mic的內(nèi)部結(jié)構(gòu),工作原理,以及相關(guān)指標(biāo)的含義

1、傳聲器基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介：一， 傳聲器的定義：傳聲器是一個(gè)聲-電轉(zhuǎn)換器件（也可以稱為換能器或傳感器），是和 喇叭正好相反的一個(gè)器件（電一聲）。是聲音設(shè)備的兩個(gè)終端，傳聲器 是輸入，喇叭是輸出。傳聲器又名麥克風(fēng)，話筒，咪頭，咪膽等二, 傳聲器的分類：1，從工作原理上分：炭精粒式動(dòng)圈式駐極體式（以下介紹以駐極體式為主）壓電式二氧化硅式等2，從尺寸大小分,駐極體式又可分為若干種9.7系列產(chǎn)品 8系列產(chǎn)品6系列產(chǎn)品4.5系列產(chǎn)品 4系列產(chǎn)品 每個(gè)系列中又有不同的高度3，從傳聲器的方向性，可分為全向，單向，雙向（又稱為消噪式）4，從極化方式上分，振膜式，背極式,前極式從結(jié)構(gòu)上分又可以分為柵極點(diǎn)焊式，柵極壓接式

2、，極環(huán)連接式等 5，從對(duì)外連接方式分普通焊點(diǎn)式：L型帶PIN腳式：P型同心圓式： S型三, 駐極體傳聲器的結(jié)構(gòu)以全向MIC,振膜式極環(huán)連接式為例呂1，防塵網(wǎng)：保護(hù)傳聲器，防止灰塵落到振膜上，防止外部物體刺破振膜，還有短 時(shí)間的防水作用。2， 外殼：整個(gè)傳聲器的支撐件，其它件封裝在外殼之中，是傳聲器的接地點(diǎn)， 還可以起到電磁屏蔽的作用。3，振膜：是一個(gè)聲-電轉(zhuǎn)換的主要零件，是一個(gè)繃緊的特氟窿塑料薄膜粘在一個(gè) 金屬薄圓環(huán)上，薄膜與金屬環(huán)接觸的一面鍍有一層很薄的金屬層，薄膜 可以充有電荷，也是組成一個(gè)可變電容的一個(gè)電極板，而且是可以振 動(dòng)的極板。4 :墊片：支撐電容兩極板之間的距離，留有間隙，為振膜

3、振動(dòng)提供一個(gè)空間， 從而改變電容量。5:極板：電容的另一個(gè)電極，并且連接到了 FET的G極上。6:極環(huán)：連接極板與FET的G極，并且起到支撐作用。7:腔體：固定極板和極環(huán)，從而防止極板和極環(huán)對(duì)外殼短路（FET的S，G極 短路）。8:PCB組件：裝有FET，電容等器件，同時(shí)也起到固定其它件的作用。9:PIN :有的傳聲器在 PCB上帶有PIN，可以通過(guò)PIN與其他PCB焊接在一起,起連接另外前極式，背極式在結(jié)構(gòu)上也略有不同四，、傳聲器的電原理圖：FETRlVsGCoOUTPUTCCiC2MICFET（場(chǎng)效應(yīng)管）MIC的主要器件，起到阻抗變換和放大的作用,C;是一個(gè)可以通過(guò)膜片震動(dòng)而改變電容量的電

4、容，聲電轉(zhuǎn)換的主要部件C1,C2是為了防止射頻干擾而設(shè)置的，可以分別對(duì)兩個(gè)射頻頻段的干擾起 到抑制作用.Rl:負(fù)載電阻，它的大小決定靈敏度的高低.Vs:工作電壓,MIC提供工作電壓:co：隔直電容，信號(hào)輸出端.五， 駐極體傳聲器的工作原理：由靜電學(xué)可知，對(duì)于平行板電容器，有如下的關(guān)系式：C= & S/L。即電容的容量與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與兩個(gè)極板的面積成正 比，與兩個(gè)極板之間的距離成反比。另外，當(dāng)一個(gè)電容器充有 Q 量的電荷，那麼電容器兩個(gè)極板要形成 一定的電壓，有如下關(guān)系式；C=Q/V。對(duì)于一個(gè)駐極體傳聲器，內(nèi)部存在一個(gè)由振膜，墊片和極板組成 的電容器， 因?yàn)槟て铣溆须姾桑?并

