MIC傳聲器簡(jiǎn)介課件

MIC（傳聲器）知識(shí)簡(jiǎn)介—結(jié)構(gòu)專(zhuān)題MIC（傳聲器）知識(shí)簡(jiǎn)介—結(jié)構(gòu)專(zhuān)題02目錄：MIC定義MIC的分類(lèi)及介紹駐極體電容傳聲器（ECM）專(zhuān)題3.1工作原理3.2結(jié)構(gòu)圖3.3分類(lèi)及特點(diǎn)3.4常用規(guī)格尺寸4.數(shù)字式（MEMS）微型硅麥專(zhuān)題4.1工作原理4.2結(jié)構(gòu)圖4.3優(yōu)點(diǎn)4.4常用型號(hào)及尺寸5.MIC相關(guān)性能指標(biāo)參數(shù)6.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)7.MIC未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)02目錄：03

MIC是傳聲器的簡(jiǎn)稱(chēng)，英文書(shū)寫(xiě)為“Microphone”,又稱(chēng)話筒。北方俗稱(chēng)“麥克風(fēng)”，南方俗稱(chēng)“咪頭”或“咪”，也有地方稱(chēng)呼“咪膽”。

傳聲器是一個(gè)聲-電轉(zhuǎn)換器件（也可以稱(chēng)為換能器或傳感器），是和喇叭正好相反的一個(gè)器件（電→聲）。是聲音設(shè)備的兩個(gè)終端，傳聲器是輸入，喇叭是輸出。1.MIC的定義03MIC是傳聲器的簡(jiǎn)稱(chēng)，英文書(shū)寫(xiě)為“Microp02本節(jié)說(shuō)講的MIC分類(lèi)實(shí)際是指?jìng)髀暺鞯姆诸?lèi)。從工作原理，可分為：炭精粒式，動(dòng)圈式，電容式，壓電式，微機(jī)電（MEMS）新型MIC。

電容式傳聲器又分為：聲頻電容傳聲器，駐極體電容傳聲器。

（駐極體為手機(jī)中主要應(yīng)用的傳聲器，以下章節(jié)主要講述此種傳聲器）從傳聲器的方向性，可分為：

全向，單向，雙向（又稱(chēng)為消噪式）從極化方式，可分為：

振膜式,背極式,前極式（在駐極體MIC中會(huì)有介紹）從對(duì)外連接方式，可分為：普通焊點(diǎn)式：L型帶PIN腳式：P型同心圓式：

S型2.MIC的分類(lèi)02本節(jié)說(shuō)講的MIC分類(lèi)實(shí)際是指?jìng)髀暺鞯姆诸?lèi)。2.022.1.1碳精MIC碳精麥克風(fēng)（CarbonMicrophone）作為舊式電話機(jī)的碳精話筒而曾大量使用?，F(xiàn)今少用。故在此不作詳細(xì)闡述。2.1.2動(dòng)圈式傳聲器動(dòng)圈式麥克風(fēng)（DynamicMicrophone）基本的構(gòu)造包含線圈、振膜、永久磁鐵三部份。當(dāng)聲波進(jìn)入麥克風(fēng)，振膜受到聲波的壓力而產(chǎn)生振動(dòng)，與振膜連接在一起的線圈則開(kāi)始在磁場(chǎng)中移動(dòng)，根據(jù)法拉第定律以及楞次定律，線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。

動(dòng)圈式麥克風(fēng)因?yàn)楹芯€圈和磁鐵，不像電容式麥克風(fēng)輕便，靈敏度較低，高低頻響應(yīng)表現(xiàn)較差。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較便宜，聲音較為柔潤(rùn)，適合用來(lái)收錄人聲。2.1.3動(dòng)圈式傳聲器電容式麥克風(fēng)（CondenserMicrophone）并沒(méi)有線圈及磁鐵，靠著電容兩片隔板間距離的改變來(lái)產(chǎn)生電壓變化。當(dāng)聲波進(jìn)入麥克風(fēng)，振動(dòng)膜產(chǎn)生振動(dòng)，因?yàn)榛迨枪潭ǖ?，使得振?dòng)膜和基板之間的距離會(huì)隨著振動(dòng)而改變，根據(jù)電容的特性C=ε·S/L(S是隔板面積，L為隔板距離)。當(dāng)兩塊隔板距離發(fā)生變化時(shí)，電容值C會(huì)產(chǎn)生改變。再經(jīng)由C=Q/V(Q為電量，在電容式麥克風(fēng)中會(huì)維持一個(gè)定值)可知，當(dāng)C改變時(shí)，就會(huì)造成電壓V的改變。對(duì)于駐極體MIC和MEMS微機(jī)電MIC以下內(nèi)容會(huì)做闡述，這里暫不做介紹。2.MIC的分類(lèi)022.1.1碳精MIC碳精麥克風(fēng)（CarbonM022.2.1全向型MIC全向型MIC使用在聲源與MIC之間無(wú)固定方向的情況以及要求MIC在各個(gè)方向上所接受的靈敏度都相同的情況，只要在MIC的音孔前外殼上開(kāi)一個(gè)孔就可以了。手機(jī)多為全向型。

