【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 駐極體話(huà)筒具有體積小 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線(xiàn)話(huà)筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話(huà)筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話(huà)筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話(huà)筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。 構(gòu)造與原理 駐極體話(huà)筒由聲電轉(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。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(guò)高壓電場(chǎng)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(kāi)。2021 屆電子信息工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個(gè)電容。 高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷 ??Q ，由于沒(méi)有放電回路，這個(gè)電荷量 就不會(huì)改變。 我們知道電容上電荷的公式是 VCQ ?? ，反之 CQV /? 也是成立的。駐極體總的電荷量是不變，當(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電容兩極間的電壓就會(huì)成 反比的升高，反之電容量增加時(shí)電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的降低。最后再通過(guò)阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)將電容兩端的電壓取出來(lái)，同時(shí)進(jìn)行放大，我們就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。由于場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話(huà)筒都要加一個(gè)直流偏置才能工作。 圖 22 原理圖 圖 23 結(jié)構(gòu)圖 駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十 pF 。因而 它的輸出阻抗值很高，約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以在話(huà)筒內(nèi)接入一只結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體三極管來(lái)進(jìn)行阻抗變換。場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)是輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低。普通場(chǎng)效應(yīng)管有源極 (S)、柵極 (G)和漏極 (D)三個(gè)極。這里使用的是在內(nèi)部源極和柵極間再?gòu)?fù)合一只二極管的專(zhuān)用場(chǎng)效應(yīng)管。接二極管的目的是在場(chǎng)效應(yīng)管受強(qiáng)信號(hào)沖擊時(shí)起保護(hù)作用。場(chǎng)效應(yīng)管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話(huà)筒的輸出線(xiàn)便有三根。即源極 S，一般用藍(lán)色塑線(xiàn)，漏極 D，一般用紅色塑料線(xiàn)和連接金屬外殼的編織屏蔽線(xiàn)。 設(shè)計(jì)方案 其中 R1 為為 MIC 提供直流偏置的電阻，其取值一般在 ～ 間 選用 ， 1R 的值直接決定了駐級(jí)體話(huà)筒的靈敏度，通常 R1 的取值越大越靈敏，但需要取值合適，使駐級(jí)體的集電級(jí)電流在在 ～ 1mA 之間是比較常見(jiàn)的做法，但是其工作電流的離散性也大，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)查找相關(guān)資料，根據(jù)特定資料配置相關(guān)偏置電路。 1C 電容為隔直流通交流電容，它能使此處直流成分不會(huì)影響后一 級(jí)電路，而交流卻能夠順利通過(guò)，經(jīng)后級(jí)音頻放大電路處理。