5、且是一個(gè)塑料膜， 因此當(dāng)膜片受到聲 壓強(qiáng)的作用，膜片要產(chǎn)生振動(dòng)， 從而改變了膜片與極板之間的距離， 從而 改變了電容器兩個(gè)極板之間的距離，產(chǎn)生了一個(gè) d的變化，因此由公式 可知，必然要產(chǎn)生一個(gè)C的變化，由公式又知，由于 C的變化， 充電電荷又是固定不變的，因此必然產(chǎn)生一個(gè) V的變化。這樣初步完成了一個(gè)由聲信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。由于這個(gè)信號(hào)非常微弱，內(nèi)阻非常高，不能直接使用，因此還要 進(jìn)行阻抗變換和放大。FET場(chǎng)效應(yīng)管是一個(gè)電壓控制元件，漏極的輸出電流受源極與柵極 電壓的控制。由于電容器的兩個(gè)極是接到 FET的S極和G極的，因此相當(dāng)于FET 的S極與G極之間加了一個(gè) v的變化量，F(xiàn)ET的漏極電流I

6、就產(chǎn)生一個(gè) Id的變化量，因此這個(gè)電流的變化量就在電阻 RL上產(chǎn)生一個(gè) VD的變化 量，這個(gè)電壓的變化量就可以通過(guò)電容 C0 輸出，這個(gè)電壓的變化量是由 聲壓引起的，因此整個(gè)傳聲器就完成了一個(gè)聲電的轉(zhuǎn)換過(guò)程。六， 傳聲器的主要技術(shù)指標(biāo)： 傳聲器的測(cè)試條件 ;MIC 的使用應(yīng)規(guī)定其工作電壓和負(fù)載電阻 ,不同的使用 條件,其靈敏度的大小有很大的影響電壓電阻1，消耗電流：即傳聲器的工作電流主要是FET在Vsg=0時(shí)的電流，根據(jù)FET的分檔，可以作成不同工作 電流的傳聲器。但是對(duì)于工作電壓低負(fù)載電阻大的情況下 ,對(duì)于工作電 流就有嚴(yán)格的要求 , 由電原理圖可知VS=VSD+ID*R LID = (VS

7、- VSD)/ RL式中 Id FET在Vsg等于零時(shí)的電流RL 為負(fù)載電阻Vsd,即卩FET的S與D之間的電壓降Vs為標(biāo)準(zhǔn)工作電壓總的要求100卩A Ids 500卩A2，靈敏度：?jiǎn)挝宦晧簭?qiáng)下所能產(chǎn)生電壓大小的能力。單位：V/Pa 或 dBV/Pa 有的公司使用是dBV/卩Ba-40 dBV/Pa=-60dBV/ 卩 Ba0 dBV/Pa=V/Pa聲壓強(qiáng)Pa=1N/m23, 輸出阻抗：基本相當(dāng)于負(fù)載電阻 Rl-30%之間。4, 方向性：a, 全向：MIC的靈敏度是在相同的距離下在任何方向上相等，全向MIC的結(jié)構(gòu)是PCB上全部密封，因此，聲壓只有從MIC的音孔進(jìn) 入，因此是屬于壓強(qiáng)型傳聲器頻率

8、特性圖：圖一:全向傳聲器頻響曲線及容差范圍極性圖b, 單向 單向MIC具有方向性，如果MIC的音孔正對(duì)聲源時(shí)為0度,那么在0度時(shí)靈敏度最高，180度時(shí)靈敏度最低,在全方位上呈 心型圖，單向MIC的結(jié)構(gòu)與全向MIC不同,它是在PCB上開(kāi)有一 些孔，聲音可以從音孔和PCB的開(kāi)孔進(jìn)入，而且MIC的內(nèi)部還裝 有吸音材料，因此是介于壓強(qiáng)和壓差之間的MIC 頻率特性圖：fl2Q50 曲 200販 inoo food 5(0 厲剛羽QQO團(tuán)二普向傳聲器頻響曲線及容差范圍極性圖30c, 消噪型;是屬于壓差式MIC,它與單向MIC不同之處在于內(nèi)部沒(méi)有吸音材料,它的方向型圖是一個(gè)8字型頻率特性：+3QMO5,6,