全向麥克風(fēng)的靈敏度在相同的距離下，在任何方向上相等。它的結(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。下面給出全向型麥克風(fēng)的頻響和極性圖全向型MIC極性圖2.MIC的分類(lèi)022.2.1全向型MIC全向型MIC使用在聲源與022.2.2單向型MIC單向MIC使用在聲源與MIC之間有固定方向的情況下，要求MIC在各個(gè)方向上所接受的靈敏度不相同的情況下，聲源與MIC之間的夾角為0°時(shí)MIC的靈敏度最高，180°時(shí)最低，這時(shí)必須在MIC的音孔前后，外殼上各開(kāi)一個(gè)孔就可以了。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。下面給出單向型麥克風(fēng)的頻響和極性圖：下面給出全向型麥克風(fēng)的頻響和極性圖單向型MIC極性圖2.MIC的分類(lèi)022.2.2單向型MIC單向MIC使用在聲源與MI022.2.3雙向型MIC（消噪型）雙向MIC（消噪型）使用在聲源與MIC之間有固定方向的情況下，要求MIC在各個(gè)方向上所接受的靈敏度不相同的情況下，聲源與MIC之間的夾角為0°和180°時(shí)MIC的靈敏度最高，90°和270°時(shí)最低，這時(shí)必須在MIC的音孔前后，外殼上各開(kāi)一個(gè)孔就可以了。雙向MIC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：下面給出單向型麥克風(fēng)的頻響和極性圖：雙向型MIC極性圖在其它條件相同的情況下全向MIC的靈敏度最高，單向MIC的靈敏度較低，大約比全向MIC低大約6—8dB，而降噪MIC的靈敏度最低，大約比全向MIC低大約10--12dB左右。2.MIC的分類(lèi)022.2.3雙向型MIC（消噪型）雙向MIC（消022.4.1普通焊點(diǎn)式普通焊點(diǎn)式：L型有導(dǎo)線式和軟板式

2.4.2帶PIN腳式帶PIN腳式：P型插針式，不能SMT2.4.3同心圓式同心圓式：

S型振膜為二氧化硅，可SMT2.MIC的分類(lèi)022.4.1普通焊點(diǎn)式普通焊點(diǎn)式：L型2.4.2帶PI023.駐極體電容MIC駐極體：能長(zhǎng)久保持電極化狀態(tài)的電介質(zhì)。這種電介質(zhì)一般是高分子聚合物。例如：聚丙烯、聚四氟乙烯等。在高溫和高壓的作用下使振膜極化，讓電荷‘永久’性地存貯在駐極體材料之內(nèi)形成所謂的的“鑲嵌”電荷。工作原理：根據(jù)靜電學(xué)原理，對(duì)于平行板電容器，有如下的關(guān)系式：C=ε·S/L。ε為介電常數(shù)，S為兩個(gè)極板的面積，L為兩個(gè)極板之間的距離。另外，當(dāng)一個(gè)電容器充有Q量的電荷（即駐極體上儲(chǔ)存的永久電荷），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，振膜在聲壓的作用下產(chǎn)生振動(dòng)，改變L值，從而改變電容，再進(jìn)而改變電壓值。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。3.1駐極體電容MIC工作原理駐極體電容MIC又叫ECM，英文ElectricCondenserMicrophone的縮寫(xiě)