其取值應(yīng)根據(jù)具體情況而定，此處取值 100000pF 為電路。 肖方 ：無(wú)線(xiàn)調(diào)頻發(fā)射機(jī) 8 圖 2－ 4 駐級(jí)體話(huà)筒電路 音頻放大電路 音頻放大電路設(shè)計(jì)原理 (1)，共發(fā)射極放大電路及靜態(tài)分析 ? 電路的組成 組成如圖 2－ 5。 圖 2－ 5 音頻放大級(jí)電路 放大元件 BC ii ?? ，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。 ? 各元件的作用 圖 2－ 5 集電極電阻 4R ，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸?6R 使發(fā)射結(jié)正偏正并2021 屆電子信息工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 提供適當(dāng)?shù)撵o BI 和 BEU 。集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。 3C 隔直通交 基本放大電路的習(xí)慣畫(huà) 法如圖 2－ 6。 圖 2－ 6 音頻放大電路交流行等效電路 靜態(tài)： 0?iU 時(shí)電路的工作，靜態(tài)工作點(diǎn) [1]Q ，由 CEQCQBQ UII , 決定。 圖 2－ 7 放大電路交流負(fù)載線(xiàn) 圖 2－ 8 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn) ? 估算法 CCQCCC E QBQCQBBE QCCBQRIUUIIRUUI?????? ? 圖解法 [1] 圖解法是工程計(jì)算上常用的一種方法，該方法具有簡(jiǎn)便易算，明了直接的優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算精度要求不是很高的情況下，可以?xún)?yōu)先考慮使用此種方法，它對(duì)解決工程問(wèn)題具有不可小視的快捷作用；但是也應(yīng)該看到，正是由于此種方法中用的是傻作圖法估計(jì)實(shí)際結(jié)果，因此其中存在的誤差在嚴(yán)格的工程作業(yè)中亦使它的使用受到限制。 如圖 2－ 8，由 CCQCCC E Q RIUU ?? 所決定的直流負(fù)載線(xiàn)估算法求 BI ，確定對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線(xiàn)兩者的交點(diǎn) Q 就是靜態(tài)工作點(diǎn)，過(guò) Q 點(diǎn)作水平線(xiàn)，在縱軸上的截距即為CQI ，過(guò) Q 點(diǎn)作垂線(xiàn)，在橫軸上的截距即為 CI 。 肖方 ：無(wú)線(xiàn)調(diào)頻發(fā)射機(jī) 10 圖 2－ 9 直流電路 圖 2－ 10 交流電路 (2)，放大電路動(dòng)態(tài)分析和非線(xiàn)性失真 ? 放大電路的動(dòng)態(tài)分析 動(dòng)態(tài)：有交流輸入信號(hào)時(shí)電路的工作狀態(tài) ①放大器的交流通路 交流通路的畫(huà)法：將直流電源短路，電容短路 ,如圖 2－ 10 所示。 ②作交流負(fù)載線(xiàn)，如圖 2－ 7 所示。 斜率為 ? ?CRRLLRLR ///1 39。39。 ?? 交流負(fù)載線(xiàn)是有交流輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，空載時(shí)，交流負(fù)載線(xiàn)與直流負(fù)載線(xiàn)重合 ③波形分析交流放 大原理（設(shè)輸出空載） 圖 2－ 11 飽合失真示意圖 2021 屆電子信息工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 2－ 12 截止失真示意圖 圖 2－ 11 輸入一微小的正弦信號(hào) iu ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu???????? 結(jié)論： ①放大電路中的信號(hào)是交直流共存 ②輸出 ou 與輸入 iu 相位相反，但幅度被放大了，頻率不變。 ? 放大電路的非線(xiàn)性失真 放大電路有合適的靜態(tài)工 作點(diǎn)（即交流負(fù)載線(xiàn)中間位置），可輸出最大不失真信號(hào)。 ①工作點(diǎn)過(guò)高引起飽和失真 [2]；②工作點(diǎn)過(guò)低引起截止失真 [2] 圖 2－ 13 交流放大（設(shè)輸出空載） 圖 2－ 14交流負(fù)載線(xiàn) 肖方 ：無(wú)線(xiàn)調(diào)頻發(fā)射機(jī) 12 設(shè)計(jì)方案 圖 2－ 15 為音頻放大電路電路結(jié)構(gòu)圖。