話筒是什么原理？

答:話筒的學(xué)名叫傳聲器。它是將一種聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的聲→電轉(zhuǎn)換器件，其中外形如圖1一1所示；傳聲器的文字符號(hào)用“B”或“BM”表示，其電路圖形符號(hào)則如圖1一2所示。

傳聲器的分類(lèi)主要有動(dòng)圈式、電容式、壓電式、駐極體式等等。

下面先說(shuō)一下動(dòng)圈式傳聲器。

動(dòng)圈式傳聲器（也叫電動(dòng)式傳聲器），它的主要結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)；它是目前應(yīng)用最為廣泛的一種傳聲器，它由永久性磁鐵、音膜、音圈、阻抗匹配變壓器等構(gòu)成，并且音圈被放置安裝在磁鐵間隙中間，音膜上粘有一個(gè)圓筒形的音架。

當(dāng)人對(duì)著傳聲器講話時(shí)，音膜受到聲波的影響而產(chǎn)生振動(dòng)，此時(shí)音圈做出切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，于是在音圈上便產(chǎn)生了感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓經(jīng)過(guò)阻抗匹配變壓器后，即提高了傳聲器的靈敏度又滿足了與功率放大器的阻抗匹配。通常情況下輸出變壓器的二次側(cè)有高阻抗輸出和低阻抗輸出，具體采用哪種接法應(yīng)該根據(jù)功率放大器的輸入阻抗而定。

動(dòng)圈式傳聲器的主要優(yōu)點(diǎn)是音質(zhì)較好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)、噪聲系數(shù)小、動(dòng)態(tài)范圍大、使用方便等等。但是由于動(dòng)圈阻抗較小，不易與功率放大器匹配，因此一個(gè)阻抗匹配變壓器即可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換，使傳聲器的輸出阻抗達(dá)到大約200Ω歐姆。

駐極體話筒（駐極體傳聲器），如圖1一3所示

上圖為駐極體傳聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。它由外殼、內(nèi)前殼、金屬環(huán)、駐極體振動(dòng)膜、襯圈、金屬極板、墊圈、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、后內(nèi)殼、輸出線而組成。

駐極體式傳聲器由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換這兩個(gè)部分完成。其中聲電轉(zhuǎn)換是在駐極體振動(dòng)膜上實(shí)現(xiàn)的，它將一定頻率、振動(dòng)幅值的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為同頻率、相應(yīng)幅值的電信號(hào)。振動(dòng)膜的輸出阻抗很高（大約為幾十MΩ兆歐），此時(shí)它無(wú)法與功率放大器匹配，故需要降低傳聲器的輸出阻抗，這個(gè)可以通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管后的輸出阻抗大約為1KΩ歐姆。

駐極體式傳聲器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，因此它常在錄音機(jī)、電話、聲控設(shè)備中廣泛采用。

以上簡(jiǎn)單的介紹了兩種使用較廣泛的傳聲器，其他類(lèi)型的傳聲器就不一一介紹了。

個(gè)人觀點(diǎn)僅供參考。

知足常樂(lè)于上海2018.7.29

話筒是一種常用的電聲換能器件。

電聲換能器件包括能夠?qū)⒙曇艮D(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳聲器（話筒），能逆向換能的壓電陶瓷片和能夠?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)的揚(yáng)聲器、耳機(jī)等。它們是各種電子影音設(shè)備的“耳朵”或“喉舌”。

話筒的種類(lèi)很多，使用較多的是動(dòng)圈式話筒和駐極體話筒。

我們以駐極體話筒為例來(lái)說(shuō)明話筒的原理。

駐極體話筒也稱(chēng)為駐極體傳聲器，它是利用駐極體材料制成的一種特殊電容式“聲-電”轉(zhuǎn)換器件。主要特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻響寬、靈敏度高、耐振動(dòng)、價(jià)格便宜。駐極體話筒是目前最常用的傳聲器之一，在各種傳聲、聲控和通信設(shè)備中（如無(wú)線話筒、聲控?zé)?、電話、手機(jī)、多媒體電腦）應(yīng)用廣泛。

一、駐極體話筒的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

駐極體話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。它主要由“聲-電”轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。“聲-電”轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜片，它以一片極薄的塑料膜片作為基片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金屬薄膜，然后再經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)“駐極”處理后，在兩面形成可長(zhǎng)期保持的異性電荷--這就是“駐極體”（也稱(chēng)永久電荷體）一詞的來(lái)歷。

