MIC传声器基础知识.docx

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1、传声器基础知识简介一， 传声器的定义：:传声器是一个声-电转换器件（也可以称为换能器或传感器），是和 喇叭正好相反的一个器件（电一声）。是声音设备的两个终端，传声器 是输入，喇叭是输出。传声器又名麦克风，话筒，咪头，咪胆等.二，传声器的分类：1，从工作原理上分：炭精粒式动圈式驻极体式（以下介绍以驻极体式为主）压电式二氧化硅式等.2，从尺寸大小分，驻极体式又可分为若干种.0 9.7系列产品 0 8系列产品 0 6系列产品0 4.5系列产品 0 4系列产品每个系列中又有不同的高度3， 从传声器的方向性，可分为全向，单向，双向（又称为消噪式）4，从极化方式上分，振膜式，背极式,前极式从结构上分又可以

2、分为栅极点焊式，栅极压接式，极环连接式等5，从对外连接方式分普通焊点式：L型带PIN脚式：P型同心圆式：S型三，驻极体传声器的结构以全向MIC,振膜式极环连接式为例保护传声器，防止灰尘落到振膜上，防止外部物体刺破振膜，还有短 时间的防水作用。2，外壳：整个传声器的支撑件，其它件封装在外壳之中，是传声器的接地点，还可以起到电磁屏蔽的作用。振膜：是一个声-电转换的主要零件，是一个绷紧的特氟窿塑料薄膜粘在一个 金属薄圆环上，薄膜与金属环接触的一面镀有一层很薄的金属层，薄膜 可以充有电荷，也是组成一个可变电容的一个电极板，而且是可以振 动的极板。4 :垫片：支撑电容两极板之间的距离，留有间隙，为振膜振

3、动提供一个空间， 从而改变电容量。5: 极板：电容的另一个电极，并且连接到了 FET的G极上。6: 极环：连接极板与FET的G极，并且起到支撑作用。7:腔体：固定极板和极环，从而防止极板和极环对外壳短路（FET的S，G极 短路）。8: PCB组件：装有FET，电容等器件，同时也起到固定其它件的作用。9: PIN：有的传声器在PCB上带有PIN，可以通过PIN与其他PCB焊接在一起，起连接另外前极式,，背极式在结构上也略有不同.四，、传声器的电原理图：FETR V*q S -C； TPUT. mIC GFET（场效应管）MIC的主要器件，起到阻抗变换和放大的作用，C;是一个可以通过膜片震动而改变

4、电容量的电容，声电转换的主要部件.C1,C2是为了防止射频干扰而设置的,可以分别对两个射频频段的干扰起 到抑制作用.RL:负载电阻，它的大小决定灵敏度的高低.Vs:工作电压,MIC提供工作电压:Co:隔直电容,信号输出端.五，驻极体传声器的工作原理：由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式：C= 8 - S/L 。即电容的容量与介质的介电常数成正比，与两个极板的面积成正比，与两个极板之间的距离成反比。另外，当一个电容器充有Q量的电荷，那麽电容器两个极板要形成 一定的电压，有如下关系式；C=Q/V。对于一个驻极体传声器，内部存在一个由振膜，垫片和极板组成 的电容器，因为膜片上充有电荷，并且

5、是一个塑料膜，因此当膜片受到声 压强的作用，膜片要产生振动，从而改变了膜片与极板之间的距离，从而 改变了电容器两个极板之间的距离，产生了一个 d的变化，因此由公式 可知，必然要产生一个AC的变化，由公式又知，由于AC的变化， 充电电荷又是固定不变的，因此必然产生一个V的变化。这样初步完成了一个由声信号到电信号的转换。由于这个信号非常微弱，内阻非常高，不能直接使用，因此还要 进行阻抗变换和放大。FET场效应管是一个电压控制元件，漏极的输出电流受源极与栅极 电压的控制。由于电容器的两个极是接到FET的S极和G极的，因此相当于FET 的S极与G极之间加了一个A v的变化量，FET的漏极电流I就产生一

6、个 A I的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻R上产生一个A V的变化 量，D这个电压的变化量就可以通过电容c0输出，L这个电压的变化量是由 声压引起的，因此整个传声器就完成了一个声电的转换过程。六，传声器的主要技术指标：传声器的测试条件;MIC的使用应规定其工作电压和负载电阻,不同的使用 条件，其灵敏度的大小有很大的影响电压 电阻1， 消耗电流：即传声器的工作电流主要是FET在Vsg=0时的电流，根据FET的分档，可以作成不同工作 电流的传声器。但是对于工作电压低负载电阻大的情况下，对于工作电 流就有严格的要求,由电原理图可知V =V +I *R I = (V - V )/ RS SD D

