MIC基礎(chǔ)知識簡介

MIC基礎(chǔ)知識簡介傳聲器基礎(chǔ)知識簡介：（一）傳聲器的定義和分類：傳聲器是一個聲-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器件（電-聲）.是聲音設(shè)備的兩個終端，傳聲器是輸入，喇叭是輸出.傳聲器又名麥克風，話筒，咪頭，咪膽等.傳聲器的分類：（1）從工作原理上分：炭精粒式；電磁式；電容式；駐極體電容式（以下介紹以駐極體式為主）；壓電晶體式，壓電陶瓷式；二氧化硅式等（2）從尺寸大小分，駐極體式又可分為若干種.09.7系列產(chǎn)品；08系列產(chǎn)品；06系列產(chǎn)品；04.5系列產(chǎn)品04系列產(chǎn)品，每個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焊式，柵極壓接式，極環(huán)連接式等（5） 從對外連接方式分：普通焊點式（L型）;帶PIN腳式（P型）;同心圓式（S型）；（二）駐極體傳聲器簡介駐極體電容傳聲器屬電容傳聲器的一種。由于內(nèi)部采用了可儲存電荷的駐極體材料（俗稱永電體）作為振膜或背極，比早期的電容傳聲器少外加極化電源，體積可以做得很小；由于內(nèi)置了場效應(yīng)管，靈敏度可以做得很高。駐極體電容傳聲器分類（1）按組合結(jié)構(gòu)分為插件式和貼片式。插件式駐極體電容傳聲器被認為是普通駐極體電容傳聲器，靈敏度可以做得比較高，但是抗高頻干擾性能較差，多用于普通傳聲產(chǎn)品上;貼片式駐極體電容傳聲器是以貼片場效應(yīng)管、元器件、雙面屏蔽PCB板、鍍金銅環(huán)等優(yōu)質(zhì)材料組合而成的，它適應(yīng)了市場對駐極體電容傳聲器更小、更薄、抗高頻干擾的要求。在一些高性能的無線通訊設(shè)備上就采用9.7*5.0的貼片傳聲器，內(nèi)置了高頻濾波電路，較為復雜，但性能較好。按極化結(jié)構(gòu)分為振模式和背極式。振膜式的就是極化帶電體是駐極體振膜本身；振膜式的材料成本比較低，易加工，靈敏度可以做得比較高。普通電話機、玩具、聲控多采用振膜式駐極體電容傳聲器。背極式的極化帶電體是涂敷在背極板上的駐極體膜層。由于將儲存電荷的膜層與振膜分離設(shè)計，使各自具備的優(yōu)異的力學和儲電性能的聚酯和FEP薄膜在駐極體電容傳聲器結(jié)構(gòu)中充分發(fā)揮作用，比振膜式的有顯著的物理和電性能優(yōu)勢。多用在高端傳聲錄音產(chǎn)品上。★手機上的傳聲器?—般用背極式駐極體電容傳聲器，物理性能穩(wěn)定、防潮性能更好、振動靈敏度更低、更好的瞬態(tài)響應(yīng)及動態(tài)范圍，但材料成本、加工成本較高；靈敏度難以做得很高，國產(chǎn)背極板更為明顯。；有少數(shù)低檔手機采用振膜式傳聲器，價格相對便宜，整體性能比背極式要遜色。?還有一款叫作前腔式，結(jié)構(gòu)更為簡單，指標同振膜式，但體積可以做得更薄。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⑴防塵網(wǎng)：保護傳聲器，防止灰塵落到振膜上，防止外部物體刺破振膜，還有短時間的防水作用.(2)外殼：整個傳聲器的支撐件，其它件封裝在外殼之中，是傳聲器的接地點，還可以起到電磁屏蔽的作用.振膜：是一個聲-電轉(zhuǎn)換的主要零件，是一個繃緊的特氟窿塑料薄膜粘在一個金屬薄圓環(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，也是組成一個可變電容的一個電極板，而且是可以振動的極板.墊片：支撐電容兩極板之間的距離，留有間隙，為振膜振動提供一個空間，從而改變電容量.⑸極板：電容的另一個電極，并且連接到了FET的G極上.極環(huán)：連接極板與FET的G極，并且起到支撐作用.腔體：固定極板和極環(huán)，從而防止極板和極環(huán)對外殼短路(FET的S，G極短路).⑻PCB組件：裝有FET，電容等器件，同時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.傳聲器的電原理圖：▼FET(場敘應(yīng)管JMIC的1型關(guān)化起別阻執(zhí)堂換或啟大的柞用一從而技輸出靈墩購到大幅提升亍帀tu逅過換Mi思和而改變電聃址的電容.