66 (87)

gazyn

lektroniki

Uiy t k o w ej

dodatek

do

miesięcznika

™ d/ar,

Poznać i zrozumieć sprzęt

Od węgla do tazemu, «•

czyli fascynująca historia mikrofonu

Na tional

Semiconduclor

OUT

Rys. 112

Co dalej z elektretami?

Aktualnie mikrofony clektretowe są absolutnymi liderami rynku, a ich roczną produkcję szacuje się na około 2...2,5 miliarda sztuk, co jest wręcz niewyobrażalne. Znajdują one zastosowanie w telefonach stacjonarnych i komórkowych, radiotelefonach, aparatach fotograficznych, kamerach, aparatach słuchowych, zabawkach, zestawach słuchawkowych, zestawach głośnomówiących, notebookach, a także w sprzęcie HiFi, studyjnym i pomiarowym. Dostępne są miniaturowe „elektrety” do aparatów słuchowych, jak też potężne elek-tretowe mikrofony, czy raczej przetworniki o średnicach nawet 20cm do wykrywania dźwięków i infradźwięków w wodzie i w powietrzu dla celów wojskowych. Z tanich mikrofonów elektretowych budowane są też zestawy (mic-rophone array), zawierające wiele, nawet po kilkaset mikrofonów. Takie zestawy - matryce znajdują szereg zastosowań, zarówno militarnych (np. akustyczne wykrywanie i śledzenie celów), jak też cywilnych (nagrania wysokiej jakości, rozmaite systemy pomiarowe).

Warto podkreślić, że nie było i raczej nic będzie lampowych mikrofonów elektretowych. Mikrofony elektretowe pojawiły się wtedy, gdy dostępne były tranzystory JFET. Gdy niedawno powróciła moda na układy lampowe, pojawiło się szereg nowych mikrofonów lampowych, ale są to klasyczne mikrofony pojemnościowe, a nie „elektrety”. W świecie audio duże znaczenie odgrywa moda i rozmaite popularne, nie zawsze prawdziwe opinie, a przecież od lat pokutuje niesłuszne już dziś przekonanie, że „elektrety” to gorszy rodzaj mikrofonów. Chyba dlatego nikomu nie przychodzi do głowy, żeby reklamować lampowy mikrofon elektretowy. Także w przypadku innych dobrych mikrofonów producenci unikają słowa elektret i często piszą, żc jest to prepolarized condenser microphone.

Przytłaczająca większość produkowanych „elektretów” to miniaturowe wkładki. Ogólnie biorąc, walka konkurencyjna polega tu na poprawie parametrów, miniaturyzacji i oczywiście na obniżce cen. Radykalna miniaturyzacja powoduje jednak pogorszenie niektórych parametrów, między innymi poziomu szumów i dynamiki. Konstruktorzy mikrofonów oraz konstruktorzy współczesnych miniaturowych urządzeń elektronicznych zawierających mikrofony, stoją przed szeregiem rozmaitych wyzwań. Między innymi celem jest uzyskanie jak najniższego ogólnego poziomu szumów i zakłóceń.

W celu poprawy parametrów, zamiast bufora w postaci pojedynczego tranzystora JFET proponuje się układy scalone, zawierające wzmacniacz i tranzystor wyjściowy JFET. Przykładem jest układ National LMV1012, przeznaczony do mikrofonów 2-końcówko-wych-rysunek 112.

W urządzeniach przenośnych ważny jest pobór prądu. W klasycznych mikrofonach elektretowych zazwyczaj wynosi on średnio 0,2...0,3mA (od 0,15 do 0.5mA) i jest to prąd pobierany przez tranzystor JFET. Zastosowanie układu trójkońców-kowego pozwala pozbyć się prądo-żemego tranzystora JFET, co umożliwia redukcję poboru prądu. Przykładem może być układ scalony LMV1032.

W takich rozwiązaniach łatwiej zwalczyć kolejne problemy, m.in. z głośnymi dźwiękami o niskich i podaku-stycznych częstotliwościach. Powodują one przesuwanie punktu pracy i dodatkowe zniekształcenia. Nieprzypadkowo układ scalony LMV1032 (rysunek 113) zawiera bufor o wzmocnieniu 1, filtr gómoprzepustowy i wzmacniacz. Dzięki temu silne nieużyteczne sygnały spoza pasma nie są wzmacniane.

Kolejnym krokiem, związanym z powszechną cyfryzacją, są rozwiązania mikrofonów, w których sygnał analogowy już na wejściu, w mikrofonie, jest przetwarzany na postać cyfrową. M.in. na stronach internetowych National i Analog Devices zamieszczone są opisy układów scalonych do takich cyfrowych mikrofonów. Można na przykład znaleźć informacje o kostce Analog Dcviccs ADAU1301, którą jeszcze niedawno reklamowano jako niskoszumny (SNR>61dB), niskomocowy (0,4mA przy 1,8V) cyfrowy scalony przedwzmacniacz mikrofonowy o rozmiarach 0,8xl,2mm, pracujący w paśmie

DIAPHRAGM

AIRGAP

BACKPLATE

ELECTRET-I-CONNECTOR

OUT

GND

Marzec 2010

Elektronika dla Wszystkich