023.駐極體電容MIC駐極體：能長(zhǎng)久保持電極化狀態(tài)的電023.駐極體電容MIC3.2駐極體電容MIC結(jié)構(gòu)圖1、外殼2、墊片3、支撐座4、背極5、PCB6、FET7、電容8、電容9、繃膜環(huán)（振膜）10、銅環(huán)11、無(wú)防布12、聲孔13、后聲腔14、前聲腔背極和振膜分別為可變電容的兩極023.駐極體電容MIC3.2駐極體電容MIC結(jié)構(gòu)圖1023.駐極體電容MIC3.3駐極體電容的分類(lèi)駐極體電容傳聲器（ECM）分類(lèi)：振膜式(Foil)背極式(Back)前極式(Front)當(dāng)然也可按照方向分為全向型，單向型和雙向（消噪）型，前面已做介紹。以下不再介紹。023.駐極體電容MIC3.3駐極體電容的分類(lèi)駐極體電023.駐極體電容MIC3.3.1振膜式ECM振膜式ECM特點(diǎn)：駐極體和振動(dòng)膜合二為一。振膜式ECM靜態(tài)原理示意圖振膜式工作動(dòng)態(tài)原理圖C=ε·S/LC=Q/E振膜振動(dòng)，L變化，C進(jìn)而變化，Q一定，E(電壓)進(jìn)而變化：△E=Q/△C023.駐極體電容MIC3.3.1振膜式ECM振膜式023.駐極體電容MIC3.3.1背極式ECM背極式ECM特點(diǎn)：駐極體與極板合二為一。振膜式ECM靜態(tài)原理示意圖振膜式工作動(dòng)態(tài)原理圖C=ε·S/LC=Q/V振膜振動(dòng)，L變化，C進(jìn)而變化，Q一定，V進(jìn)而變化：△V=Q/△C023.駐極體電容MIC3.3.1背極式ECM背極式E023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸插針式023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸插針式023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸引線式（常用線長(zhǎng)：8,12,已有料號(hào)的也有7,9,10，13,15）

也有FPC形式的，外形尺寸一樣，只是引線的區(qū)別。023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸引線式（023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸

SMT同心圓式板端布線圖

SMT型023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸SMT同023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸

SMT同心圓式板端布線圖023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸SMT同024.微機(jī)電（MEMS）MIC

微機(jī)電麥克風(fēng)（MEMSMicrophone）指使用微機(jī)電（MEMS，MicroElectrical-MechanicalSystem）技術(shù)做成的麥克風(fēng)，也稱(chēng)麥克風(fēng)芯片（microphonechip）或硅麥克風(fēng)（siliconmicrophone）。微機(jī)電麥克風(fēng)的壓力感應(yīng)膜是以微機(jī)電技術(shù)直接蝕刻在硅芯片上，此集成電路芯片通常也整合入一些相關(guān)電路，如前置放大器。大多數(shù)微機(jī)電麥克風(fēng)的設(shè)計(jì)，在基本原理上是屬于電容式麥克風(fēng)的一種變型。微機(jī)電麥克風(fēng)也常內(nèi)建類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器，直接輸出數(shù)位訊號(hào)，成為數(shù)位式麥克風(fēng)，以利與現(xiàn)今的數(shù)位電路連接，可簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。駐極體MIC輸出的為模擬信號(hào)。

4.1微機(jī)電（MEMS）MIC工作原理024.微機(jī)電（MEMS）MIC微機(jī)電麥克風(fēng)（ME024.微機(jī)電（MEMS）MIC4.2微機(jī)電（MEMS）MIC結(jié)構(gòu)圖序號(hào)名稱(chēng)1Cover2Housing3Wirebonding4PCBoard5Capacitor10pF6Capacitor33pF7ASIC8MEMSDie12367854024.微機(jī)電（MEMS）MIC4.2微機(jī)電（MEMS024.微機(jī)電（MEMS）MIC4.3微機(jī)電（MEMS）MIC板端線路圖AcousticportholeLWH4213PIN#FUNCTION1.OUTPUT,2.NOCONNECTION3.GROUND,4.POWER024.微機(jī)電（MEMS）MIC4.3微機(jī)電（MEMS024.微機(jī)電（MEMS）MIC4.3微機(jī)電（MEMS）MIC優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小.2.耐高溫,便于SMT安裝.4.靈活的設(shè)計(jì)應(yīng)用.5.兼容數(shù)字化發(fā)展.6.自動(dòng)化程度高.7.穩(wěn)定性好，適合大批量生產(chǎn).傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)配件結(jié)構(gòu)圖硅麥克風(fēng)配件結(jié)構(gòu)圖024.微機(jī)電（MEMS）MIC4.3微機(jī)電（MEMS024.微機(jī)電（MEMS）MIC4.4常用規(guī)格及尺寸（AAC為例）P/NFigureDimensions[mm]Sensitivity[dB]