聲電轉(zhuǎn)換的主翌部件.▼CLC2業(yè)為了防止射頻干擾而諛胃的川J嘆分剛対兩個射頻換段的干擾起列抑制作用.▼RL皿讖電阻,它的大小決定靈融度怖癇低.▼VS：匸柞電壓逾C視供區(qū)祚電壓S軸直電容F信號輸出端.FETTOC\o"1-5"\h\z—— D Rl Vs|~I k IPII qs I TPUTc丁巧I _ --| ?MIC G駐極體傳聲器的工作原理：C二Z2S/L……①由靜電學可知，對于平行板電容器，電容的容量與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與兩個極板的面積成正比，與兩個極板之間的距離成反比.C=Q/V……②當一個電容器充有Q量的電荷，那么電容器兩個極板要形成一定的電壓，有如下關(guān)系式②?對于一個駐極體傳聲器，內(nèi)部存在一個由振膜，墊片和極板組成的電容器，因為膜片上充有電荷，并且是一個塑料膜，因此當膜片受到聲壓強的作用，膜片要產(chǎn)生振動，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極板之間的距離，產(chǎn)生了一個Ad的變化..因此由公式①可知，必然要產(chǎn)生一個AC的變化，由公式②又知，由于AC的變化，充電電荷又是固定不變的，因此必然產(chǎn)生一個AV的變化.這樣初步完成了一個由聲信號到電信號的轉(zhuǎn)換.但由于這個信號非常微弱，內(nèi)阻非常高，不能直接使用，因此還要進行阻抗變換和放大.?FET場效應(yīng)管是一個電壓控制元件，漏極的輸出電流受源極與柵極電壓的控制.由于電容器的兩個極是接到FET的S極和G極的，因此相當于FET的S極與G極之間加了一個Av的變化量，F(xiàn)ET的漏極電流I就產(chǎn)生一個AID的變化量，因此這個電流的變化量就在電阻RL上產(chǎn)生一個AVD的變化量，這個電壓的變化量就可以通過電容CO輸出，這個電壓的變化量是由聲壓引起的，因此整個傳聲器就完成了一個聲電的轉(zhuǎn)換過程.傳聲器的主要技術(shù)指標：傳聲器的測試條件：MIC的使用應(yīng)規(guī)定其工作電壓和負載電阻，不同的使用條件，其靈敏度的大小有很大的影響1，消耗電流：即傳聲器的工作電流.主要是FET在VSG=0時的電流，根據(jù)FET的分檔，可以做成不同工作電流的傳聲器.但是對于工作電壓低、負載電阻大的情況下，對于工作電流有嚴格的要求.由電原理圖可知VS=VSD+ID3RLID=(VS-VSD)/RL式中ID為FET在VSG等于零時的電流；RL為負載電阻；VSD，即FET的S與D之間的電壓降；VS為標準工作電壓；總的要求1OO|JA〈IDS〈500|jA2，靈敏度：單位聲壓強下所能產(chǎn)生電壓大小的能力.單位：V/Pa或dBV/Pa有的公司使用是dBV/pBar-40dBV/Pa=-60dBV/|jBar；0dBV/Pa=1V/Pa聲壓強Pa=1N/m23，輸出阻抗：基本相當于負載電阻RL(1-70%)之間.4，方向性及頻響特性曲線：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的音孔進入，因此是屬于壓強型傳聲器頻率特性圖：(圖一：全向傳聲器頻響曲線及容差范圍)

b.單向單向MIC具有方向性，，如果MIC的音孔正對聲源時為0度，那么在0度時靈敏度最高，180度時靈敏度最低，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上開有一些孔，聲音可以從音孔和PCB的開孔進入，而且MIC的內(nèi)部還裝有吸音材料，因此是介于壓強和壓差之間的MICc.消噪型；是屬于壓差式MIC,它與單向MIC不同之處在于內(nèi)部沒有吸音材料，它的方向型圖是一個8字型機性圈極性圖極性圖5，頻率范圍：全向：50?12000Hz20?16000Hz單向：100?12000Hz100?16000Hz消噪：100?10000Hz6，最大聲壓級：是指MIC的失真在3%時的聲壓級，聲壓級定義:20^pa=0dBSPLMaxSPL為115dBSPLA這里SPL為聲壓級，A為A計權(quán)7，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，詳見產(chǎn)品手冊，噪聲主要是FET本身的噪聲.七:MIC的測試方法測試電路圖