該部分由 143543 ,, QCCRRR 組成 .此電路為共射基本放大電路， 5R 為三級(jí)管 1Q 基級(jí)電阻，經(jīng)節(jié)點(diǎn) 5，為三級(jí)管提供基級(jí)偏置電流， 4R為 1Q 的集電級(jí)電阻，為集電級(jí)提供電壓，兩者共同決定了 1Q 的表態(tài)工作點(diǎn)， 3R 為射級(jí)電阻，在電路 中能夠穩(wěn)定 1Q 的表態(tài)工作點(diǎn) 43,CC 分別為通直隔交電容 ,它們保證了此電路的前后級(jí)間的表態(tài)工作點(diǎn)不會(huì)影響此處電路 ,同理 ,此處表態(tài)工作點(diǎn)也不影響前后級(jí)間電路 .表態(tài)工作點(diǎn)及穩(wěn)定表態(tài)工作點(diǎn)電阻值應(yīng)根據(jù) 1Q 的特性曲線(xiàn)決定 ,使 1Q 遠(yuǎn)離其截止區(qū)與飽合區(qū) . 圖 2－ 15 音頻放大電路電路結(jié)構(gòu)圖 高頻振蕩調(diào)制電路 反饋振蕩器的原理 反饋型振蕩器的原理框圖如圖 2－ 18 所示。 由圖可見(jiàn) , 反饋型振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路 , 放大器通常是以某種選頻網(wǎng)絡(luò) (如振蕩回路 )作負(fù)載 , 是一調(diào)諧放大器 , 反饋網(wǎng)絡(luò)一般是由無(wú)源器件組成的線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)。 圖 2－ 16 振蕩電路結(jié)構(gòu)示意圖 由 )( )(sU sUK Sou ? (21) 2021 屆電子信息工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 )( )()( sU sUsK io? (22) )( )()( sU sUsF oi?? (23) )()()( sUsUsU iei ??? (24) 得： )(1 )()()(1 )()( sT sKsFsK sKsK u ???? (25) )( )()()()( sU sUsFsKsT ii??? (26) 其中自激振蕩的條件就是環(huán)路增益為 1, 即 . 1)()()( ?? ??? jFjKjT (27) 通常又稱(chēng)為振蕩器的平衡條件。 由式 (23)還可知 ,)()(,1)(,)()(,1)(sUsUjTsUsUjTiiii???????? (28) 設(shè)計(jì)方案 該部分電路見(jiàn)圖 2－ 17,該部分電路由 11498765876 ,,, LCCCCCCRRR 和 2Q 組成 .其功能是產(chǎn)生高頻載波信號(hào)并進(jìn)行調(diào)制。前級(jí) 音頻放大級(jí) 將放大的訊號(hào)送往振蕩級(jí)之基極 ,即節(jié)點(diǎn) 7處， 振蕩級(jí) 2Q 工作于約 MHz94 ,這頻率 是 由振蕩線(xiàn)圈 (共 )和 6C 電容器調(diào)整的 ,該頻率也決定于晶體管 , 7C 回輸電容器及還有少數(shù)偏壓元件 ,例如 7R 射極電阻和 6R 基極電阻 。 電源接通時(shí) , 5C 基極電容器通過(guò) 6R 電阻逐漸充電 ,而 7C 則經(jīng)振蕩線(xiàn)圈的 7R 電阻充電 ,但更加之快 , 6C 電容也充電 (其兩端雖僅得小的電壓 ),線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng) .基極電壓漸漸上升時(shí) ,晶體管導(dǎo)通 ,并有效地將內(nèi)阻并接在 7C 兩側(cè) .當(dāng) 5C 電容充電至該極的工作電壓時(shí) ,就會(huì)發(fā)生好幾個(gè)雜亂的周波 ,故我們假定討論在靠近工作電壓之時(shí)基極電壓繼續(xù)上升 , 7C 電容試圖阻止射 極用壓的移動(dòng) ,到電容器內(nèi)的能量耗盡及再不阻止射級(jí)移動(dòng)之時(shí) ,基一射極電壓降低 ,晶體管截止 ,流人線(xiàn)圈的電流也停止 ,磁場(chǎng)衰潰 .磁場(chǎng)衰潰 ,產(chǎn)生一個(gè)相反方向的電壓 ,集極電壓反過(guò)來(lái)以相反方向 6C 電容充電 ,這電壓也影響到對(duì) 7C 電容充電 ,及 7R 射極電阻上的電壓降使到晶休管進(jìn)入更深的截止 。 7C 電容充電肖方 ：無(wú)線(xiàn)調(diào)頻發(fā)射機(jī) 14 時(shí) ,射電壓下跌 ,并跌到某一晶休管開(kāi)始導(dǎo)通 ,電流流入線(xiàn)圈 ,與衰潰磁場(chǎng)對(duì)抗 .線(xiàn)圈上之電壓反轉(zhuǎn) ,形成集極電壓下降 ,這個(gè)變化通過(guò) 7C 電容傳送到射極上 ,結(jié)果晶休管進(jìn)入更深的導(dǎo)通 ,把 7C 電容短路 ,周期再開(kāi)始重復(fù) ,故此 , 2Q 在此形成一個(gè)振蕩 ,產(chǎn)生 94MHz 的交流訊號(hào) .