Принципы построения микрофона

Микрофон предназначен для преобразования акустической энергии звука в электриче­скую энергию. Основной принцип действия микрофона состоит в том, что в электрическую цепь включается прибор, изменяющий свои параметры (обычно сопротивление, иногда ем­кость) под воздействием энергии звука. Первым таким элементом был угольный микрофон, который широко используется до сих пор. Позднее в качестве материала для микрофона применялся кварц и даже световые преобразователи.

Рассмотрим принцип построения угольного микрофона.

Угольный микрофон. Принцип построения угольного микрофона представлен на рис. 5. Он содержит угольный порошок, который под влиянием звуковой энергии меняет свою плотность. При большом давлении он уплотняется и уменьшает сопротивление току, при уменьшении давления сопротивление вновь увеличивается. Для нормальной ра­боты угольного микрофона требуется ток 30 мА. При напряжении -60 В, которое обычно применяется на российских телефонных станциях, такой ток соответствует сопротивле­нию 2 кОм. Это значение включает в себя сопротивление шлейфа (шлейф — это пара про­водов, соединяющая телефонный аппарат со станцией) и сопротивление цепей электропи­тания 2x500 Ом. Это эквивалентно расстоянию примерно 5-7 км (при использовании медной жилы диаметром 0,4 мм). Минимальное значение тока в линии составляет около 15 мА, что соответствует сопротивлению около 4 кОм и дает возможность обслуживать абонентов на расстоянии около 10 км при приемлемом качестве передачи сигнала. Для больших расстояний (например, в сельской местности) иногда используется повышенное напряжение электропитания.

Рис. 5. Принцип построения угольного микрофона

Максимальный ток, допустимый в микрофоне, — 60 мА. Дальнейшее увеличение тока может привести к «спеканию» угольного порошка в сплошную массу и выходу микрофона из строя. Поэтому, чтобы ограничить максимальное значение тока в цепи микрофона, на станции в цепь электропитания включают две обмотки реле с сопротивлением по 500 Ом каждое. Это дает возможность даже на самой короткой линии иметь нормальное значение тока.

Рис. 6. Внутренняя схема электретного микрофона

Электретные и конденсаторные микрофоны. Хотя электромагнитные микрофоны да­ют удовлетворительное качество речи, в технике идет постоянное совершенствование мик­рофонов на других физических принципах. Одно из направлений — создание микрофонов на основе материалов, которые при звуковом давлении вырабатывают ЭДС, зависящую от величины звукового давления. На рис. 6 показан один из способов включения электретного микрофона.

Поскольку вырабатываемая ЭДС мала, ее подают на усилитель, который построен базе МОП-транзистора и получает электропитание по абонентской линии. Кроме этого, МОП-тран­зистор обеспечивает последовательное протекание тока, что очень важно для работы ком­мутационной станции. Его внутреннее сопротивление больше, чем у металлического кон­такта, но достаточно мало по сравнению с сопротивлением линии.