1. Diagrama de princípios de trabalho da cápsula do microfone
Abaixo está o diagrama esquemático do princípio de trabalho de uma cápsula de microfone de condensador eletreto:
Diagrama de princípios de trabalho de microfone de condensador eletreto
- FET (transistor de efeito de campo):O componente -chave no MIC, responsável pela conversão de impedância.
- C:Um capacitor cuja capacitância muda com a vibração do diafragma. Este é o principal componente para converter o som em um sinal elétrico.
- C1, C2:Os capacitores usados para suprimir a interferência de radiofrequência, cada um direcionando diferentes bandas de frequência.
- RL (resistor de carga):Determina a sensibilidade do microfone. Maior resistência leva a maior sensibilidade.
- Vs (tensão de alimentação):Fornece tensão de trabalho para o microfone.
- C 0 (capacitor de bloqueio de DC):Usado no terminal de saída do sinal.
2. Princípio operacional do microfone de condensador eletreto
Um lado do diafragma do microfone é revestido com uma fina camada de metal e colocada oposta ao metal da placa eletreta, separada por uma folha isolante. Essas duas placas de metal paralelas com um dielétrico entre elas formam um capacitor.
De acordo com a eletrostática, a capacitância de um capacitor de placa paralela pode ser expressa como:
C = ε × S / L ......(1)
Onde:
ε=constante dielétrica do material,
S=área de
superfície do diafragma e placa eletreta,
L=Distância entre
o diafragma e a placa eletreta.
Portanto, a capacitância é diretamente proporcional a ε e S, e inversamente proporcional a L.
Além disso, a capacitância também se relaciona com a carga (q) e a tensão (v) como:
C = Q / V ......(2)
Das equações (1) e (2), obtemos:
ε × S / L = Q / V ......(3)
Para um microfone de condensador de eletreto específico, ε, s e q são constantes (q é determinado durante o processo de carregamento). Quando a pressão sonora atua no diafragma de 2μm de espessura, o diafragma vibra e causa uma variação ΔD na distância L. De acordo com a Equação (3), isso resulta em uma alteração correspondente na tensão ΔV, convertendo o som em um sinal elétrico.
Como esse sinal é extremamente fraco e possui alta impedância interna, ele não pode ser usado diretamente. Portanto, a conversão de impedância é necessária.
O FET (transistor de efeito de campo) é um dispositivo controlado por voltagem. A corrente de saída no terminal de drenagem é controlada pela tensão entre o portão e os terminais de origem.
Os dois terminais do capacitor estão conectados à (s) fonte (s) e portão (g) do FET. Quando há uma alteração ΔV entre S e G, causa uma alteração Δid na corrente de drenagem. Essa mudança na corrente produz uma alteração de tensão ΔVD através do resistor de carga RL. A mudança de tensão pode ser emitida através do capacitor C 0. Como essa mudança de tensão é causada pela pressão sonora, o microfone atinge a conversão completa do som em um sinal elétrico.