(Vs=2.0V)SM01023.76(W)x6.15(L)x1.45(H)不常用-42+/-4*SM01033.76(W)x4.72(L)x1.45(H)-42+/-4*SM01043.76(W)x4.72(L)x1.45(H)-38+/-4024.微機(jī)電（MEMS）MIC4.4常用規(guī)格及尺寸（025.MIC相關(guān)性能指標(biāo)MIC的主要性能指標(biāo)：消耗電流：即工作電流，需求100μA〈IDS〈500μA靈敏度：

單位聲壓強(qiáng)下所能產(chǎn)生電壓大小的能力。單位：V/Pa或dBV/Pa

頻率響應(yīng)：

在振幅允許的范圍內(nèi)音響系統(tǒng)能夠重放的頻率范圍，以及在此范圍內(nèi)

信號(hào)的變化量稱(chēng)為頻率響應(yīng)，也叫頻率特性，單位為dB。

輸出阻抗：

基本相當(dāng)于負(fù)載電阻RL-30%之間，如果輸出阻抗大于輸入阻抗將導(dǎo)致聲音失真。方向性：

即全向，單向，及雙向(降噪)MIC的頻響曲線及容差特性。

頻率范圍：全向：

50-12000Hz20-16000Hz單向：100-12000Hz100-16000Hz消噪：100-10000Hz最大聲壓級(jí):

是指MIC的失真在3%時(shí)的聲壓級(jí),聲壓級(jí)定義:20μpa=0dBSPLMaxSPL為115dBSPLASPL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，噪聲主要是FET本身的噪聲。025.MIC相關(guān)性能指標(biāo)MIC的主要性能指標(biāo)：026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.1.1MIC的失效—嘯叫介紹MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前先介紹MIC兩種常見(jiàn)的失效-----嘯叫與回聲嘯叫與回聲產(chǎn)生原因比較相似，但不一樣。嘯叫具體表現(xiàn)為聽(tīng)筒中發(fā)出很尖銳的噪聲，就如去KTV時(shí)，話筒對(duì)著音響，話筒產(chǎn)生的尖銳的噪聲。產(chǎn)生的原因主要如下：本方手機(jī)軟件上sidetone的調(diào)節(jié)問(wèn)題，導(dǎo)致MIC的部分音頻信號(hào)傳到了聽(tīng)筒。Sidetone的軟件是手機(jī)模擬通話的一種測(cè)試功能，即聲音

通過(guò)本機(jī)的話筒傳到本機(jī)的聽(tīng)筒。通話時(shí)，外部音頻器件（聽(tīng)筒或免提時(shí)喇叭）發(fā)出的聲音再次或多

次放大后進(jìn)入MIC經(jīng)過(guò)攻放電路再次反復(fù)的放大而形成嘯叫。（原理）兩部手機(jī)在非常近的狀態(tài)下通話，聲音相互干擾MIC也會(huì)造成嘯叫。MIC沒(méi)密封好，聲音在機(jī)殼內(nèi)回援后，先后多次進(jìn)入MIC

