Como funcionam os microfones de eletreto - tutorial e diagrama completos

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A postagem explica como funcionam os microfones de eletreto, por meio de diagramas e fórmulas apropriados.

O que é um microfone

Um microfone é um dispositivo projetado para transformar vibrações de som fracas em pequenos pulsos elétricos, que podem ser amplificados por meio de um amplificador de potência em um alto-falante para obter uma reprodução mais alta do som.



microfone de eletreto

A forma mais comum e versátil de dispositivo de microfone empregado em circuitos eletrônicos são os microfones de eletreto.

Esses MICs são miniaturas, extremamente sensíveis e são capazes de capturar ou responder a vibrações sonoras de todos os ângulos, ou seja, em um ângulo completo de 360 ​​graus.



Como funcionam os microfones de eletreto

  1. Um microfone de eletreto consiste principalmente em um diafragma, alguns eletrodos e um JFET embutido.
  2. O diafragma é feito de material fino de Teflon e também é denominado “eletreto” e, portanto, o nome de eletreto MIC.
  3. Este eletreto tem uma carga fixa (C) e está embutido entre os dois eletrodos.
  4. O eletreto, junto com os dois eletrodos, assume a forma de um capacitor variável sensível cuja superfície externa responde às vibrações sonoras, dando origem a uma capacitância variável entre os dois eletrodos.
  5. Ondas sonoras na forma de pressão de ar movem um dos eletrodos de frente para o lado aberto da MIC, causando variações efetivas nas placas capacitivas.
  6. O valor instantâneo da variação da capacitância da MIC torna-se diretamente proporcional à pressão do som que atinge o eletreto naquele instante.

Cálculo de Capacitância MIC

Conforme mencionado anteriormente, uma vez que o valor da carga no material de Teflon é fixo, a diferença de potencial desenvolvida através do capacitor MIC torna-se equivalente ao valor que pode ser expresso com a seguinte fórmula:

Q = C.V

Onde Q é a carga (que é fixada para o eletreto)

C indica a capacitância, enquanto o V significa o nível de tensão desenvolvido ou a diferença de potencial entre os eletrodos.

A discussão acima implica que a construção interna do eletreto MIC se comporta como uma fonte de tensão AC acoplada.

A maioria dos MICs de eletreto tem um JFET embutido, cuja porta está conectada ao capacitor de eletreto, formando um buffer para o capacitor do MIC.

Uma vez que a carga do capacitor é fixa, este buffer precisa ter uma impedância muito alta e é exatamente por isso que um JFET é usado.

O diagrama a seguir mostra o layout básico da fiação interna de um microfone de eletreto típico.

circuito interno de microfone de eletreto

As vibrações sonoras que atingem o capacitor de eletreto variam sua capacitância, produzindo uma tensão modulante para a porta do JFET, indicada como Vg .

Esta modulação altera o padrão de fluxo atual através do dreno / fonte do JFET, representado como Imic .

Um resistor de estabilização RG também pode ser visto conectado internamente através da porta e fonte do JFET, é garantido que este resistor tem um valor extremamente alto para evitar desvios da saída de eletreto para a porta JFET.

Vista em corte de uma estrutura interna de eletreto MIC

A imagem a seguir mostra uma vista em corte seccional de um exemplo de MIC de eletreto.

Vista em corte de uma estrutura interna de eletreto MIC

Um dos eletrodos é formado pela metalização de sua camada sobre um filme de polímero carregado.

Esta camada metalizada é unida à caixa do MIC por meio de uma arruela metálica.

A caixa do MIC, por sua vez, é conectada ao condutor de origem do JFET interno.

A outra placa do capacitor ou o segundo eletrodo é feito usando uma placa de metal na parte traseira, que pode ser vista separada do filme da camada metalizada por uma arruela de plástico. Esta placa é então conectada com o terminal do portão do JFET

As ondas sonoras que atingem esta placa geram um nível de tensão nela, variando assim a distância entre os eletrodos capacitivos e fazendo com que uma diferença de potencial equivalente se desenvolva entre eles.

Esta voltagem variável através do dreno do JFET é usada como saída para um estágio de circuito de pré-amplificador subsequente que amplifica ainda mais a um nível que pode ser reproduzido em um alto-falante, e uma versão amplificada das ondas sonoras pode ser ouvida.

Composição interna de um eletreto MIC

As imagens a seguir mostram as peças reais usadas dentro de um eletreto MIC típico

Se você tiver mais perguntas sobre como os microfones de eletreto funcionam, não hesite em colocá-las nos comentários.




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