7、 LD v S SD L式中ID FET在Vsg等于零时的电流Rl为负载电阻VSD,即FET的S与D之间的电压降vs为标准工作电压总的要求100 AIDS MIC G测试仪表HY系列驻极体传声器测试仪1:电流的测试:由测试仪上直接读取电流值（ A）2:灵敏度的测试:首先用标准话筒校准测试仪的声压级为94dB,然后把待测 MIC放到已校准的声腔口上，用测试表笔测试MIC的两个极（注意两个表笔 的方向）,注意MIC的工作电压和负载电阻，可以从测试仪上直接读取 70HZHE和1KHZ的灵敏度.3:方向性测试:要在消声室内进行,B&K2012测试仪，B&K旋转台测试.4频响曲线的测试:要在消声室内进行

8、,B&K2012测试仪，B&K旋转台测试.5:S/N的测试，首先测试MIC的灵敏度，然后在相同的条件下在消声室内测试 MIC的噪声，注意最好使用十电池，以减少因使用其它电源引起的测试误差, 然后计算:S/N二灵敏度电平/噪声电平，在用对数表示.6:最大声压级的测试，在消声室内，用B&K2012测试仪测试，逐渐加大声压级, 并观察失真值，当失真值等于3%时，这时候的声压级就是最大声压级，记做 MAXSPL.应大于 115 dBSPLA关于MIC在手机的应用手机作为语言信传递是手机功能的一部份,对于语言信息而言,MIC是一个重要的部件，是语言信息的输入端.1 MIC与手机的安装结构相匹配，应根据手

9、机对 MIC的予留尺寸选择 MIC,（或根据MIC的系列尺寸设计手机外壳及PCB）.2手机的外壳的开孔一般可以在00.8-01之间，开孔过大，不美观,开孔过 小,会影响MIC的灵敏度.MIC在手机外壳应装到底,之间不应留有间距, 因为留有间距相当于在MIC底部与外壳之间形成一个空腔，会对声音的 某一些频率产生共振，从而改变了 MIC的频响特性.mic空间 外壳3话音频率:通常话音的频率是在300HZ-3KHZ之间，通常手机对话音要求 在300HZ以下和3KHZ以上迅速衰减,MIC本身的频响是很宽的，例如从 50HZ-5KHZ,可见全向MIC频响曲线，因此MIC本身无法完成这种衰减，这 样选频功

10、能必须由于机本身来完成（带通滤波器），只有正确的调试和设置滤波参数.才能达到要求.4关于MIC在手机中的抗干扰(EMC)问题：(1) 当手机处于发射状态下，整个手机是处于手机发射的强电磁场内，因此除了手机本身的防电磁干扰之外，对于MIC也提出了抗电磁干扰的问 题.通常措施：1) 使用金属铝外壳起屏蔽作用.2) PCB设计尽量加大接地面积，如同心圆式MIC,或P型MIC.3) 音孔由一个大孔改为多个小孔，4) 选用抗干扰性能好的器件，如FET5) 减少外壳与PCB的封边电阻,提高抗干扰能力.设计上1) 采用在S-D之间并接电容的办法，根据频率的不同并接不同的电容.通 常对手机使用10P,33P两

11、个电容.2) 必要时可以在S-G之间并一个小的电容，提高抗干扰能力.3) 有时也可以利用RC滤波器设计(2) 当MIC在用交流电源供电时，MIC还必须抗工频干扰，同样采用加 强电磁屏辟的方法来消除工频干扰(3) MIC还必须承受静电的干扰，在案10000V的静电放电下，MIC能正 常工作，MIC的外壳接地，防止静电损伤5MIC在手机上的使用条件应与MIC的灵敏度测试条件相一致,其中包括工作电压，负载电阻.另外在以下情况下还要对MIC的工作电流进 行限定，例如有的手机给MIC的供电电压比较低,(1V),而负载电阻又 比较大(2.2K),这是因为VS=VSG+Id*RLID = (VS- Vsg

12、RL为了保证MIC中的FET工作在线性工作区,不进入饱和区，应使VSG N0.7V因此ID = (1V-0.7V)/ 2.2K=0.136mA 因此在这种情况下,选用的FET的电流不能大于150mA6 手机 的音频 FTA 五项测试(Sending Frequency Response. SendingDistortion SLR Receiving Frequency Response RLR)其中有三项与 MIC有关SLR与MIC的灵敏度有关，音频放大器有关，手机调制特性有关Sending Frequency Response与MIC的频响有关，手机的滤波器有关 关，加重特性有关A/D转换

