Микрофоны классифицируются по признаку преобразования акустических колебаний в электрические и подразделяются на электродинамические, электромагнитные, электростатические (конденсаторные и электретные), угольные и пьезоэлектрические.
Микрофоны характеризуются следующими параметрами:
В телефонных аппаратах, в основном, применяются электродинамические, электретные и угольные микрофоны. Но, как правило, в 95% кнопочных ТА применяются электретные микрофоны, которые имеют повышенные электроакустические и технические характеристики:
Рис 1. Схема включения конденсаторного микрофона.
На рис. 1 приведена схема, объясняющая принцип работы конденсаторного микрофона. Выполненные из электропроводного материала мембрана (1) и электрод (2) разделены изолирующим кольцом (3) и представляют собой конденсатор. Жёстко натянутая мембрана под воздействием звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода. Конденсатор включен в электрическую цепь последовательно с источником напряжения постоянного тока GB и активным нагрузочным сопротивлением R. При колебаниях мембраны ёмкость конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления. В электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.
Электретные микрофоны по принципу работы являются теми же конденсаторными, но постоянное напряжение в них обеспечивается зарядом электрета, тонким слоем нанесённого на мембрану и сохраняющим этот заряд продолжительное время (свыше 30 лет).
Поскольку электростатические микрофоны обладают высоким выходным сопротивлением, то для его уменьшения, как правило, в корпус микрофона встраивают истоко-вый повторитель на полевом n-каналыюм транзисторе с р-п переходом. Это позволяет снизить выходное сопротивление до величины не более 3 + 4 кОм и уменьшить потери сигнала при подключении к входу усилителя сигнала микрофона. На рис. 2 приведена внутренняя схема электретного микрофона с тремя выводами МКЭ-3.
Рис. 4. Схема подключения электретных микрофонов с двумя выводами.
На рис. 3 приведена внутренняя схема электретного микрофона с двумя выводами МКЭ-389-1. Схема подключения такого микрофона приведена на рис. 4. По этой схеме можно подключать практически все электретные микрофоны с двумя выводами, и отечественные и импортные.
В таблице приведены их технические характеристики.
Параметры микрофонов:
Наименование марка
Чувстви- тельность мВПа
Диапазон частот Гц
Уровень шума дБ
Напр. пит. В
Потреб. ток мА
Коэфф. гарм. %
Неравно- мерность ЧХ дБ
М1-А2 «СОСНА»
515
1507000
28
-1,2
0,007
—
2
М1-Б2 «СОСНА»
1020
М4-В «СОСНА»
>20
М7 «СОСНА»
>5
26
МЭК-1А
620
3004000
30
2,34,7
0,2
2
МЭК-1В
МКЭ-3
420
5015000
30
-4,5
—
12
МКЭ-84
620
3003400
30
1,34,5
—
МКЭ-377-1А
612
15015000
33
2,36
0,35
4
МКЭ-377-1Б
1020
МКЭ-377-1В
1836
МКЭ-378А
612
3018000
2,36
0,35
1
МКЭ-378Б
1020
МКЭ-389-1
612
3004000
26
—
4
2
МКЭ-332А
35
5012500
30
29
—
—
МКЭ-332Б
612
МКЭ-332В
1224
МКЭ-332Г
2448
МКЭ-333А
35
5012500
30
29
МКЭ-333Б
612
МКЭ-333В
1224
МКЭ-333Г
2448
PANASONIC
РАЗМЕР
WM-034 CY
60
2016000
—
4,510
0,8
9,7х6,7
WM-034 BY
60
2016000
WM-034 CY 195
WM-52 BM
1,510
0,3
9,7х4,5
WM-54 BT
2012000
2,510
0,6
WM-60 AY
58
2016000
210
0,5
6х5
WM-60 AT
WM-60 A 103
55
10012000
WM-62 A
58
2016000
6х2,5
WM-66 D 103
50
1010000
6х2,7
WM 55 A 103
60
2016000
1,510
0,5
9,7х5
WM 56 A 103
58
WM 55 D 103
10010000
китай, стоящий во всех ширпотребовских телефонах и АОНах
SZN-15 E
58
8015000
—
310
—
9,7х9
Ток потребления микрофона МЭК-1 не более 0,2 мА, МКЭ-377-1 и МКЭ-378 не более 0,35 мА. Потребляемый ток микрофонов М1-А2, М1-Б2 и М-7 не более 70 мкА.
Отличие микрофона МКЭ-332 от МКЭ-333 в том, что МКЭ-332 односторонненаправленный, а МКЭ-333 ненаправленный.
Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при звуковом давлении 3 Па для микрофонов МКЭ-377-1 и МКЭ-389-1 не более 4 %, МКЭ-378 не более 1 %.
