傳聲器的種類與原理
傳聲器的種類與原理
一、傳聲器的作用和種類
傳聲器俗稱話筒，又稱麥克風。它是一種將聲音信號轉換為相應的電信號的電聲換能器件。
傳聲器的分類方法很多，主要有以下兒個。
①按換能原理分類，有電動式傳聲器（如動圈式傳聲器、鋁帶式 傳聲器等）、電容式傳聲器（其中包括駐極體式傳聲器）、電磁式傳聲器、半導體式傳聲器和壓電式傳聲器（晶體傳聲器、陶瓷傳聲器、 壓電高聚合物式傳聲器）。
②按指向性圖分類，有無指向傳聲器（又稱全指向傳聲器）、雙向傳聲器（又稱 8 字形指向性傳聲器） 和心形傳盧器、超心形傳聲器、超指向傳聲器（它們又稱為單向傳聲器）。
③按使用場合分類， 有普通傳聲器、 立體聲傳聲器、 近講傳聲器、佩戴式傳聲器、無線傳聲器和測量用傳聲器等。
從換能原理方面來說，目前用得最多的是動圈式傳聲器和電容式傳聲器。動圈式傳聲器的特點是： 結構簡單，堅固耐用，工作穩(wěn)定好，價格較低，頻響特性較好等。電容式傳聲器則具有頻響好、失真小、噪聲低、靈敏度高和音色柔和等特點，但電容式傳聲器價貴，而且必 須為它提供直流極化電源（如 24V），給使用者帶來不便。于是人們研制出了駐極體式電容傳聲器， 它不需要外加直流極化電源， 而且結構簡單，體積小，價格低廉，近來，駐極體式傳聲器和壓電高聚合物式傳聲器發(fā)展很快，且不斷有新產品出現。
各種類型的傳聲器盡管在結構上有所不同，但它們都有一個振動系統(tǒng)，該系統(tǒng)是聲波作用而引起振動，產生出相應的電壓、電容或電阻變化。如動圈式傳聲器就是屬于電壓變化一類 （即音圈輸出電壓變化），而電容式傳聲器則屬于電容變化一類，但它最終還是利用電容變化使最后的輸出仍為電壓變化。
二、動圈式傳聲器的工作原理
把導體置于磁場中，用聲音激勵振動系統(tǒng)使其振動，通過電磁感應作用，在導體上產生感應電動勢。應用這種原理做成的傳聲器稱為電動式傳聲器。在電動式傳聲器中，如果傳聲器中所用的導體為音圈結構，就構成了動圈式傳聲器：如果所用導體為金屬箔（如鋁帶），就構成了帶式（鋁帶式）傳聲器。日前廣泛使用的電動式傳聲器，絕大多數為動圈式傳聲器。
動圈式傳聲器其工作原理是：當聲波激勵線圈時，粘接在振膜下面的音圈在磁隙的磁場中也作相應振動，從而切割磁力線而產生感應電動勢。由于動圈式傳聲器的音圈匝數很少，它的輸出電壓和輸出阻抗 （約10Ω）都很低，為了提高它的靈敏度，并使其與后接的放大器（或調音臺）輸入阻抗相匹配，在動圈式傳聲器中裝有輸出變壓器以提高輸出電壓和輸出阻抗。輸出變壓器有自耦和互感兩種， 根據圈匝比的不同，其輸出阻抗有高阻和低阻兩種。輸出阻抗在 600Ω以下的，稱為低阻傳聲器，有 200Ω、600Ω等：高輸出阻抗通常是 20kΩ。為了適應阻抗變換的需要， 有些傳聲器還設有輸出阻抗變換裝置， 當改變傳聲器插座腳位或開關時，即可方便地改變其輸出阻抗。
三、電容式傳聲器的工作原理
電容式傳聲器是一種依靠電容量變化而起換能作用的傳聲器，它主要由極頭、前置放大器、 極化電源等組成。電容式傳聲器的極頭實際上是一只電容器 (靜態(tài)電容量通常只有 50—200pF)，只不過電容器的兩個電極中，一個是固定的，另一個是可動的。通常兩個電極相隔很近（一般為 20—50μm）。可動電極就是極薄的振膜（為 25—30μm），一般采用金屬化的塑料膜或金屬膜。由于振膜非常薄，當聲波到來時，振膜會產生相應的振動，從而改變電容器兩極板之間的距離，因而使電容器容量發(fā)生變化。 如果將這個電容的變化量取出來變成電信號，這個電信號就對應著聲信號了。
將電容變化量變成電信號的方法很多。若將該電容器作為振蕩器的振蕩回路電容，則該振蕩器的振蕩頻率便會被聲波所調制，目前的無線電容式傳聲器就是基于這一原理工作的。大多數的電容式傳聲器是采用所謂直流極化方法將電容變化量變成相應電信號的。
電容式傳聲器的輸出阻抗很高，不能直接輸出，否則加到后接放大器的信號電壓非常小，而且極易受到外界干擾，因此， 需在傳聲器殼內裝一個前置放大器（又稱預放大器），進行阻抗變換，將高阻變換成低阻輸出，這樣就可以用長電纜接到后接放大器了。
電容式傳聲器具有靈敏度高、動態(tài)范圍寬、頻率響應寬而平坦、音質好以及瞬態(tài)響應優(yōu)良等優(yōu)點，是比較理想的傳聲器，但是它在使用中需要有一個直流供電電源，它一方面為預放大器供電， 另一方面為極頭振膜提供極化電壓。所以，若電容式傳聲器與調音臺相接，則必須打開調音臺，卜的幻象 (Phantom)供電開關，以便向電容式傳聲器供電。
在電容式傳聲器中，還有一種稱之為駐極體式傳聲器。所謂駐極體式傳聲器，是采用經過事先極化了的駐極體來代替極化電壓的電容式傳聲器，因此它的結構及工作原理與上述電容式傳聲器相同，但省掉了極化電源。不過用作阻抗變換的預放大器仍需外部供電，故駐極體式傳聲器與調音臺連接時，仍需打開幻象供電開關進行供電。駐極體式傳聲器的駐極工藝有熱駐極、電暈極化駐極和電子轟擊駐極等方法。駐極體式傳聲器的壽命很長， 目前一般產品壽命為 20～30 年。
四、幻象供電
幻象供電是沒有專用電源線，而是利用信號線同時作電源線的一種供電方式。具體來說， 就是利用傳聲器輸出電纜內的兩根聲頻信號芯線作為直流供電的一根芯線， 利用電纜的屏蔽線作為直流供電的另一根芯線來進行供電。 現代調音臺向電容傳聲器饋電時，都使用這種幻象供電方式， 向電容式傳聲器提供前置放大器的電源和極化電源電壓。
使用幻象供電的優(yōu)點在于，信號輸出線與電源線 合用，使電容式傳聲器的多芯電纜可減少為二芯屏蔽線，而且，即使將它接到其他類型（如動圈式）傳聲器，由于幻象電源的接入與傳聲器的平衡輸出無關， 故在調音臺使用動圈式傳聲器時， 就不必注意幻象電源開關是否打開， 不過為減小電源噪聲，使用動圈傳聲器時不宜打開幻象電源。
