Mikrofony elektretowe: czym są i jak się podłączyć?

Mikrofony elektretowe były jednymi z pierwszych - powstały w 1928 roku i do dziś pozostają najważniejszymi instrumentami elektretowymi. Jeśli jednak w przeszłości stosowano termoelektrety woskowe, to w dzisiejszych czasach technologia znacznie się rozwinęła.

Zastanówmy się nad cechami takich mikrofonów i ich charakterystycznymi cechami.

Mikrofony elektretowe są uważane za podtyp urządzeń pojemnościowych. Wizualnie przypominają mały kondensator i spełniają wszystkie współczesne wymagania stawiane urządzeniom membranowym. Zazwyczaj wykonane są z folii polaryzacyjnej pokrytej najcieńszą warstwą metalu. Taka powłoka jest jedną z powierzchni kondensatora, podczas gdy druga wygląda jak solidna gęsta płyta: ciśnienie akustyczne działa na falującą membranę i tym samym powoduje zmianę charakterystyki pojemności samego kondensatora.

Jak każde inne urządzenie, mikrofon elektretowy ma swoje zalety i wady.

Zaletami tej techniki jest szereg czynników:

• mają niski koszt, dzięki czemu takie mikrofony są uważane za jedne z najbardziej budżetowych na współczesnym rynku;
• mogą być używane jako urządzenia konferencyjne, a także instalowane w domowych mikrofonach, komputerach osobistych, kamerach wideo, a także w domofonach, podsłuchach i telefonach komórkowych;
• bardziej nowoczesne modele znalazły zastosowanie w produkcji mierników jakości dźwięku, a także w sprzęcie do wokalu;
• zarówno produkty ze złączami XLR, jak i urządzenia ze złączem 3,5 mm i końcówkami kablowymi są dostępne dla konsumentów.

Podobnie jak wiele innych instalacji typu kondensatorowego, technika elektretowa charakteryzuje się zwiększoną czułością i długoterminową stabilnością. Takie produkty są bardzo odporne na uszkodzenia, wstrząsy i wodę.

Nie obyło się to jednak bez wad. Wadami modeli są niektóre z ich cech:

• nie można ich używać do żadnych dużych poważnych projektów, ponieważ przytłaczająca większość inżynierów dźwięku uważa takie mikrofony za najgorszą z proponowanych opcji;
• Podobnie jak typowe mikrofony pojemnościowe, instalacje elektretowe wymagają dodatkowego źródła zasilania - choć w tym przypadku wystarczy tylko 1 V.

Dzięki kompaktowym rozmiarom i wysokiej wodoodporności mogą być instalowane niemal wszędzie. W połączeniu z miniaturowymi kamerami idealnie nadają się do monitorowania obszarów problematycznych i trudno dostępnych.

W ostatnich latach w mikrofonach konsumenckich coraz częściej instaluje się elektretowe urządzenia pojemnościowe. Mają dość szeroki zakres odtwarzalnych częstotliwości – od 3 do 20 000 Hz. Mikrofony tego typu dają wyraźny sygnał elektryczny, którego parametry są 2 razy wyższe niż w przypadku tradycyjnego urządzenia węglowego.

Współczesny przemysł radiowy oferuje użytkownikom kilka rodzajów mikrofonów elektretowych.

MKE-82 i MKE-01 - pod względem wymiarów są identyczne z modelami węglowymi.

MK-59 i ich analogi - mogą być instalowane w najpopularniejszych aparatach telefonicznych bez przerabiania. Mikrofony elektretowe są znacznie tańsze niż standardowe mikrofony pojemnościowe, dlatego preferują je radioamatorzy. Rosyjscy producenci wprowadzili również na rynek duży asortyment mikrofonów elektretowych, wśród których najbardziej rozpowszechnionym jest model MKE-2... Jest to jednokierunkowe urządzenie kierunkowe przeznaczone do stosowania w magnetofonach szpulowych pierwszej kategorii.

Te mikrofony są zwykle wykonane w plastikowej obudowie. Na panelu przednim przewidziany jest kołnierz do mocowania, takie urządzenia nie pozwalają na silne wstrząsy i wstrząsy elektryczne.

Użytkownicy często zastanawiają się, który mikrofon (elektretowy czy tradycyjny pojemnościowy) jest lepszy. Wybór optymalnego modelu zależy od każdej konkretnej sytuacji, biorąc pod uwagę specyfikę przyszłego użytkowania sprzętu i ograniczenia finansowe kupującego. Mikrofon elektretowy jest znacznie tańszy niż kondensator kondensatorowy, a jednocześnie te ostatnie są znacznie lepsze jakościowo.

Jeśli mówimy o zasadzie działania, to w obu mikrofonach jest tak samo, to znaczy wewnątrz naładowanego kondensatora, przy najmniejszych wibracjach jednej lub kilku płytek powstaje napięcie. Jedyna różnica polega na tym, że w standardowym mikrofonie pojemnościowym wymagane ładowanie jest utrzymywane przez ciągłe napięcie polaryzacyjne, które jest przyłożone do urządzenia.

