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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.9.7系列产品 8系列产品 6系列产品 4.5系列产品 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分为栅极点焊
2、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 1， 防尘网：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。3， 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
3、隙，为振膜振动提供一个空间，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： FET D RL VS G S CO OUTPUT C CI C2 MIC GFET(场效应管)MIC的主要器件,起到阻抗变换和放大的作
4、用,C;是一个可以通过膜片震动而改变电容量的电容,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=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
5、，因为膜片上充有电荷，并且是一个塑料膜，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C的变化，由公式又知，由于C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v的变化量，FET的漏极电流I就产生
6、一个ID的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻RL上产生一个VD的变化量，这个电压的变化量就可以通过电容C0输出，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 VS=VSD+ID*RL ID = (VS- VSD)/ RL式中 ID
7、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 100AIDS500A2， 灵敏度：单位声压强下所能产生电压大小的能力。单位：V/Pa 或 dBV/Pa 有的公司使用是dBV/Ba -40 dBV/Pa=-60dBV/Ba0 dBV/Pa=V/Pa声压强Pa=1N/m23， 输出阻抗：基本相当于负载电阻RL-30%之间。4， 方向性：a， 全向: MIC的灵敏度是在相同的距离下在任何方向上相等,全向MIC的结构是PCB上全部密封,因此,声压只有从MIC的音孔进入,因此是属于压强型传声器频率特性图： 极性图b， 单向 单向MIC
8、具有方向性,如果MIC的音孔正对声源时为0度,那么在0度时灵敏度最高,180度时灵敏度最低,在全方位上呈心型图,单向MIC的结构与全向MIC不同,它是在PCB上开有一些孔,声音可以从音孔和PCB的开孔进入,而且MIC的内部还装有吸音材料,因此是介于压强和压差之间的MIC 频率特性图： 极性图c， 消噪型;是属于压差式MIC, 它与单向MIC不同之处在于内部没有吸音材料,它的方向型图是一个8字型 频率特性: 极性图5， 频率范围：全向： 5012000Hz 2016000Hz单向：10012000Hz 10016000Hz消噪：10010000Hz 6， 最大声压级:是指MIC的失真在3%时的声
9、压级,声压级定义:20pa=0dBSPLMaxSPL为115dBSPLA SPL声压级 A为A计权 7， S/N信噪比：即MIC的灵敏度与在相同条件下传声器本身的噪声之比，详见产品手册，噪声主要是FET本身的噪声。七: MIC的测试方法测试电路图 FETaa D RL 电流表 G VS S CO OUTPUT C CI C2 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
10、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,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,注意最好使用干电池,以减少因使用其它电源引起的测试误差,然后计算:S/N=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 dBS
11、PLA八 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 MI与手机的安装结构相匹配,应根据手机对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0.8-1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
12、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,可见全班向MIC频响曲线,因此MIC本身无法完成这种衰减,这样选频功能必须由手机本身来完成(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: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