13、器有关Sending Distortion与MIC的噪音有关，放大器的噪声有关，调制噪声 有关,A/D转换器有关,还与MIC和整个系统的耐射频干扰能力有关。7 MIC与手机的连接.手机与MIC的连接方式比较多，有直接焊接式:MIC与手机直接焊接式，如P型MIC的PIN直接焊在 PCB上.但要注意焊接时间和温度，容易通过焊接使MIC 损坏或性能改变,不便于维修更换MIC.目前较少使用.压接式:MIC与手机的PCB通过导电橡胶或弹性金属簧片或弹性金 属圆柱连接.例如S型MIC的连接各种胶套.使用组装方 便，维修方便,但是价格较高(因为胶套较贵)，有时会出现个别接触不良现象，使用较多.导线连接式:用

14、导线或FPC连接MIC和PCB,例如L型MIC通过导线 或FPC连接到手机的PCB上，使用方便焊接对MIC无影 响，价格合适接触良好,目前使用较多8:在手机或座机上使用MIC时，还要防止喇叭与MIC之间通过空间或外壳产生回授自激啸叫，适当选择MIC的灵敏度和调节喇 叭的音量可以消除空间回授.在喇叭和MIC与外壳接触面 上加减振材料，可以消除通过机壳回授九： 不同类型的MIC使用要求；1;全向MIC的使用:使用在声源与MIC之间无固定方向的情况下，要求MIC 在各个方向上所接受的灵敏度都相同的情况下，这时只要在MIC的音孔前 外壳上开一个孔就可以了 .例如电话手柄,手机，勉提耳机等等.2单向MI

15、C的使用：使用在声源与MIC之间有固定方向的情况下，要求MIC 在各个方向上所接受的灵敏度不相同的情况下，声源与MIC之间的夹角 为0时MIC的灵敏度最高，180。时最低，这时必须在MIC的音孔前后，外 壳上各开一个孔就可以了 .例如车载电话,等等.3消噪MIC的使用：使用在声源与MIC之间有固定方向的情况下，要求MIC 在各个方向上所接受的灵敏度不相同的情况下，声源与MIC之间的夹角 为0和180时MIC的灵敏度最高,90和270时最低，这时必须在MIC 的音孔前后,外壳上各开一个孔就可以了 .例如车载电话,等等.4在其它条件相同的情况下全向MIC的灵敏度最高，单向MIC的灵敏度较低, 大约

16、比全向MIC低大约68dB,而消噪MIC的灵敏度最低，大约比全向 MIC低大约10-12dB左右.十：MIC的使用注意事项1： MIC的焊接，对于L型和P型MIC的焊接，因为MIC的体积小，而且 它的关键零件是塑料薄膜，耐热能力较差，因此在焊接时要特别的小心， 最好在可能的情况下加散热器，详见产品规格书。建议电烙铁温度为9.7 的32O10C，0 6的30010C，每个焊接时间不大于2秒。2：关于S型MIC与导电胶套的连接，因为MIC与PCB连接是通过导电胶套 连接的，它们就有一个压力，接触电阻，和胶套压缩量之间的关系，详见 下图，胶套的压缩量大约在0。20。3毫米之间，这是MIC的压力大约

17、是58N，接触电阻应小于0。1。，所以在结构设计是应注意到这一点0接触电阻胶套压缩量 3:MIC在使用设计时要注意MIC的极性，电源的正极接MIC的D,电源的地接 MIC的S极4：在设计PCB时，MIC的输出与下一级之间的接线越短越好，信号线最好与一根地线并行。卜一：关于传声器的发展方向1, 小型化 微型化 主要为一些小型设备用,目前我司最小的MIC中4X1.1 的 MIC2, 低噪声型，主要为一些要求低噪声的设备使用，如助听器及低噪声要求 的3, 低功耗型，要求工作电流50 A的,主要为电池供电的设备使用4, 高灵敏度的，带有IC放大功能的（大约增益15dB）5, 数字化，传声器内部带有A/D转换功能的数字化输出。6, 能耐回流焊的MIC,因为MIC的内部的关键部件是一个塑料薄膜， 它不能耐高温，因此现在的MIC都不能耐波峰焊和回流焊，选用特殊 的材料研制能耐回流焊的MIC,将进一步扩大驻极体MIC的应用范 围7, 二氧化硅MIC,是另一类型的MIC,它与传统的MIC完全不同，它 是由半导体技术制作的，它不但可以耐波峰焊和回流焊,而且热稳定性 很好，是很有发展前途的一种产品，但目前价格较高。