在現(xiàn)在設(shè)計(jì)中，sidetone至少出貨到終端是關(guān)閉功能的，而其他情況基本不會(huì)發(fā)生，所以在客戶端基本不會(huì)發(fā)生嘯叫的情況。回聲問(wèn)題才是客訴的關(guān)鍵問(wèn)題。026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.1.1MIC的失效026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.1.2MIC的失效—回聲回聲的主要表現(xiàn)為通話時(shí)，若對(duì)方手機(jī)MIC設(shè)計(jì)有問(wèn)題，聲音會(huì)回傳，而導(dǎo)致能聽(tīng)到自己的聲音聽(tīng)到多次的對(duì)方聲音。和嘯叫的原因差不多，根本原因是聲音再次或多次的進(jìn)入MIC而產(chǎn)生的。以下幾種現(xiàn)象會(huì)發(fā)生回聲：硬件問(wèn)題：選用MIC的靈敏度過(guò)高，外界稍微進(jìn)入聲音就能使MIC工作。這個(gè)挺重要運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，手機(jī)的部分上行信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上有變?yōu)橄滦行盘?hào)！本方手機(jī)軟件上sidetone的調(diào)節(jié)問(wèn)題，導(dǎo)致MIC的部分音頻信號(hào)傳到了聽(tīng)筒。電路設(shè)計(jì)對(duì)MIC存在電磁干擾源結(jié)構(gòu)問(wèn)題：MIC沒(méi)密封好，聲音在機(jī)殼內(nèi)回援后，先后多次進(jìn)入MICRECEIVER出音孔方向和MIC進(jìn)音方向在同一平面，且彼此沒(méi)隔離好，RECEIVER的

聲音進(jìn)入MIC。

免提時(shí)喇叭的聲音進(jìn)入MIC：MIC和喇叭均沒(méi)密封好，且距離也較近，喇叭聲音通

過(guò)機(jī)殼，振動(dòng)等回援進(jìn)入MIC;喇叭出音方向與MIC在同一方向。對(duì)講機(jī)較多。綜合以上，結(jié)構(gòu)上需做到：MIC與RECEIVER或喇叭的出音方向盡量不要再同一平面，尤其是喇叭。MIC要盡量遠(yuǎn)離RECEIVER和喇叭。MIC,RECEVIER,喇叭的密封相當(dāng)重要026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.1.2MIC的失效026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.2前音腔的密封通過(guò)以上MIC失效分析，我們知道MIC密封很重要。MIC密封一般為用泡棉以一定的壓縮量來(lái)保證充分的密封，壓縮量建議在0.2-0.3mm。泡棉中等硬度或以上。MIC的兩面均可作為密封面，不建議用側(cè)面密封。底部有泡棉干涉密封，正面直接出音，效果最為理想MIC直接與機(jī)殼零配合，無(wú)泡棉干涉密封，不能達(dá)到密封需求。性能不佳，有機(jī)殼回援回聲風(fēng)險(xiǎn)。底部有泡棉干涉密封，但為直接出音，和不密封效果一樣，性能不佳，有機(jī)殼回援回聲026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.2前音腔的密封026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.3前音腔不允許有音腔容積前音腔不允許有音腔容積，因?yàn)榍耙羟粫?huì)對(duì)聲音產(chǎn)生諧振，即對(duì)一些頻率的聲音產(chǎn)生共振，進(jìn)而改變MIC的頻率響應(yīng)特性效果最好，無(wú)諧振腔效果不好，有諧振腔效果不好，有諧振腔026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.3前音腔不允許有音026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.4設(shè)計(jì)參考值盡量不要再按鍵上開(kāi)MIC進(jìn)音孔。不密封會(huì)有回聲。密封會(huì)影響按鍵手感。另外MIC開(kāi)孔不能再兩側(cè)，手握會(huì)蓋住進(jìn)音孔。MIC話音傳入孔以Ф1mm圓孔居多，開(kāi)孔過(guò)大不美觀；開(kāi)孔過(guò)小，會(huì)影響MIC的靈敏度。如孔形以其他形式設(shè)計(jì)，注意其面積與Ф1mm圓孔的面積相當(dāng)。026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.4設(shè)計(jì)參考值盡量不026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.4設(shè)計(jì)參考值L1≥0.3mmGAP≥0.3mmL2≤6mm1.對(duì)于插針式或SMT的MIC，MIC距離半邊L1大于0.3mm，防止跌落撞壞2.MIC聲音通道的長(zhǎng)度L2以Ф1mm圓孔通道面積算應(yīng)該小于6mm。3.對(duì)于插針或SMT的MIC，MIC與MIC定位結(jié)構(gòu)間隙≥0.5mm026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.4設(shè)計(jì)參考值L1026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)6.4設(shè)計(jì)參考值ITF=0.2-0.3mmGAP=0.1mm

對(duì)于引線式或FPC的MIC引線或FPC長(zhǎng)度應(yīng)多預(yù)留大于1.0mm，以防跌落扯斷

對(duì)于引線式或FPC的MIC，MIC與MIC定位結(jié)構(gòu)間隙GAP