FEiT D——FEiT D——CoVsOutputCiCzS Ji:CiCz1 T_二測試儀表HY系列駐極體傳聲器測試儀1,電流的測試：由測試儀上直接讀取電流值?A）2，靈敏度的測試：首先用標準話筒校準測試儀的聲壓級為94dB，然后把待測MIC放到已校準的聲腔口上，用測試表筆測試MIC的兩個極（注意兩個表筆的方向），注意MIC的工作電壓和負載電阻，可以從測試儀上直接讀取70HZ和1KHZ的靈敏度.3，方向性測試：要在消聲室內(nèi)進行，B&K2012測試儀，，B&K旋轉(zhuǎn)臺測試.4，頻響曲線的測試：要在消聲室內(nèi)進行，B&K2012測試儀，，B&K旋轉(zhuǎn)臺測試.5，S/N的測試：首先測試MIC的靈敏度，然后在相同的條件下在消聲室內(nèi)測試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試誤差，然后計算：S/N二靈敏度電平/噪聲電平，再用對數(shù)表示.6，最大聲壓級的測試，在消聲室內(nèi)，用B&K2012測試儀測試，逐漸加大聲壓級，并觀察失真值，當失真值等于3%時，這時候的聲壓級就是最大聲壓級，記做MAXSPL.應(yīng)大于115dBSPLA7，輸出阻抗的測試方法：將聲壓加到傳聲器上，測量其開路輸出電壓，然后保持聲壓不變，在傳聲器的輸出端并聯(lián)一個電阻箱，調(diào)整其阻值，使輸出電壓為開路電壓的一半，此時電阻箱的阻值即為傳聲器的輸出阻值模值

手機作為語言信息傳遞是手機功能的一部份，對于語言信息而言，MIC是一個重要的部件，是語言信息的輸入端.（一）、結(jié)構(gòu)要求方面的1,MIC與手機的安裝結(jié)構(gòu)相匹配，應(yīng)根據(jù)手機對MIC的預(yù)留尺寸選擇MIC，（或根據(jù)MIC的系列尺寸設(shè)計手機外殼及PCB）.在外殼尺寸允許的情況下，采用尺寸大一些為好。這是因為：尺寸大一些的傳聲器靈敏度可以做得高；焊接時散熱好，不會發(fā)生焊接小規(guī)格傳聲器時常見的靈敏度劣變的問題；相同結(jié)構(gòu)的傳聲器，體積大一些的價格也便宜些。2，手機的外殼的開孔一般可以在?0.8-?1之間，開孔過大，不美觀，開孔過小，會影響MIC的靈敏度.MIC在手機外殼應(yīng)裝到底，之間不應(yīng)留有間距，因為留有間距相當于在MIC底部與外殼之間形成一個空腔，會對聲音的某一些頻率產(chǎn)生共振，從而改變了MIC的頻響特性.3，在手機或座機上使用MIC時，還要防止喇叭與MIC之間通過空間，內(nèi)部或外殼產(chǎn)生回授自激嘯叫，適當選擇MIC的靈敏度和調(diào)節(jié)喇叭的音量可以消除空間回授在喇叭和MIC與外殼接觸面上加減振材料，可以消除通過機殼回授，手機內(nèi)部割斷音頻的通道，防止聲音從喇叭通過手機內(nèi)部的音頻通道回收到MIC.關(guān)于手機在使用狀態(tài)下嘯叫的原因：總的來說是一種閉環(huán)的自激現(xiàn)象，也就是說在手機使用時，從喇叭發(fā)出的信號經(jīng)過一定的衰減之后翻過來又送回到MIC,當回授的信號大于原先送入的信號時，這時音頻回路的總的增益大于1時，就產(chǎn)生了嘯叫，形成嘯叫的途徑大約又三種：⑴喇叭發(fā)出的聲音經(jīng)過空間從機殼的外面回授到MIC喇叭發(fā)出的聲音經(jīng)過機殼的內(nèi)部的聲音通道或空間回授到MIC另一個途徑是因為喇叭和MIC是裝在同一個機殼上的，如果喇叭或MIC的減震效果不好的話，那么喇叭的振動，通過機殼傳到MIC另外MIC的前端如果有空腔的話，會對某一高頻產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生高頻嘯叫.解決的途徑：減少喇叭與MIC之間的耦合，在允許的范圍內(nèi)，盡量的減少喇叭的輸出，減小MIC靈敏度，從而減少耦合在手機內(nèi)部盡可能的切斷聲音的通路，盡可能的把喇叭與MIC進行隔離.喇叭與機殼的固定盡量加減振墊，以防引起機殼的振動⑷MIC的前端盡可能的不要留有空間，以防高頻自激4，手機產(chǎn)生回音問題所謂回音，就是在通話中，總有一個延遲的相同的聲音緊隨其后。