Неравномерность частотной характеристики чувствительности в номинальном диапазоне частот для микрофона МКЭ-3 не более 12 дБ, а для М1-А2, М1-Б2, МЭК-1 и МКЭ-389-1 не более ±2 дБ.
Рис. 5. Допусковая область частотной характеристики микрофона МКЭ-377-1.
Рис. 6. Допусковая область частотной характеристики микрофона МКЭ-378.
Микрофоны классифицируются по признаку преобразования акустических колебаний в электрические и подразделяются на электродинамические, электромагнитные, электростатические (конденсаторные и электретные), угольные и пьезоэлектрические.
Микрофоны характеризуются следующими параметрами:
В телефонных аппаратах, в основном, применяются электродинамические, электретные и угольные микрофоны. Но, как правило, в 95% кнопочных ТА применяются электретные микрофоны, которые имеют повышенные электроакустические и технические характеристики:
— широкий частотный диапазон;
— малую неравномерность частотной характеристики;
— низкие нелинейные и переходные искажения;
— низкий уровень собственных шумов. На рис. 3.61 приведена схема, объясняющая принцип работы конденсаторного микрофона. Выполненные из электропроводного материала мембрана (1) и электрод (2) разделены изолирующим кольцом (3) и представляют собой конденсатор. Жёстко натянутая мембрана под воздействием звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода. Конденсатор включен в электрическую цепь последовательно с источником напряжения постоянного тока GB и активным нагрузочным сопротивлением R. При колебаниях мембраны ёмкость конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления. В электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.
Электретные микрофоны по принципу работы являются теми же конденсаторными, но постоянное напряжение в них обеспечивается зарядом электрета, тонким слоем нанесённого на мембрану и сохраняющим этот заряд продолжительное время (свыше 30 лет).
Поскольку электростатические микрофоны обладают высоким выходным сопротивлением, то для его уменьшения, как правило, в корпус микрофона встраивают истоковый повторитель на полевом n-канальном транзисторе с р-n переходом. Это позволяет снизить выходное сопротивление до величины не более 3+4 кОм и уменьшить потери сигнала при подключении к входу усилителя сигнала микрофона.
На риc 3.62 приведена внутренняя схема электретного микрофона с тремя выводами МКЭ-3.
У электретных микрофонов с двумя выводами выход микрофона выполнен по схеме усилителя с открытым стоком.
На рис. 3.64 приведена внутренняя схема электретного микрофона с двумя выводами МКЭ-389-1. Схема подключения такого микрофона приведена на рис. 3.63. По этой схеме можно подключать практически все электретные микрофоны с двумя выводами, и отечественные и импортные.
На рис. 3.67 приведены размеры и назначение выводов электретных микрофонов. В табл. 3.15 приведены их технические характеристики.
Табл. 3.15. Технические характеристики электретных микрофонов.
Чувствительность, мВ/Па, не менее
Номинальный диапазон рабочих частот, Гц
Уровень собственного шума,дБ, не более
Напряжение питания, В
М1-А2 «Сосна» М1-Б2 «Сосна» М7 «Сосна»
МКЭ-377-1А МКЭ-377-1Б МКЭ-377-1В
Чувствительность, мВ/Па, не менее
Номинальный диапазон рабочих частот, Гц
Уровень собственного шума, дБ, не более
Ток потребления микрофона МЭК-1 не более 0,2 мА, МКЭ-377-1 и МКЭ-378 не более 0,35 мА. Потребляемый ток микрофонов М1-А2, М1-Б2 и М-7 не более 70 мкА.
Отличие микрофона МКЭ-332 от МКЭ-333 в том, что МКЭ-332 односторонненаправленный, а МКЭ-333 ненаправленный.
Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при звуковом давлении 3 Па для микрофонов МКЭ-377-1 и МКЭ-389-1 не более 4 %, МКЭ-378 не более 1 %.
Неравномерность частотной характеристики чувствительности в номинальном диапазоне частот для микрофона МКЭ-3 не более 12 дБ, а для М1-А2, М1-Б2, МЭК-1 и МКЭ-389-1 не более ±2 дБ.
Журнал о технических устройствах и технологиях. Ковыряние в бытовой технике, электронике: что внутри, как это работает, опыт эксплуатации. Выбор лучшего товара — отзывы, достоинства и недостатки. ПоДЕЛОчная: ремонт (техники, электроники) своими руками, сделай сам, самоделки. Полезные советы, лайфхаки.
Нормальный микрофон из ☭ МКЭ-3
Имеем: советский микрофон МКЭ-3 диаметром 12 мм с тремя проводками снаружи; непонятно как и к чему его подключать.