振動(dòng)膜片的金屬薄膜面向外（正對(duì)音孔），并與話筒金屬外殼相連；另一面靠近帶有氣孔的金屬極板，器件用很薄的塑料絕緣圈隔離開(kāi)。這樣，振動(dòng)膜片與金屬極板之間就形成了一個(gè)本身具有靜電場(chǎng)的電荷?？梢?jiàn)駐極體話筒實(shí)際上是一種特殊的、無(wú)需外接極化電壓的電容式話筒。金屬極板與專(zhuān)用場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極G相接，場(chǎng)效應(yīng)管的源極S和漏極D作為話筒的引出電極。這樣，加上金屬外殼，駐極體話筒一共有3個(gè)引出電極，其內(nèi)部電路圖如下圖所示。如果將場(chǎng)效應(yīng)管的源極S（或漏極D）與金屬外殼接通，就使得話筒只剩下了兩個(gè)引出電極。

二、駐極體話筒的工作原理

駐極體話筒的原理是這樣的：當(dāng)駐極體膜片遇到聲波震動(dòng)時(shí)，就會(huì)引起與金屬極板間距離的變化，也就是駐極體振動(dòng)膜片與金屬極板之間的電容隨著聲波變化，進(jìn)而引起電容兩端固有的電場(chǎng)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生歲聲波變化而變化的交變電壓。由于駐極體膜片與金屬極板之間所形成的“電容”容量比較小（一般為幾十皮法），因而它的輸出阻抗值很高，約在幾十兆歐姆以上。這樣高的阻抗是不能直接與一般音頻放大器的輸入端相匹配的，所以在話筒內(nèi)接入了一只結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)進(jìn)行阻抗變換。通過(guò)輸入阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)管將“電容”兩端的電壓取出來(lái)，并同時(shí)進(jìn)行放大，就得到了和聲波相對(duì)應(yīng)的輸出電壓信號(hào)。

駐極體話筒內(nèi)部的場(chǎng)效應(yīng)晶體管為低噪聲專(zhuān)用管，它的柵極G和源極S之間復(fù)合有二極管VD，見(jiàn)上圖。主要起“抗阻塞”作用。由于場(chǎng)效應(yīng)管必須工作在合適的外加直流電壓下，所以駐極體話筒屬于有源器件，即在使用時(shí)必須給駐極體話筒加上合適的直流偏置電壓，才能保證它正常工作。這是有別于一般普通動(dòng)圈式、壓電陶瓷式話筒的不同之處。

三、駐極體話筒的外形和種類(lèi)

常用駐極體話筒的外形分為機(jī)裝型（內(nèi)置式）和外置型兩種。如下圖所示。

對(duì)話筒了解不多，談一下在初中物理教材中介紹的動(dòng)圈式話筒。其原理是法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。

使用時(shí)，人對(duì)著話筒說(shuō)話，人發(fā)出的聲音通過(guò)空氣傳到話筒振動(dòng)膜，引起振動(dòng)膜振動(dòng)，并帶動(dòng)線圈往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因線圈套在磁鐵上，勢(shì)必往復(fù)切割磁感線，于是，線圈中產(chǎn)生隨聲音而變化的電流。

可見(jiàn)，話筒的作用是將聲音轉(zhuǎn)化為隨聲音而變化的電流。反過(guò)來(lái)，將隨聲音而變化的電流再轉(zhuǎn)化為聲音人才能聽(tīng)到，這個(gè)工作由揚(yáng)聲器來(lái)完成。正好初中物理中還介紹了一種動(dòng)圈式揚(yáng)聲器，結(jié)構(gòu)與動(dòng)圈式話筒幾乎一樣，見(jiàn)下圖，不過(guò)原理是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用。

工作時(shí)，電流通過(guò)揚(yáng)聲器的線圈，通電線圈受到磁鐵的作用力。因?yàn)殡娏魇请S聲音而變化的，線圈受到的磁場(chǎng)力的大小和方向也是變化的，所以，線圈在磁鐵上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)揚(yáng)聲器的振動(dòng)膜振動(dòng)，將隨聲音變化的電流還原成聲音。