(1)駐極體話筒
駐極體話筒具有體積小、結構簡單、電聲性能好及價格低廉的特點,廣泛用于盒式錄、放音機及無線話筒、聲控等電路中。
① 結構:駐極體話筒由聲—電轉換和阻抗變換兩部分組成,其内部結構如圖10-20所示。
圖10-20 駐極體話筒的結構
聲—電轉換的關鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄的塑料膜片,在其中一面蒸發上一層純金薄膜,然後再經過高壓電場駐極後,兩面便分别産生異性電荷;膜片的蒸金面向外,與金屬外殼相連通;膜片的另一面與金屬極闆之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣,蒸金膜與金屬極闆之間就形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動時,引起電容兩端的電場發生變化,從而産生了随聲波變化而變化的交變電壓。
駐極體膜片與金屬極闆之間的電容量比較小,一般為幾十皮法,因而它的輸出阻抗值很高(XC=1/2πf C),為幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的,所以在話筒内接入一隻結型場效應管進行阻抗變換。場效應管的特點是輸入阻抗極高,噪聲系數低。普通場效應管有源極(S)、栅極(G)和漏極(D)3 個極。這裡使用的是在内部源極和栅極間再複合一隻二極管的專用場效應管,如圖10-21所示。接二極管的目的是在場效應管受強信号沖擊時起保護作用。場效應管的栅極接金屬極闆,這樣駐極體話筒的輸出線便有 3 根,即源極(S)輸出線,一般用藍色塑料線;漏極(D)輸出線,一般用紅色塑料線;連接金屬外殼的編織屏蔽線。
圖10-21 駐極體話筒專用場效應管
② 電路連接:駐極體話筒與電路的接法有兩種:源極輸出與漏極輸出,如圖10-22所示。
圖10-22 駐極體話筒内場效應管的接法
源極輸出類似晶體三極管的發射極輸出,如圖10-22(a)所示。漏極D接電源正極,源極S與地之間接一電阻RS來提供源極電壓,信号由源極經電容C輸出;編織線接地起屏蔽作用。源極輸出的輸出阻抗一般小于2kΩ,電路比較穩定,動态範圍大,但輸出信号比漏極輸出小。
漏極輸出類似晶體三極管的共發射極放大器。漏極D與電源正極間接一漏極電阻RD,信号由漏極D經電容C輸出。源極S與編織線一起接地,如圖10-22(b)所示。漏極輸出電壓增益大,因而話筒靈敏度比源極輸出時要高,但電路動态範圍略小。
圖10-22中,RS和RD的阻值要根據電源電壓大小來決定,一般可在2.2~5.1kΩ間選用。例如,電源電壓為6V時,RS為4.7kΩ,RD為2.2kΩ。由圖10-22可知,不管是源極輸出或漏極輸出,駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作,因為它内部裝有場效應管。
③ 極性的判斷:由圖10-21可知,駐極體話筒由聲—電轉換系統和場效應管組成。其中A為接地點,一般與其外殼相連,焊點面積較大,容易辨别。另外,場效應管的栅極和源極間接有一隻二極管,故可利用二極管的正、反向電阻特性來判斷駐極體話筒的漏極和源極。
判斷方法:将萬用表的轉換開關撥至R × 1k 擋上,将黑表筆接任意一引腳,紅表筆接另一引腳,記下表中的數值;再交換兩表筆的接觸點,記下表中的數值,比較兩次測試結果,阻值較小者中黑表筆接觸點為源極,紅表筆接觸點為漏極。
④ 話筒的好壞與靈敏度高低的判斷:圖 10-23 是駐極體話筒測試原理圖。當聲壓作用到話筒時,在毫伏表上便有輸出。根據這個原理,可以利用萬用表中電池代替圖10-23中的電池E,萬用表的内阻代替圖中的R0,萬用表的表頭代替圖中的毫伏表,用外界聲源(喊話或嘴吹)代替圖中的揚聲器及信号源。當聲壓作用到話筒時,表頭就有一定的輸出,根據話筒有無輸出判斷話筒的好壞,根據輸出的大小判斷話筒靈敏度的高低。