Фото 1. Микрофон МКЭ-3 1991 года, производитель «Октава»
Любопытно, что на микрофоне выбита цена 15 руб, т. е. этот экземпляр произведён в тот редкий период времени, когда цены на товары уже устремились вверх (интересно, а сколько он стоил ранее?), но производители всё ещё продолжали писать розничные цены на товарах.
Что внутри
Фото 2. МКЭ-3 в разборке
Резистор 7.5 КΩ. Фигня с позолоченными контактами и маркировкой АА0 (волшебным образом расшифровывается как К513УЕ1А) в современном мире называется JFET (junction gate field-effect transistor) полевым транзистором, а в советские времена это называли «микросхема» (потому, что там внутри ещё есть диод от истока к затвору и резистор) и другое ещё название — «истоковый усилитель-повторитель».
Питание у этого микрофона кошмарное:
Фото 3. Устройство МКЭ-3
К чему это можно подключить сейчас — неведомо. Но большая мембрана как бы намекает, что у этого микрофона есть потенциал… в плане повышенной чувствительности.
Переделка
Резко начинаем думать, как переделать этот микрофон на современный лад. Вот схема «электрическая принципиальная» МКЭ-3 и современного электретных микрофонов:
Схема 1. Микрофон курильщика (слева), микрофон нормального человека (справа)
Тут видно, что для переделки нужно удалить резистор и поменять исток и сток транзистора местами:
Если так сделать (как на Фото 4), то микрофон действительно начинает работать при простом подключении в микрофонный вход компьютера, но гораздо тише любого современного. Наверное, потому что его 9-ю вольтами питать надо, а тут всего 2.1-2.5В; плюс внутри транзистора возможно мешающие делу диод и резистор есть. Звук будто старый (советский) телевизор бухтит. Т. е. даже мужской голос делает бухтяще-бубнящим, будто ящик резонирует.
Поэтому, выкидываем все внутренние детали и ставим нормальный современный N-JFET (n-канальный, junction) полевой транзистор, в даташите которого написано «for audio frequency applications», «for microphone amplifiers» и «low noise». Вот, например, попался некий 2SK301 [даташит]:
Фото 5. Установка одного JFET полевого транзистора 2SK301 вместо всего того, что было
Звук записи отличный, идентичен натуральному почти полностью совпадает с исходным (только немного на басах гулко, но это типично для всех электретных микрофонов), очень громко-чувствительно (в сравнении с более мелкими современными капсюлями, см. ниже). Но выявились две проблемы:
В общем, возникла идея поставить другой транзистор, вытащив его из более мелкого (1-см-метрового) и плохого по звуку. В первом раскуроченном капсюле оказался 2SK596:
Фото 7. Другой транзистор: 2SK596
Имеем : звук на записи хоть и громче, чем того маленького-современного-китайского, в котором был это полевой транзистор но точь-в-точь такой же на слух по качеству, что был и в мелком микрофоне. Т. е. хреновый (повышенная высокачастотность: цыканье, сипение). Вскрываем другой микрофон, с другим «звучанием» (звук на записи с него глуховат и тиховат), там 2SK596S:
Фото 8. Другой транзистор: 2SK596S
Припаиваем и опять: звук точь-в-точь такой же, что и у микрофона, из которого этот транзистор вытащен, только с капсюля МКЭ-3 он получается громче (за счёт большей площади мембраны).
Мораль: качество звукозаписи с электретного микрофона катастрофически зависит от транзистора.
Надо искать нормальный JFET. Вроде 2SK170 в Сети считается лучшим. Будем искать. (На Али их не покупайте, там у всех продавцов фейки этого транзистора — читайте отзывы под лотами).
Тестирование-сравнение микрофонов
Вообще, для сравнительного тестирования (субъективного, на слух) микрофонов я сделал такую штуку:
Т. е. для простоты смены микрофонов припаиваем к ним простые разъёмы и приклеиваем номера. Потом для каждого микрофона проигрываем один и тот же кусок какой-нибудь музыкальной композиции (с басами, голосом, всякими высокочастотными инструментами одновременно) через двухполосные динамики или наушники; записываем в порядке номеров. Потом прослушиваем и сравниваем, пишем рецензии.
В частности выяснилось, что все микрофоны на Фото 9 «звучат» по разному. № 1, 2, 3 примерно вдвое тише, чем № 5, 6, 7 (и это понятно: они мельче, мембрана по площади как раз примерно вдвое меньше). Все они (электретные, включая МКЭ-3 с любым транзистором) гудят, бу́хают, как бы воют на низких частотах (басах). У всех уровень шума (при записи тишины) вдвое выше, чем у простейшего динамического за 2 бакса.
Основные результаты и выводы:
Комментарии (13):
Резонансные камеры — это уже микрофон целиком, а тут я пытался понять, как этот капсюль МКЭ-3 по-нормальному к современной технике пристыковать и стоит ли заморачиваться.
