Мікрофони (електродинамічні, електромагнітні, електретні, вугільні) – основні параметри, маркування і включення в електронних схемах.

У радіоелектроніці знаходить широке застосування мікрофон – пристрій, що перетворює звукові коливання в електричні. Під мікрофоном звичайно розуміють електричний прилад, службовець для виявлення і посилення слабких звуків.

Основні параметри мікрофонів

Якість роботи мікрофона характеризується кількома стандартними технічними параметрами: чутливістю, номінальним діапазоном частот, частотною характеристикою, спрямованістю, динамічним діапазоном, модулем повного електричного опору, номінальним опором навантаження та ін

   Маркування

Марка мікрофона зазвичай наноситься на його корпусі і складається з букв і цифр. Букви вказують тип мікрофона:

МД …………… котушковий (або «динамічний»),

МДМ ………… динамічний малогабаритний,

ММ …………. мініатюрний електродинамічний,

Mл …………… стрічковий,

МК …………… конденсаторний,

МКЕ ………… електретний,

МПЕ ………… п’єзоелектричний.

Цифри позначають порядковий номер розробки. Після цифр стоять літери А, Т і Б, що позначають, що мікрофон виготовлений в експортному виконанні – А, Т – тропічному, а Б – призначений для побутової радіоелектронної апаратури (РЕА). Маркування мікрофона ММ-5 відображає його конструктивні особливості і складається з шести символів:

перший і другий …………… ММ – мікрофон мініатюрний;

третій ………………………….. 5 – п’яте конструктивне виконання;

четвертий і п’ятий ……….. дві цифри, що позначають типорозмір;

шостий …………………………. буква, яка характеризує форму акустичного входу (О – круглий отвір, С – патрубок, Б – комбіноване).

У практиці радіоаматорів використовується декілька основних типів мікрофонів: вугільні, електродинамічні, електромагнітні, конденсаторні, електретні і п’єзоелектричні.

   Електродинамічні мікрофони

(Назва мікрофонів цього типу вважається застарілим і зараз ці мікрофони називають котушкових)

Мікрофони цього типу дуже часто використовують любителі звукозапису, завдяки їх порівняно високої чутливості та практичної нечутливості до атмосферного впливу, зокрема, дії вітру. Вони також не бояться поштовхів, прості у використанні і мають здатність витримувати без пошкоджень великі рівні сигналів. Позитивні якості цих мікрофонів переважають над їх недоліком: середньою якістю запису звуку.

В даний час для радіоаматорів великий інтерес представляють випускаються вітчизняною промисловістю малогабаритні динамічні мікрофони, які використовуються для звукозапису, звукопередачі, звукопідсилення і різних систем зв’язку. Виготовляються мікрофони чотирьох груп складності – 0, 1, 2 і 3. Мікрофони малогабаритні груп складності 0, 1 і 2 використовуються для звукопередачі, звукозапису і звукопідсилення музики і мови, а групи 3 – для звукопередачі, звукозапису та звукопідсилення мови.

Умовне позначення мікрофона складається з трьох букв і цифр. Наприклад, МДМ-1, мікрофон динамічний малогабаритний першому конструктивного виконання.

Особливий інтерес представляють електродинамічні мініатюрні мікрофони серії ММ-5, які можна впаивать прямо в плату підсилювача або використовувати в якості вбудованого елемента радіоелектронної апаратури. Мікрофони відносяться до четвертого покоління компонентів, які розроблені для РЕА на транзисторах та інтегральних мікросхемах. Мікрофон ММ-5 випускається одного типу в двох варіантах: високоомним (600 Ом) і низькоомних (300 Ом), а також тридцяти восьми типорозмірів, які відрізняються тільки опором обмотки постійному струму, розташуванням акустичного входу та його виду. Основні електроакустичні параметри і технічні характеристики мікрофонів серії ММ-5 наведено в табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Тип мікрофону

