Il post spiega come funzionano i microfoni a elettrete, attraverso opportuni schemi e formule.
Cos'è un microfono
Un microfono è un dispositivo progettato per trasformare deboli vibrazioni sonore in piccoli impulsi elettrici, che possono essere poi amplificati attraverso un amplificatore di potenza su un altoparlante per ottenere una riproduzione più forte del suono.
La forma più comune e versatile di dispositivo microfonico impiegato nei circuiti elettronici sono i microfoni a elettrete.
Questi MIC sono di dimensioni miniaturizzate, estremamente sensibili e sono in grado di catturare o rispondere alle vibrazioni del suono da tutte le angolazioni, cioè da un angolo completo di 360 gradi.
Come funzionano i microfoni a elettrete
- Un microfono a elettrete è costituito principalmente da un diaframma, un paio di elettrodi e un JFET integrato.
- Il diaframma è realizzato in sottile materiale Teflon ed è anche chiamato 'elettrete' e da qui il nome elettrete MIC.
- Questo elettrete ha una carica fissa (C) ed è incorporato tra i due elettrodi.
- L'elettrete insieme ai due elettrodi assume la forma di un sensibile condensatore variabile la cui superficie esterna risponde alle vibrazioni sonore, dando origine ad una capacità variabile tra i due elettrodi.
- Le onde sonore sotto forma di pressione dell'aria muovono uno degli elettrodi rivolto verso il lato aperto del MIC, provocando variazioni effettive attraverso le piastre capacitive.
- Il valore istantaneo della capacità variabile del MIC diventa direttamente proporzionale alla pressione sonora che colpisce l'elettrete in quell'istante.
Calcolo della capacità MIC
Come accennato in precedenza, poiché il valore di carica sul materiale Teflon è fisso, la differenza di potenziale sviluppata attraverso il condensatore MIC diventa equivalente al valore che può essere espresso con la seguente formula:
Q = C.V
Dove Q è la carica (che è fissa per l'elettrete)
C indica la capacità, mentre V indica il livello di tensione sviluppato o la differenza di potenziale tra gli elettrodi.
La discussione di cui sopra implica che la struttura interna dell'elettrete MIC si comporta come una sorgente di tensione accoppiata AC.
La maggior parte dei MIC a elettrete ha un JFET integrato il cui gate è collegato al condensatore dell'elettrete che forma un buffer per il condensatore del MIC.
Poiché la carica del condensatore è fissa, questo buffer deve avere un'impedenza molto elevata ed è proprio per questo che viene utilizzato un JFET.
Il diagramma seguente mostra il layout di cablaggio interno di base di un tipico microfono a elettrete.
Le vibrazioni sonore che colpiscono il condensatore dell'elettrete variano la sua capacità producendo una tensione modulante per il gate del JFET, indicata come Vg .
Questa modulazione altera lo schema di flusso della corrente attraverso il drain / source del JFET, rappresentato come Imic .
Una resistenza stabilizzatrice RG può anche essere visto collegato internamente attraverso il gate e il source del JFET, è garantito che questo resistore abbia un valore estremamente alto per evitare lo smistamento dell'uscita dell'elettrete per il gate JFET.
Vista in sezione di una struttura interna di Electret MIC
L'immagine seguente mostra una vista in sezione di un MIC electret di esempio.
Uno degli elettrodi è formato dalla metallizzazione del suo strato su una pellicola polimerica carica.
Questo strato metallizzato è unito alla cassa del MIC tramite una rondella metallica.
La cassa del MIC è a sua volta collegata con il cavo sorgente del JFET interno.
L'altra piastra del condensatore o il secondo elettrodo è realizzata utilizzando una piastra metallica sul retro, che può essere vista separata dalla pellicola dello strato metallizzato da una rondella di plastica. Questa piastra viene quindi collegata al terminale di gate del JFET
Le onde sonore che colpiscono questa piastra generano un livello di tensione su di essa, variando così la distanza tra gli elettrodi capacitivi e provocando lo sviluppo di una differenza di potenziale equivalente attraverso di essi.
Questa tensione variabile attraverso lo scarico del JFET viene utilizzata come uscita per un successivo stadio del circuito del preamplificatore che lo amplifica ulteriormente fino a un livello che può essere riprodotto su un altoparlante e si può sentire una versione amplificata delle onde sonore.
Composizione interna di un microfono a elettrete
Le immagini seguenti mostrano le parti effettive utilizzate all'interno di un tipico MIC a elettrete
Se hai altre domande su come funzionano i microfoni a elettrete, non esitare a metterle nei commenti.
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