四、駐極體傳聲器小型前置放大器的設(shè)計(jì)

　　0 引言

　　隨著我國通訊事業(yè)的迅猛發(fā)展，對駐極體傳聲器的需求也越來越大。目前，一些小型的駐極體傳聲器雖然可以將場效應(yīng)管集成于傳聲器內(nèi)部，但由于高端產(chǎn)品的售價(jià)高昂，低端產(chǎn)品傳聲器的精度和靈敏度又無法保證，再加上傳統(tǒng)的前置放大器體積又過于龐大。因此，設(shè)計(jì)一種體積盡可能小，成本低廉而性能優(yōu)良的前置放大器具有十分重要的意義。

　　1 駐極體傳聲器的原理概述

　　傳聲器是一種將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)的電聲換能器。駐極體傳聲器是一種用駐極體材料制造的新型傳聲器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于語言拾音、聲信號(hào)檢測等方面。

　　駐極體傳聲器內(nèi)部主要包括聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分。聲電轉(zhuǎn)換部分包括振膜、極板、空隙三部分。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是振動(dòng)膜，它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜，然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷，膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開，這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個(gè)電容。當(dāng)聲音傳入時(shí)，振膜隨聲波的運(yùn)動(dòng)發(fā)生振動(dòng)，此時(shí)振膜與固定電極間的電容量也隨聲音而發(fā)生變化。從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓信號(hào)，如此就完成了聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過程。電壓變化的大小，反映了外界聲壓的強(qiáng)弱，這種電壓變化頻率反映了外界聲音的頻率。駐極體傳聲器振膜與極板之間的電容量比較小，一般為幾十pF。因而這個(gè)電信號(hào)輸出阻抗很高，而且很弱。因此，不能將駐極體傳聲器的輸出直接與音頻放大器相接。而場效應(yīng)晶體管具有輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低的特點(diǎn)，因此，一般是在傳聲器內(nèi)部接入一只輸入阻抗極高的結(jié)型場效應(yīng)晶體三極管用來放大駐極體電容產(chǎn)生的電壓信號(hào)，同時(shí)以比較低的阻抗在源極S或者漏極G輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)阻抗變換，如圖1所示。

　　圖1可以看出UOUT1或UOUT2為傳聲器的輸出信號(hào)，由于UOUT1不會(huì)受到電源噪聲VDD的影響，具有較強(qiáng)抗電源噪聲干擾能力，所以將UOUT1接到前置放大器進(jìn)行放大。

　　2 前置放大電路的設(shè)計(jì)分析

　　前置放大器的作用一方面是對電容傳聲頭輸出的信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大，另一方面主要是將電容頭的高輸出阻抗轉(zhuǎn)換為低阻抗輸出。小型前置放大器的電路主要包括兩部分，其中一部分是場效應(yīng)管組成的阻抗變換電路，另一部分就是下面將詳細(xì)分析的放大電路。

　　2．1 放大電路的簡化模型

　　傳聲器的前置放大電路如圖2所示。圖中運(yùn)放采用了美國美信公司的麥克風(fēng)前置放大器MAX4465，MAX4465為5腳SC70封裝，低成本，微功耗。下面對這一電路的原理進(jìn)行簡化分析和說明。為便于電路的分析，令Z1＝R1+1／（jωC1），Z2＝R2／／1／（jωC2）＝R2／（1+jωR2C2），根據(jù)理想運(yùn)放所具有的虛短和虛斷的特點(diǎn)，可以得到電路的傳遞函數(shù)為：