9、7,七:MICBO50 剛 £00500 LOOC aflj 5COO 小咖 狀山圖三;雙向傳聲器頻響曲綾及容羞范圍極性圖頻率范圍：全向單向消噪I陰5012000Hz10012000Hz10010000Hz2016000Hz10016000Hz最大聲壓級(jí):是指MICpa=0dBSPLMaxSPL為115dBSPLA SPL聲壓級(jí)A為A計(jì)權(quán)S/N信噪比：即MIC的靈敏度與在相同條件下傳聲器本身的噪聲之 比，詳見(jiàn)產(chǎn)品手冊(cè)，噪聲主要是 FET本身的噪聲。的測(cè)試方法的失真在3%時(shí)的聲壓級(jí)，聲壓級(jí)定義：20卩測(cè)試電路圖FET測(cè)試儀表HY系列駐極體傳聲器測(cè)試儀1:電流的測(cè)試：由測(cè)試儀上直接讀取電

10、流值（卩A）2:靈敏度的測(cè)試：首先用標(biāo)準(zhǔn)話筒校準(zhǔn)測(cè)試儀的聲壓級(jí)為94dB,然后把待測(cè)MIC放到已校準(zhǔn)的聲腔口上，用測(cè)試表筆測(cè)試MIC的兩個(gè)極（注意兩個(gè)表筆 的方向）,注意MIC的工作電壓和負(fù)載電阻，可以從測(cè)試儀上直接讀取 70HZH傣口 1KHZ勺靈敏度.3:方向性測(cè)試：要在消聲室內(nèi)進(jìn)行，B&K2012測(cè)試儀,B&K旋轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試.4頻響曲線的測(cè)試：要在消聲室內(nèi)進(jìn)行，B&K2012測(cè)試儀,B&K旋轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試.5:S/N 的測(cè)試，首先測(cè)試MIC的靈敏度,然后在相同的條件下在消聲室內(nèi)測(cè)試 MIC的噪聲，注意最好使用干電池，以減少因使用其它電源引起的測(cè)試誤 差,然后計(jì)算:S

11、/N=靈敏度電平/噪聲電平,在用對(duì)數(shù)表示6:最大聲壓級(jí)的測(cè)試,在消聲室內(nèi),用B&K2012測(cè)試儀測(cè)試,逐漸加大聲壓級(jí), 并觀察失真值，當(dāng)失真值等于3%寸，這時(shí)候的聲壓級(jí)就是最大聲壓級(jí)，記 做 MAXSPL應(yīng)大于 115 dBSPLA八 關(guān)于MIC在手機(jī)的應(yīng)用手機(jī)作為語(yǔ)言信傳遞是手機(jī)功能的一部份，對(duì)于語(yǔ)言信息而言,MIC是一個(gè) 重要的部件，是語(yǔ)言信息的輸入端1 MI與手機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)相匹配，應(yīng)根據(jù)手機(jī)對(duì) MIC的予留尺寸選擇 MIC,（或根據(jù)MIC的系列尺寸設(shè)計(jì)手機(jī)外殼及 PCB）.2手機(jī)的外殼的開(kāi)孔一般可以在 ？0.8-?1之間,開(kāi)孔過(guò)大,不美觀,開(kāi)孔過(guò) 小,會(huì)影響MIC的靈敏度.MIC

12、在手機(jī)外殼應(yīng)裝到底,之間不應(yīng)留有間距, 因?yàn)榱粲虚g距相當(dāng)于在 MIC底部與外殼之間形成一個(gè)空腔，會(huì)對(duì)聲音的 某一些頻率產(chǎn)生共振，從而改變了 MIC的頻響特性.空間外殼3話音頻率:通常話音的頻率是在 300HZ-3KHZ之間,通常手機(jī)對(duì)話音要求 在300HZ以下和3KHZ以上迅速衰減,MIC本身的頻響是很寬的,例如從 50HZ-5KHZ可見(jiàn)全班向MIC頻響曲線,因此MIC本身無(wú)法完成這種衰減,這樣選頻功能必須由手機(jī)本身來(lái)完成 ( 帶通濾波器 ), 只有正確的調(diào)試和 設(shè)置濾波參數(shù) . 才能達(dá)到要求 .4關(guān)于MIC在手機(jī)中的抗干擾(EMC問(wèn)題：當(dāng)手機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)下 ,整個(gè)手機(jī)是處于手機(jī)發(fā)射的強(qiáng)電磁場(chǎng)