圖10-23 駐極體話筒靈敏度的檢測
具體方法如下:将萬用表轉換開關撥到R × 1k擋,黑表筆接話筒漏極(D),紅表筆接話筒的源極(S),同時接地。用嘴吹話筒,觀看萬用表的指示,表頭若無指标,說明話筒失效;有指示說明話筒正常工作;指示範圍的越大,表示話筒靈敏度越高。
⑤ 型号選擇:國産駐極體話筒的型号前綴常用CZ、CRZ 及CNZ等。品種雖多,但其主要特性相差不太大,差别在靈敏度高低不同。機内使用型駐極體話筒的外形尺寸絕大多數相近[φ(10~12) × 7],國外産品的外形尺寸、接線方式及基本應用方法也與國内産品大體相同,故這類話筒的通用互換性較好,所以在型号選擇上要求并不高。若維修時找不到原型号替換品,可以用相似尺寸和特性的任何駐極體話筒代換。需注意的是,國産駐極體話筒有些品種用色點标記對其靈敏度分擋,通常有綠、紅、藍3擋。綠色靈敏度最高,藍色最低,每擋靈敏度差别約 4dB(綠色靈敏度為−38±3dB)。代換時,最好選色點相同或靈敏度接近的産品;有些産品分4擋色标(紅、黃、藍、白),具體分擋與上述不同。若要用非色标産品代換,最好查産品手冊,弄清具體特性。
⑥ 電源電壓:一般駐極體話筒均由廠家給出電源電壓範圍(多為3~12V,也有的為1.5~12V),或給出推薦電源電壓(多為1.5V、3V、4.5V3 種)和最高工作電壓(多為 10~12V)。應用時不要超過電壓上限,最好在推薦電壓下工作。除微型電子設備駐極體話筒使用1.5V電源外,絕大多數駐極體話筒的工作電壓均在3~6V範圍内。
⑦ 接線:機内型駐極體話筒共有 4 種連接形式,如圖 10-24 所示。對應的話筒引出端有三端式和兩端式兩種,圖 10-24(b)、(c)适用于兩端式話筒連接。
圖10-24 駐極體話筒的4 種接法
(2)動圈式話筒
① 結構和工作原理:動圈式話筒的種類看起來很多,彼此之間多是支架上的區别,其關鍵的聲—電轉換部分基本相同。為便于理解,下面以最具代表性的動圈式話筒為例,介紹一下它的結構與工作過程。一種典型動圈式話筒的結構如圖10-25所示,由永久磁鐵、音膜、話筒線圈及輸出變壓器等部件組成。音膜的音圈套在永久磁鐵的圓形磁隙中,當音膜受聲波的作用力而振動時,音圈則切割磁力線而在其兩端産生感應電壓。由于話筒的音圈圈數很少,它的輸出電壓和輸出阻抗都很低。為了提高它的靈敏度和滿足與擴音機輸入阻抗相匹配,在話筒中裝有一個輸出變壓器。變壓器有自耦式和互感式兩種,根據初、次級圈數比不同,其輸出阻抗有高阻和低阻。話筒的輸出阻抗在600Ω 以下的為低阻話筒,輸出阻抗在10 000Ω 以上的為高阻話筒。目前國産高阻話筒,其輸出阻抗都是20 000Ω。有些話筒的輸出變壓器次級有兩個抽頭,既有高阻輸出,又有低阻輸出,如SQ-2型和CD3-5型話筒隻要改變接頭,就能改變其輸出阻抗。
圖10-25 SQ3-4 型動圈話筒的結構
② 主要性能檢測:檢查話筒是否正常,可利用萬用表的 R × 10擋來測量話筒的電阻值,低阻話筒應為 50~200Ω,高阻話筒應為500~1 500Ω。如果話筒的音圈和變壓器的初級電路正常,在測量電阻時,話筒會發出清脆的“喀喀”聲。
(3)晶體式話筒
晶體式話筒又稱壓電式話筒,它是利用某些晶體的壓電效應制成的。當人們對着它講話時,聲波的作用力使晶片作彎曲或漲縮的變動,從而在晶體的兩個面上産生對應的微小電壓,這就是晶體的壓電效應。化工材料中的酒石酸鉀鈉和钛酸鋇晶體都有較強的壓電效應,常被用來作晶體式話筒的晶片。
晶體式話筒的結構如圖10-26所示。因為晶體面積不大,故所受聲波壓力很小。實用中則用振動膜片來增加接受聲波的面積,通過振動膜中心的連杆,使晶體所受聲波的壓力增大,這樣其輸出電壓便會大大增強。由于振動膜片的頻率響應受到機械的限制,因此這種晶體式話筒的頻率響應比較差。