На порядок. Порядок это в 10 раз. Мне кажется Вы немного приукрашиваете
А мне кажется наоборот общее звучание, окрас, больше зависит от капсюля, его механического устройства так сказать. От полевика зависит спад на низких частотах, так как бывает разное сопротивление встроено. Мкэ-3 не самый хороший капсюль, видел тут недавно его внутреннее строение, короче говоря там круглый пятачок в центре, а полость по краю. А в нормальных микрофонах как правило равномерно распределенные отверстия. Во вторых Мкэ-3 имеет очень низкую емкость, сопоставимую с входной емкостью транзистора, и чувствительность по нынешним мерками низкая. Ну и шумный. И с этим ничего не сделать, хоть поставь самый лучший в мире транзистор.
Спасибо за полезную информацию. Стало быть, не стоит упираться и делать из него что-то нормальное… значит будем разбирать до конца, смотреть как устроен.
Все рассмотренные вами капсюли имеют закрытую акустическую систему и, вероятно, без какого либо демпфирующего наполнителя, поэтому плохо воспроизводят низкие частоты. Если будете разбирать МКЭ-3 до конца, то рассмотрите возможность переделки его акустического оформления в открытую акустическую систему. Для этого в сигнальной обкладке нужно сделать отверстия, как на снимке из https://zen.yandex.ru/media/elektroradio/elektretnyi-mikrofonchto-eto-i-kak-ego-podkliuchit-k-usiliteliu-5d25c1e08600e100ae680a4d а акустическое оформление корпуса сделать как на снимке в https://radioizba.ru/cat/product_id-4388.06
Следующим шагом улучшения сигнала с микрофона может быть предусилитель-корректор с подъёмом АЧХ на низких частотах, подобно коррекции АЧХ в магнитофонах и в проигрывателях с электромагнитным звукоснимателем, но с RC-цепью с другой постоянной времени.
Снимок сигнальной обкладки с отверстиями:
Записи не сохранил, потому что когда писал этот пост ещё не знал, что тут можно аудиофайлы выкладывать (точнее, что в Вордпрессе есть веб-проигрыватель). Но все эти микрофоны я именно так теперь и храню, как на Фото 9. И записываю на листочке по номеру откуда этот капсюль вытащен и как звучит в сравнении с «эталонным» (который лучший отобранный по тестам из всех). Смысл в методике. Это теперь очень полезно: вот купил я тут экшн-камеру EKEN H9R, а в ней микрофон ужасный: тихий и «глухой» (тестил также, сравнением с эталонным; если усилить-нормализовать запись, то звук будто через вату) — сразу заменил на самый громкий из имеющихся и с достаточно качественным итоговым звуком из тех что есть, стало норм.
Вот уже изначально Ваша неаккуратная разборка микрофона МКЭ-3 приведет к очень плохому звучанию, не говоря об АЧХ вообще.
Спасибо за статью. Делаю профилактику Легенде404,микрофон оборван и без корпуса. Так,что Вы помогли быстро разобраться.
Наиглупейшая статейка. Звук от транзистора мало зависит. Даже в одной партии электретных микрофонов звук может сильно отличаться, поэтому совершается отбор капсюлей по одинаковым параметрам и отобранные, используют именитые фирмы в своих устройствах, соответственно и цена из за этого выше. А то что вы там на слух определяли, так скорее всего, неравноценным было акустическое оформление капсюля, которое очень сильно меняет звук. Динамический микрофон — это самый дерьмовый из всех типов микрофона. Во первых, его чувствительность на порядок ниже электретных и диапазон частот у него значительно уже. У конденсаторного колеблется легкая, весьма тонкая мембрана. А у динамического — мембрана с тяжеленной катушкой. Такой детальности и разборчивости как у конденсаторных или электретных микрофонов, динамическому как до Луны. По поводу шума. А как же вы сравнивали шум электретных с шумом динамического? Куда вы его подключали? К телефону? И на него попадало напряжение питания? И даже чтобы что нибудь услышать, нужно очень сильно орать в такой микрофон))) Чувствительность у него фиговая, как раз для сцены. Лично я брал транзистор из китайского капсюля 10 мм и припаивал его к капсюлю 16 мм. Звук прекрасный, но капсюль рассчитан на работу в открытом объеме. Установка в экранирующий корпус небольшого размера, даже с отверстиями, делает звук кастрированным или бубнящим. Точно так же и маленькими капсюлями если слушать их без корпуса, то звук приятный, а как только засовываешь к корпус, наступает разочарование. Всё это я сравниваю со студийным конденсаторным микрофоном с питанием 48 вольт.
исследователи совершенно не приняли во внимание,что у электрета с таким возрастом может быть ослаблено его электрическое поле. и компенсация возможна внешним потенциалом в 48вольт