13、內(nèi) , 因此除 了手機(jī)本身的防電磁干擾之外，對(duì)于MIC也提出了抗電磁干擾的問(wèn)題. 通常措施 ：1) 使用金屬鋁外殼起屏蔽作用 .2) PCB設(shè)計(jì)盡量加大接地面積，如同心圓式MIC,或P型MIC.3) 音孔由一個(gè)大孔改為多個(gè)小孔 ,4) 選用抗干擾性能好的器件 ,如 FET5) 減少外殼與 PCB 的封邊電阻 ,提高抗干擾能力 . 設(shè)計(jì)上1) 采用在 S-D 之間并接電容的辦法 ,根據(jù)頻率的不同并接不同的電容 .通 常對(duì)手機(jī)使用10P,33P兩個(gè)電容.2) 必要時(shí)可以在S-D之間并一個(gè)小的電容,提高抗干擾能力.3) 有時(shí)也可以利用 RC 濾波器設(shè)計(jì) .5 MIC 在手機(jī)上的使用條件應(yīng)與 MIC

14、的靈敏度測(cè)試條件相一致 ,其中包括工作電壓 ,負(fù)載電阻 .另外在以下情況下還要對(duì)MIC 的工作電流進(jìn)行限定，例如有的手機(jī)給MIC的供電電壓比較低，(1V),而負(fù)載電阻又 比較大(2.2K),這是因?yàn)閂S=VSD+ID*RLID = (VS- VSD)/ RL為了保證 MIC 中的 FET 工作在線性工作區(qū) ,不進(jìn)入飽和區(qū) , 應(yīng)使 VSD>0.7V 因此 Id = (1V- 0.7V)/ 2.2K=0.136mA 因此在這種情況下， 選用的FET的電流不能大于150卩A6 手 機(jī) 的 音 頻 FTA 五 項(xiàng) 測(cè) 試 (Sending Frequency Response. Sending

15、Distortion SLR Receiving Frequency Response RLR) 其中有三項(xiàng)與 MIC 有關(guān)SLR 與 MIC 的靈敏度有關(guān) , 音頻放大器有關(guān) ,手機(jī)調(diào)制特性有關(guān) Sending Frequency Response 與 MIC 的頻響有關(guān) ,手機(jī)的濾波器有關(guān) 關(guān) ,加重特性有關(guān) A/D 轉(zhuǎn)換器有關(guān)Sending Distortion 與 MIC 的噪音有關(guān) ,放大器的噪聲有關(guān) ,調(diào)制噪聲 有關(guān),A/D轉(zhuǎn)換器有關(guān)7 MIC 與手機(jī)的連接 .手機(jī)與 MIC 的連接方式比較多 ,有 直接焊接式 ：MIC 與手機(jī)直接焊接式 ,如 P 型 MIC 的 PIN 直接焊在

16、 PCB 上.但要注意焊接時(shí)間和溫度 ,容易通過(guò)焊接使 MIC 損壞或性能改變，不便于維修更換MIC.目前較少使用.壓接式 ：MIC 與手機(jī)的 PCB 通過(guò)導(dǎo)電橡膠或彈性金屬簧片或彈性金 屬圓柱連接.例如S型MIC的連接各種膠套.使用組裝方便，維 修方便 ,但是價(jià)格較高 (因?yàn)槟z套較貴 ),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)個(gè)別接觸不 良現(xiàn)象,使用較多.導(dǎo)線連接式：用導(dǎo)線或FPC連接MIC和PCB,例如L型MIC通過(guò)導(dǎo)線 或 FPC 連接到手機(jī)的 PCB 上,使用方便焊接對(duì) MIC 無(wú)影響 , 價(jià)格合適接觸良好 ,目前使用較多九 : 不同類型的 MIC 使用要求 ;1;全向 MIC 的使用 :2 單向 MIC 的使用 :3 消噪 MIC 的使用 :十 : 關(guān)于