De post legt uit hoe electret-microfoonapparaten werken, door middel van geschikte diagrammen en formules.

Wat is een microfoon

Een microfoon is een apparaat dat is ontworpen om zwakke geluidstrillingen om te zetten in kleine elektrische pulsen, die vervolgens kunnen worden versterkt door een eindversterker via een luidspreker om een luidere weergave van het geluid te bereiken.

De meest voorkomende en veelzijdige vorm van microfoonapparatuur die in elektronische schakelingen wordt gebruikt, zijn de elektretmicrofoons.

Deze MIC's zijn klein van formaat, extreem gevoelig en kunnen geluidstrillingen vanuit alle hoeken opvangen of erop reageren, dat wil zeggen vanuit een volledige hoek van 360 graden.

Hoe Electret-microfoons werken

Een electret-microfoon bestaat voornamelijk uit een diafragma, een paar elektroden en een ingebouwde JFET.
Het diafragma is gemaakt van dun Teflon-materiaal en wordt ook wel 'electret' genoemd en vandaar de naam electret MIC.
Dit elektret heeft een vaste lading (C) en is ingebed tussen de twee elektroden.
Het elektret heeft samen met de twee elektroden de vorm van een gevoelige variabele condensator waarvan het buitenoppervlak reageert op geluidstrillingen, waardoor een variërende capaciteit ontstaat over de twee elektroden.
Geluidsgolven in de vorm van luchtdruk verplaatsen een van de elektroden naar de open zijde van de MIC, waardoor effectieve variaties over de capacitieve platen ontstaan.
De momentane waarde van de variërende capaciteit van de MIC wordt recht evenredig met de geluidsdruk die op dat moment het electret raakt.

Berekening van de MIC-capaciteit

Zoals eerder vermeld, aangezien de ladingswaarde op het Teflon-materiaal vast is, wordt het potentiaalverschil dat over de MIC-condensator wordt ontwikkeld, gelijk aan de waarde die kan worden uitgedrukt met de volgende formule:

Q = C.V

Waar Q de lading is (die is vastgesteld voor het electret)

C geeft de capaciteit aan, terwijl de V het ontwikkelde spanningsniveau of het potentiaalverschil over de elektroden aangeeft.

De bovenstaande discussie impliceert dat de interne constructie van de electret MIC zich gedraagt als een AC-gekoppelde spanningsbron.

De meeste electret-MIC's hebben een ingebouwde JFET waarvan de poort is verbonden met de electret-condensator die een buffer vormt voor de condensator van de MIC.

Omdat de lading van de condensator vast is, moet deze buffer een zeer hoge impedantie hebben en dat is precies waarom een JFET wordt gebruikt.

Het volgende diagram toont de standaard interne bedradingslay-out van een typische electret-microfoon.

Geluidstrillingen die de elektretcondensator raken, varieert de capaciteit en produceert een modulerende spanning voor de poort van de JFET, aangegeven als Vg

Deze modulatie verandert het huidige stroompatroon over de afvoer / bron van de JFET, weergegeven als Imic

Een stabiliserende weerstand RG kan ook worden gezien intern verbonden over de poort en de bron van de JFET, wordt ervoor gezorgd dat deze weerstand een extreem hoge waarde heeft om shunten van de electret-uitgang voor de JFET-poort te voorkomen.

Doorsnede van een Electret MIC interne structuur

De volgende afbeelding toont een doorgesneden aanzicht van een voorbeeld van een electret MIC.

“hoogdoorlaatfilter bode-plot ”

Doorsnede van een Electret MIC interne structuur

Een van de elektroden wordt gevormd door metallisatie van de laag over een geladen polymeerfilm.

Deze gemetalliseerde laag is verbonden met de behuizing van de MIC via een metalen ring.

De behuizing van de MIC is op zijn beurt verbonden met de source-kabel van de interne JFET.

De andere condensatorplaat of de tweede elektrode is gemaakt met behulp van een metalen plaat aan de achterkant, die kan worden gezien gescheiden van de gemetalliseerde laagfilm door een plastic ring. Deze plaat is vervolgens verbonden met de poortaansluiting van de JFET

Geluidsgolven die deze plaat raken, genereren er een rekniveau op, waardoor de afstand tussen de capacitieve elektroden varieert en er een equivalent potentiaalverschil overheen ontstaat.

Deze variërende spanning over de afvoer van de JFET wordt gebruikt als uitgang voor een volgende voorversterkerschakelingstrap die dit verder versterkt tot een niveau dat kan worden weergegeven via een luidspreker, en een versterkte versie van de geluidsgolven kan worden gehoord.