωσης για την πύλη του JFET, που υποδεικνύεται ως Π.χ. .

Αυτή η διαμόρφωση αλλάζει το τρέχον μοτίβο ροής κατά μήκος της αποστράγγισης / πηγής του JFET, που αντιπροσωπεύεται ως Ίμικ .

Μια σταθεροποιητική αντίσταση RG Μπορεί επίσης να δει κανείς συνδεδεμένο εσωτερικά κατά μήκος της πύλης και της πηγής του JFET, διασφαλίζεται ότι αυτή η αντίσταση έχει εξαιρετικά υψηλή τιμή για να αποφευχθεί η μετατόπιση της εξόδου electret για την πύλη JFET.

Τμηματική όψη μιας εσωτερικής δομής Electret MIC

Η ακόλουθη εικόνα δείχνει μια τμηματική όψη ενός παραδείγματος MIC electret.

Ένα από τα ηλεκτρόδια σχηματίζεται με μεταλλοποίηση της στιβάδας του πάνω σε φορτισμένο πολυμερές φιλμ.

“ποια είναι η σχέση μεταξύ μήκους κύματος και συχνότητας; ”

Αυτό το μεταλλικό στρώμα συνδέεται με την θήκη του MIC μέσω μεταλλικής ροδέλας.

Η θήκη του MIC συνδέεται με τη σειρά του με το καλώδιο προέλευσης του εσωτερικού JFET.

Η άλλη πλάκα πυκνωτή ή το δεύτερο ηλεκτρόδιο κατασκευάζεται με τη χρήση μεταλλικής πλάκας πίσω πλευράς, η οποία μπορεί να φανεί χωρισμένη από τη μεμβράνη μεταλλικής στρώσης με πλαστική ροδέλα. Στη συνέχεια, αυτή η πλάκα συνδέεται με τον ακροδέκτη πύλης του JFET

Τα ηχητικά κύματα που χτυπούν αυτήν την πλάκα δημιουργούν ένα επίπεδο καταπόνησης σε αυτό, μεταβάλλοντας έτσι την απόσταση μεταξύ των χωρητικών ηλεκτροδίων και προκαλώντας μια αντίστοιχη διαφορά δυναμικού μεταξύ τους.

Αυτή η μεταβαλλόμενη τάση κατά την αποστράγγιση του JFET χρησιμοποιείται ως έξοδος για ένα επόμενο στάδιο κυκλώματος προενισχυτή το οποίο ενισχύει περαιτέρω αυτό σε επίπεδο που μπορεί να αναπαραχθεί μέσω ενός ηχείου και μπορεί να ακουστεί μια ενισχυμένη έκδοση των ηχητικών κυμάτων.