ММ-5

Варіант виконання

низькоомний

високоомний

Номінальний діапазон робочих частот, Гц

   500.. .5000

Модуль повного електричного опору обмотки, Ом

   135115

   900±100

Чутливість на частоті 1000 Гц, мкВ / Па,

не менш (опір навантаження)

300 (600 Ом)

600 (300 Ом)

Середня чутливість в діапазоні

500 … 5000 Гц, мкВ / Па, не менше (опір навантаження)

600 (600 Ом)

1200 (3000 Ом)

Нерівномірність частотної характеристики

чутливості в номінальному діапазоні частот, дБ, не більше

   24

Маса, г, не більше

   900 ± 100

Термін служби, рік, не менше

   5

Розміри, мм

   9,6×9,6×4

   

Рис. 3.6. Принципова схема включення на вході УЗЧ гучномовця в якості м ікрофона

При відсутності динамічного мікрофона радіоаматори часто використовують замість нього звичайний електродинамічний гучномовець (рис. 3.6).

   Електромагнітні мікрофони

Для підсилювачів низької частоти, зібраних на транзисторах і мають низький вхідний опір, зазвичай використовують електромагнітні мікрофони. Електромагнітним мікрофонів властива зворотність, тобто вони можуть використовуватися і як телефони. Широке поширення мають так званий диференціальний мікрофон типу ДЕМШ-1 і його модифікація ДЕМШ-1А. Непогані результати виходять при використанні замість електромагнітних мікрофонів ДЕМШ-1 і ДЕМ-4М звичайних електромагнітних навушників від головних телефонів ТОН-1, ТОН-2, ТА-56 та ін (рис. 3.7 … 3.9).

   

Рис. 3.7. Принципова схема включення на вході УЗЧ електромагнітного навушника в якості мікрофона

   

Рис. 3.8. Принципова схема включення електромагнітного мікрофона на вході УЗЧ на транзисторах

   

Рис. 3.9. Принципова схема включення електромагнітного мікрофона на вході УЗЧ на операційному підсилювачі.

   Електретні мікрофони

Останнім часом в побутових магнітофонах використовуються електретні конденсаторні мікрофони. Електретні мікрофони мають самий. Широкий діапазон частот: 30 … 20000 Гц. Мікрофони цього типу дають електричний сигнал в два рази більший ніж звичайні вугільні.

Промисловість випускає електретні мікрофони МКЕ-82 і МКЕ-01 за розмірами аналогічні вугільним МК-59 і їм подібним, які можна встановлювати в звичайні телефонні трубки замість вугільних без усякої переробки телефонного апарату. Цей тип мікрофонів значно дешевше звичайних конденсаторних мікрофонів, і тому більш доступні радіоаматорам. Вітчизняна промисловість випускає широкий асортимент електретних мікрофонів, серед них МКЕ-2 односторонньої спрямованості для котушкових магнітофонів 1 класу і для вбудовування в радіоелектронну апаратуру – МКЕ-3, МКЕ-332 і МКЕ-333. Для радіоаматорів найбільший інтерес представляє конденсаторний електретний мікрофон МКЕ-3, який має мікромініатюрний виконання. Мікрофон застосовується в якості вбудованого пристрою у вітчизняні магнітофони, магніторадіоли і магнітоли, такі як, «Сигма-ВЕФ-260», «Томь-303», «Романтик-306» та ін

Мікрофон МКЕ-3 виготовляється в пластмасовому корпусі з фланцем для кріплення на лицьовій панелі радиоустройства з внутрішньої сторони. Мікрофон є ненаправленим і має діаграму кола. Мікрофон не допускає ударів і сильної тряски. У табл. 3.3 наведені основні технічні параметри деяких марок мініатюрних конденсаторних електретних мікрофонів. На рис. 3.10 наведена схема включення поширеного в радіоаматорських конструкціях електретного мікрофона типу МСЕ-3.