放大后之音頻訊號(hào)潰入到 2Q 之基極 ,改變振蕩頻率 ,產(chǎn)生所需的 FM 電磁波。其中 14C 的作用是將高頻信號(hào)直接短路到地以免其對(duì)前后級(jí)電路產(chǎn)生不必要的影響。 圖 2－ 17 高頻振蕩電路原理圖 高頻功率放大電路 高頻功率放大器原理 (1)，晶體管特性曲線(xiàn)的理想化及其解析式 在工程上，對(duì)于工作頻率不是很高的諧振功率放大器的分析、計(jì)算，通常采用準(zhǔn)線(xiàn)性的折線(xiàn)分析法。 準(zhǔn)線(xiàn)性放大是指僅考察集電級(jí)輸出電流中的基波分量在負(fù)載兩端產(chǎn)生輸出電壓的放大作用。 折線(xiàn)近似分析法 (簡(jiǎn)稱(chēng)折線(xiàn)法 )，這是一種圖解法與數(shù)學(xué)解析分析相折中的辦法，指用幾條直線(xiàn)來(lái)代替晶體管的實(shí)際特征曲線(xiàn)，然后用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)解析式寫(xiě)出它們的表示式。缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度低，但計(jì)算比較簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行概括性的理論分析。 (2)，高頻功放的工作狀態(tài)分析 ? 高頻功放的動(dòng)態(tài)特性 晶體管的靜態(tài)特性是在晶體管集電極無(wú)載情況下而言的，比如維持集電極電壓不變， 改變基極電壓，就可求出 BC ui ~ (集電極電流瞬時(shí)值 ~基極瞬時(shí)電壓值 )靜態(tài)特性曲2021 屆電子信息工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 線(xiàn)族。 如果集電極有負(fù)載阻抗，則當(dāng)改變基極電壓 BEu 使 Ci 變化時(shí)，由于負(fù)載上有壓降，就必然同時(shí)引起 CEu 的變化。這樣，在考慮 了負(fù)載的反作用后，所獲得的 Ci 與 BEu 、 CEu的關(guān)系曲線(xiàn)就叫作動(dòng)態(tài)特性 (曲線(xiàn) )。最常用的當(dāng) BEu 與 CEu 同時(shí)變化時(shí)，表示 CEC ui ~ 關(guān)系的動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)態(tài)線(xiàn) (又叫負(fù)載線(xiàn)或工作路。可以證明，當(dāng)晶體管靜態(tài)特性曲線(xiàn)理想化為折線(xiàn)，且放大器工作于負(fù)載回路諧振狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)也是一條直線(xiàn)。 ? 動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn) 當(dāng)晶體管在激勵(lì)信號(hào)下并接入負(fù)載阻抗時(shí)，在輸出特性圖中，表示集電極電流 Ci 與輸出電壓 CEu 之間的關(guān)系 曲線(xiàn)稱(chēng)為集電極動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)。 具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)回路總等效參數(shù) R 和電壓 CCbmBB VUV , 確定以后，在準(zhǔn)線(xiàn)性條件下，基極電壓 BEu 和集電極電壓 CEu 變化時(shí)，諧振功率放大器工作點(diǎn)變化的軌跡，稱(chēng)為諧振功率放大器動(dòng)態(tài)線(xiàn)。動(dòng) 態(tài)線(xiàn)上的每一點(diǎn)都反映了基極電壓 BEu ,集電極電壓 CEu 與集電極電流 Ci 之間的關(guān)系 (瞬時(shí)值關(guān)系 )。 動(dòng)態(tài)線(xiàn)的繪制 ? ?uceC fi ? 放大區(qū)動(dòng)態(tài)特性由三個(gè)方程求得。假定輸入信號(hào)是單頻正弦波 , 輸出回路調(diào)諧在輸入信號(hào)的 相同頻率上。建立由負(fù)載諧振電阻 ? ?PRR?和CCbmBB VUV , 所表示的輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載曲線(xiàn)。 圖 2－ 18 諧振功率放大器基本電路圖 (330) )()(oncmCECCbmBBConBEonBECcmCECCbmBBBE VUuVUVGiVuVuGi