早期的手機電路不完善，沒有消回音電路，當咪頭靈敏度過高、外殼的聲結(jié)構(gòu)設(shè)計不良時，就會產(chǎn)生回音?，F(xiàn)在的GMS、CDMA都不會存在回音問題。但在廉價無線電話、低檔藍牙、無線免提產(chǎn)品中回音現(xiàn)象還是時有發(fā)生。解決的途徑：⑴手機喇叭不能與機殼、PCB板直接接觸，應(yīng)加隔減震軟膠墊，阻斷聲震動造成的回輸造成回音。(2)頭加軟膠套與機殼隔離咪頭的靈敏度選擇很重要，過高就容易產(chǎn)生回音。值得提醒的是：現(xiàn)在的藍牙耳嘜極易產(chǎn)生回音，這是因為藍牙耳嘜體積小，內(nèi)部的聲安裝結(jié)構(gòu)、消回音結(jié)構(gòu)不良造成的5,MIC與手機的連接.、手機與MIC的連接方式比較多，有直接焊接式：MIC與手機直接焊接式，如P型MIC的PIN直接焊在PCB上.但要注意焊接時間和溫度，容易通過焊接使MIC損壞或性能改變，不便于維修更換MIC.目前較少使用.注：手機的傳聲器不能和PCB板一起回流焊，因為傳聲器的振膜在溫度高于90度時就會開始劣變，靈敏度變低，時間稍長會造成永久性損壞！所以只能手工或者有條件的波峰焊接。當然，即使是手工焊接，要求每個焊接點的時間不超過2秒，最好在一塊金屬散熱板做成的工裝上進行。壓接式：MIC與手機的PCB通過導電橡膠或彈性金屬簧片或弓單性金屬圓柱連接.例如S型MIC的連接各種膠套.使用組裝方便，維修方便，但是價格較高(因為膠套較貴)，有時會出現(xiàn)個別接觸不良現(xiàn)象，使用較多.導線連接式：用導線或FPC連接MIC和PCB，例如L型MIC通過導線或FPC連接到手機的PCB上,使用方便焊接對MIC無影響，價格合適接觸良好，目前使用較多.此外，手機的傳聲器安裝中要注意因為過力擠壓使內(nèi)部的振膜變形造成失真；高溫和潮濕會導致靈敏度下降。、電氣方面的要求1，手機的電路不同，增益不同，對傳聲器的靈敏度要求也不盡相同。但一般在-58—-64之間選擇。MIC在手機上的使用條件應(yīng)與MIC的靈敏度測試條件相一致，因此要對MIC的工作環(huán)境包括工作電壓，負載電阻.和工作電流進行限定。★手機對傳聲器的電流、阻抗要求：電流值一般小于0.2mA，阻抗值一般標定為：1k—2.5k。根據(jù)vS=VSG+ID*RL,ID=(VS-VSG)/RL,傳聲器的電流、阻抗基本取決于傳聲器內(nèi)部的管芯(FET)阻抗電流值。電流值與阻抗有關(guān)，兩者之間為反比。如有的手機給MIC的供電電壓比較低(1V)，而負載電阻又比較大(2.2K)，這時為了保證MIC中的FET工作在線性工作區(qū)，不進入飽和區(qū)，應(yīng)使VSG>0.7V,因此ID=(1V-0.7V)/2.2K=0.136mA在這種情況下，選用的FET的電流不能大于150pA2，話音頻率：MIC本身的頻響是很寬的，例如從50HZ-15KHZ,可見全向MIC頻響曲線，手機傳聲器所擔負的只是語音傳輸，頻率范圍在180---4500赫茲，現(xiàn)在的傳聲器均能達到這一頻響要求。由于通常話音的頻率是在300HZ-3KHZ之間，手機對話音要求在300HZ以下和3KHZ以上迅速衰減，而MIC本身無法完成這種衰減，這樣選頻功能必須由手機本身來完成(帶通濾波器)，只有正確的調(diào)試設(shè)置濾波參數(shù).才能達到要求.3，關(guān)于MIC在手機中的抗干擾(EMC)問題：(1)當手機處于發(fā)射狀態(tài)下，整個手機是處于手機發(fā)射的強電磁場內(nèi)，因此除了手機本身的防電磁干擾之外，對于MIC也提出了抗電磁干擾的問題.通常措施：使用金屬鋁外殼起屏蔽作用.PCB設(shè)計盡量加大接地面積，如同心圓式MIC,或P型MIC.傳聲器的結(jié)構(gòu)必須是全屏蔽的，PCB板采用雙面板，并大面積“接地”；音孔由一個大孔改為多個小孔，選用抗干擾性能好的器件，如FET。注意防止傳聲器的封裝工藝不良，因為也會導致外殼與PCB板的“地”接觸不良引入干擾。減少外殼與PCB的封邊電阻，提高抗干擾能力.設(shè)計上：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.通常對手機使用10P,33P兩個電容.分別針對GSM手機的兩個頻