晶體式話筒的優點是構造簡單,造價低,靈敏度較高。但由于酒石酸鉀鈉晶體在受潮和受熱後極容易損壞,而且難于修理,使其使用範圍受到一定限制,目前生産的钛酸鋇晶體已克服了這些缺點。
(4)鋁帶式話筒
鋁帶式話筒是用有折紋的很薄的鋁帶懸在一對強磁極之間而構成的,如圖10-27所示。鋁帶的軸向與磁感線垂直,而帶面則與磁感線平行。鋁帶受聲波的作用而振動時,切割永久磁鐵的磁感線,于是在鋁帶的兩端就感應出電壓來。
圖10-26 晶體式話筒的結構
圖10-27 鋁帶式話筒的結構
鋁帶式話筒是雙向性話筒,鋁帶的重量很輕,較低和較高頻率的聲波都能使它振動,因此頻率響應較好,多用在固定的錄音室作音樂錄音。
鋁帶式話筒本身的阻抗很低,需用變壓器匹配後方可使用。
(5)近講話筒
這是近幾年發展起來的一種新穎的聲樂話筒,以演唱時話筒離嘴很近而得名。圖 10-28 為近講話筒的外形與結構,其特性曲線如圖10-29所示。
圖10-28 近講話筒的外形與結構
由于近講話筒的頻響特性在低頻段有一個峰值,可使歌唱演員的聲音更加渾厚、深沉,從而大大增加了臨場的親切氣氛。演員可以通過控制話筒到嘴的距離,獲得豐富多變的演唱效果。當然,作為一個聲樂話筒,在頻響特性上不但低頻段應有一個适當的峰值,在高頻段也應有一個适當的峰值(如圖10-29所示),這樣可使樂音層次分明。
圖10-29 近講話筒特性曲線
在使用方面,近講話筒還有如下特點。
① 在結構上安裝了有效的防振系統,可防止使用者手持話筒的振動噪聲串入話筒。
② 話筒内安裝有防風罩,可防止近用時使用者的呼吸氣流影響話筒音質。
③ 近講話筒近用時靈敏度較高,高、低頻特性較好,演唱者細若遊絲的聲音話筒也可以辨别,但是對遠處的環境噪聲它卻很不敏感,這也是它的一個優點。
近講話筒雖然出現的時間并不長,但目前在國内、外發展非常迅速,品種也較多,不僅有專為男聲、女聲設計的話筒,或為某個演員特别設計的近講話筒,還有專為各種樂器錄音設計的話筒。近講話筒的發展潛力是很大的。
(6)無線話筒
無線話筒實際上是普通話筒和無線發射裝置的組合體。話筒部分将聲音信号轉變為音頻電信号後,接着傳輸給發射裝置(發射電路),經調制(一般為調頻制)後發射出去;接收機或擴音機接收到無線話筒發射的信号後,經過放大并解調出音頻信号,再經放大後輸出給揚聲器,最後發出聲音。無線話筒由于不需要傳輸線,使用十分靈活方便,得到了廣泛應用。
選用注意事項(1)型号與阻抗選擇
應根據使用場合合理選擇話筒型号。不同場合應配置的話筒見表10-9。
▼表10-9 不同使用目的或場合應配置話筒型号
話筒的阻抗,應根據擴音設備的輸入阻抗來選擇,盡量做到二者的阻抗相匹配。
(2)話筒線選擇
話筒線應是專用音頻傳輸電纜,而且不能太長,一般為幾米。使用低阻抗輸出的話筒時,話筒線可以适當長一些。但使用高阻抗話筒時,話筒線不能很長,否則會使話筒高頻特性變壞。
(3)使用注意事項
使用駐極體話筒時,一定要注意底部引出端與外電路的接法。如前所述,其引出端有三端式和兩端式兩種,共有4種接法。
使用話筒時,應注意聲源與話筒的距離。除了為歌手設計的近講話筒外,一般情況下,話筒與講話者嘴部的距離為 30~40cm。距離太遠時,話筒輸出信号太小,噪聲相對較大;距離太近易造成聲音失真或阻塞。另外,講話人應正對着話筒,以減少其頻率失真。
話筒是一種比較精密的電聲器件,在使用中應嚴防敲擊或摔壞。臨時會場使用話筒時,應把話筒線的兩端固牢,以防有人絆着話筒線而把話筒牽倒摔壞。不要用吹氣或用手敲擊話筒來試音,否則容易把話筒的膜片、鋁帶及晶體等部件損壞。
話筒在存放時,也要避免激烈的震動,應放在幹燥、通風的地方。話筒一般不要随便拆卸。拆卸時,要注意各組件之間的連接和各個絲扣的旋轉方向,否則極易将引線擰斷或造成不必要的短路。話筒線要順一個方向收放,切莫零亂打扭,造成話筒線斷路和短路。
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