Таблиця 3.3

Тип мікрофону

МКЕ-3

МКЕ-332

МКЕ-333

МКЕ-84

Номінальний діапазон робочих частот, Гц

   50…16000

   50… 15000

   50… 15000

   300…3400

Чутливість по вільному полю на

частоті 1000 Гц, мкВ / Па

не більше 3

не менше 3

не менше 3

А – 6 … 12

В – 10 … 20

Нерівномірність частотної характеристики

чутливості в діапазоні 50 … 16000 Гц,

дБ, не менше

   10

   -

   -

   -

Модуль повного електричного опору на 1000 Гц,

Ом, не більше

   250

   600 ±120

   600 ± 120

   -

Рівень еквівалентного звукового тиску,

обумовленого власними шумами мікрофона,

дБ, не більше

   25

   -

   -

   -

Середній перепад рівнів чутливості

«Фронт – тил», дБ

   -

не, менше 12

не більше 3

   -

Умови експлуатації: температура, ‘С

відносна вологість повітря, не більше

   5…30 85%

при 20’С

   -10…+50

95 ± 3% при 25’С

   10…+50

95 ± 3% при 25’С

   0…+45

93% при 25’С

Напруги живлення, В

   -

   1,5…9

   1,5…9

   1,3…4,5

Маса, г

   8

   1

   1

   8

Габаритні розміри (діаметр х довжина), мм

   14×22

10,5 х 6,5

10,5 х 6,5

   22,4×9,7

   

Рис. 3.10. Принципова схема включення мікрофона типу МСЕ-3 на вході транзисторного УЗЧ

   Вугільні мікрофони

Незважаючи на те що вугільні мікрофони поступово витісняються мікрофонами інших типів, але завдяки простоті конструкції і досить високої чутливості вони все ще знаходять своє місце в різних пристроях зв’язку. Найбільше поширення мають вугільні мікрофони, так звані телефонні капсулі, зокрема, МК-Ю, МК-16, МК-59 і ін Найбільш проста схема включення вугільного мікрофона наведена на рис. З.П. У цій схемі трансформатор повинен бути підвищує і для вугільного мікрофона з опором R = 300 … 400 Ом його можна намотати на Ш-подібному залізному сердечнику з перетином 1 … 1,5 см2. Первинна обмотка (I) містить 200 витків дроту ПЕВ-1 діаметром 0,2 мм, а вторинна (II) – 400 витків ПЕВ-1 діаметром 0,08 … 0,1 мм. Вугільні мікрофони в залежності від їх динамічного опору ділять на 3 групи:

1 ……… низькоомні (близько 50 Ом) з струмом харчування до 80 мА;

2 ……… среднеомние (70 … 150 Ом) з струмом харчування не більше 50 мА;

3 ……… високоомні (150 … 300 Ом) з струмом харчування не більше 25 мА.

З цього випливає, що в ланцюзі вугільного мікрофона необхідно встановлювати струм, відповідний типу мікрофона. В іншому випадку при великому струмі вугільний порошок почне спікатися і мікрофон зіпсується. При цьому з’являються нелінійні спотворення. При дуже малому струмі різко знижується чутливість мікрофона. Вугільні капсулі можуть працювати і при зниженому струмі джерела живлення, зокрема, в підсилювачах на лампах і транзисторах. Зниження чутливості при зниженому харчуванні мікрофона компенсується простим підвищенням коефіцієнта підсилення підсилювача звукової частоти. У цьому випадку покращується частотна характеристика, значно знижується рівень шумів, підвищується стабільність і надійність роботи.

   

Рис. 3.11. Принципова схема включення вугільного мікрофона з використанням трансформатора

Варіант включення вугільного мікрофона в підсилювальний каскад на транзисторі дано на рис 3.12. Варіант включення вугільного мікрофона в поєднанні з транзистором на вході лампового підсилювача звукової частоти за схемою рис. 3.13 дозволяє отримати велике посилення по напрузі.

   

Рис. 3.12. Принципова схема включення вугільного мікрофона на вході транзисторного УЗЧ

   

Рис. 3.13. Принципова схема включення вугільного мікрофона на вході гібридного УЗЧ, зібраного на транзисторі і електронній лампі

   
Література: В.М. Пестриков. Енциклопедія радіоаматора.