段，即900MHZ,1800MHZ必要時可以在S-G之間并一個小的電容，提高抗干擾能力.有時也可以利用RC濾波器設(shè)計手機電路的工作頻率很高，傳聲器必須要有濾除高頻干擾的功能。因此傳聲器一般要內(nèi)置高頻濾波電容，通常是10p、33p電容并聯(lián)在傳聲器的內(nèi)部兩輸出端上，有的特殊電路則要再加100p或1000p的電容，檔次更高的手機則要再內(nèi)置3個電感，串聯(lián)在輸出端上。當MIC在用交流電源供電時，MIC還必須抗工頻干擾，同樣采用加強電磁屏蔽的方法來消除工頻干擾MIC還必須承受靜電的干擾，MIC還必須承受靜電的干擾，在±10kV,±12kv靜電放電各10次，MIC能正常工作，為了提到抗靜電能力,必要時可以在FET的G..D之間加一小的電容對G.D之間的靜電起到瀉放作用，在使用時，也可以在整機的PCB電路上,MIC的輸出端加一個穩(wěn)壓二極管,或是壓敏電阻,起到對靜電形成的浪涌電流的瀉放作用,另外MIC的外殼應(yīng)接地，可以起到對靜電的屏蔽作用。4，手機的音頻FTA七項測試(AUDIO測試)TESTIEDESCRIFTIOy30.1TESTIEDESCRIFTIOy30.1發(fā)迭災(zāi)J政度t皴4':響MiSerodings&mitivity/FrequeneyRes-ponQe.30.2l'i''■!!(A：Sendingloudnessstating(SLR).30.3按受快墩哎?1煩率響應(yīng):Receivingsensiti\CLty/Frequen€yResponse.30.1^1S'Sifi1'<ITiiLffL:Receivingloudnesssiating(.RLR}a30.5.1'!■i'f掩蔽評宦Ij'l：Sidelongmaskingiatmg30-6.2：Stabilitymcxgiii30.7.1我:SendingDistoition.發(fā)送靈敏度、頻率響應(yīng)Sendingsensitivity/FrequencyResponse:.發(fā)送頻率響應(yīng)曲線在模板內(nèi)發(fā)送失真SendingDistortion:在發(fā)送失真線之上發(fā)送響度評定值Sendingloudnesssrating(SLR):SLR=8+/-3dB接受靈敏度、頻率響應(yīng)Receivingsensitivity/FrequencyResponse.接受響度評定值Receivingloudnesssrating(RLR).:側(cè)音掩蔽評定值Sidetongmaskingrating:STMR=13+/-5dB穩(wěn)定度儲備Stabilitymargin:把手機打開，面朝下放置在硬的水平面上，測試過程中沒有發(fā)現(xiàn)抖動信號的發(fā)生，通過此項測試其中有五項與MIC有關(guān)?SLR與MIC的靈敏度有關(guān)，音頻放大器有關(guān)，手機調(diào)制特性有關(guān)?Sendingsensitivity/FrequencyResponse與MIC的靈敏度，頻響有關(guān)，手機的濾波器有關(guān)，加重特性有關(guān)，A/D轉(zhuǎn)換器有關(guān).?SendingDistortion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)，還與MIC和整個系統(tǒng)的耐射頻干擾能力有關(guān).?Sidetongmaskingrating與手機的MIC,放大器，喇叭有關(guān)?Sidetongmaskingrating與手機的MIC,放大器，喇叭有關(guān)?Stabilitymargin與手機的接受和發(fā)射的穩(wěn)定性有關(guān)（三）、不同指向類型的MIC使用要求；1,全向MIC的使用：使用在聲源與MIC之間無固定方向的情況下,要求MIC在各個方向上所接受的靈敏度都相同的情況下,這時只要在MIC的音孔前外殼上開一個孔就可以了.例如電話手柄，手機，免提耳機等等.2，單向MIC的使用：使用在聲源與MIC之間有固定方向的情況下，要求MIC在各個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MIC的靈敏度最高,180°時最低，這時必須在MIC的音孔前后,外殼上各開一個孔就可以了.例如車載電話,等等.3，消噪MIC的使用：使用在聲源與MIC之