W urządzeniu elektretowym zapewniona jest warstwa specjalnej substancji, która jest rodzajem analogu magnesu trwałego. Tworzy pole bez żadnego zewnętrznego źródła zasilania – dlatego napięcie podawane na mikrofon elektretowy nie ma na celu ładowania kondensatora, ale podtrzymania mocy wzmacniacza na pojedynczym tranzystorze.

Natomiast klasyczne baterie kondensatorów należą do kategorii drogiego sprzętu profesjonalnego o zawyżonych parametrach pracy i filtrze dolnoprzepustowym. Są nawet często wykorzystywane w pomiarach akustycznych. Parametry czułości urządzeń kondensatorowych są znacznie niższe niż urządzeń elektretowych, dlatego z pewnością potrzebują dodatkowego wzmacniacza dźwięku ze złożonym mechanizmem zasilania napięciem.

Jeśli planujesz używać mikrofonu w profesjonalnej dziedzinie, na przykład do nagrywania piosenki lub dźwięku instrumentów muzycznych, lepiej jest preferować klasyczne produkty pojemnościowe. Podczas do użytku amatorskiego w gronie przyjaciół i krewnych wystarczą instalacje elektretowe zamiast dynamicznych - idealnie sprawdzają się jako mikrofon konferencyjny i komputerowy, mogą być powierzchowne lub krawatowe.

Aby zrozumieć, na czym polega urządzenie i mechanizm działania mikrofonu elektretowego, należy najpierw dowiedzieć się, czym jest elektret.

Elektret to specjalny materiał, który ma właściwość pozostawania w stanie spolaryzowanym przez długi czas.

Mikrofon elektretowy zawiera kilka kondensatorów, w których pewna część płaszczyzny jest wykonana z folii z elektrodą, ta folia jest naciągana na pierścień, po czym jest wystawiona na działanie naładowanych cząstek. Cząstki elektryczne wnikają w folię na niewielką głębokość - w wyniku tego w strefie w jej pobliżu powstaje ładunek, który może działać dość długo.

W niewielkiej odległości umieszczona jest kolejna elektroda, która jest miniaturowym metalowym cylindrem, którego płaska część zwrócona jest w stronę folii. Materiał membrany polietylenowej wytwarza określone drgania dźwiękowe, które są następnie przenoszone na elektrody - w wyniku czego generowany jest prąd. Jego siła jest znikoma, ponieważ impedancja wyjściowa ma zwiększoną wartość. Pod tym względem transmisja sygnału akustycznego również jest utrudniona. W celu dopasowania do siebie słabego prądu i zwiększonej rezystancji w urządzeniu zamontowana jest specjalna kaskada, która ma postać tranzystora unipolarnego i znajduje się w małej kapsule w korpusie mikrofonu.

Działanie mikrofonu elektretowego opiera się na zdolności różnych rodzajów materiałów do zmiany ładunku powierzchniowego pod wpływem fali dźwiękowej, podczas gdy wszystkie użyte materiały muszą mieć zwiększoną stałą dielektryczną.

Ponieważ mikrofony elektretowe mają dość wysoką impedancję wyjściową, można je bez problemu podłączyć zarówno do odbiorników, jak i wzmacniaczy o podwyższonej impedancji wejściowej. Aby sprawdzić działanie wzmacniacza, wystarczy podłączyć do niego multimetr, a następnie spojrzeć na wynikową wartość. Jeżeli w wyniku wszystkich pomiarów parametr pracy urządzenia będzie odpowiadał 2-3 jednostkom, to wzmacniacz może być bezpiecznie używany w technologii elektretowej. Prawie wszystkie modele mikrofonów elektretowych zwykle zawierają przedwzmacniacz, zwany „przetwornikiem impedancji” lub „dopasowującym impedancję”. Podłączany jest do importowanego transceivera i lamp mini-radia o impedancji wejściowej około 1 oma ze znaczną impedancją wyjściową.

Ogólnie schemat połączeń jest następujący.

Aby utrzymać normalną pracę urządzenia, ważne jest, aby podłączyć zasilanie do urządzenia z właściwą polaryzacją. W przypadku urządzenia z trzema wejściami typowe jest połączenie ujemne z obudową, w którym to przypadku zasilanie jest dostarczane przez wejście dodatnie. Następnie przez kondensator separujący, z którego następuje połączenie równoległe do wejścia wzmacniacza mocy.

Model z dwoma wyjściami jest zasilany przez rezystor ograniczający, również do wejścia dodatniego. Sygnał wyjściowy jest również usuwany. Co więcej, zasada jest taka sama - sygnał trafia do kondensatora blokującego, a następnie do wzmacniacza mocy.

Jak podłączyć mikrofon elektretowy, patrz poniżej.